laravel服务容器-----深入理解控制反转（IoC）和依赖注入（DI）

Posted 2020-10-09 如是说

首先大家想一想什么是容器，字面意思就是盛放东西的东西，常见的变量，对象属性都是容器，一个容器能够装什么东西，完全在于你对这个容器的定义。有的容器不仅仅只是存文本，变量，而是对象，属性，那么我们通过这种容器就可以进行很多高级的功能。

IoC容器

IoC容器是laravel的核心，它提供了框架需要的一系列的服务，文档上称他为服务容器，解释为一个用于管理类依赖和执行依赖注入的强大工具，听起来晕晕乎乎的，之后在文档中找到一片文章：http://laravelacademy.org/post/769.html。我写这篇文章也是为了更好的理解什么 是控制反转和依赖注入。

 

依赖的产生----超人和超能力

在面向对象的编程中，总要接触几个东西：接口，类，对象。接口是类的原型，一个类一定要遵守实现的接口，对象则是一个类实例化的产物。这样子说不利于理解，我们可以举一个例子。

• 　　一个怪物横行的世界里，我们需要超人来战胜怪兽，维护世界和平。

我们把超人当做一个类：

　

class SuperMan {}

 

　　

 

我们可以想一下，一个超人诞生的时候肯定有至少有一个超能力，我们可以把这个超能力也抽象为一个对象，一个超能力肯定有多种属性，以及操作方法，我们先大致定义一个只有属性的类，至于方法，我们可以到后面进行补充：

 

class Power {

    protected $ability;  //能力值

    protected $range;   //能力范围
    
    public function ____construct($ability,$range) {
        $this->ability = $ability;
        $this->range = $range;
    }
}

 

　　这时我们可以回去修改一下超人类，让在超人被创建的时候赋予一个超能力：

class SuperMan 
{
    protected $power:
    
    public function __construct() {
         $this->power = new Power(999,999);
    }
}

　　这样子，超人在创建的时候就有了超能力，我们这个时候可以发现，超人 和超能力之间现在存在一种依赖，怎么体现出这个依赖了呢，所谓依赖，就是我若依赖了你，那我就离不开你。在面向对象的编程中，这种依赖随处可见，少量的依赖并不影响什么，但是当在一个项目中，这种依赖达到一种量级的时候，那会举步维艰！

之前的例子中，超能力类实例化后是一个具体的超能力，但是我们知道，超人的超能力是多元化的，每种超能力的方法、属性都有不小的差异，没法通过一种类描述完全。我们现在进行修改，我们假设超人可以有以下多种超能力：

• 飞行，属性有：飞行速度、持续飞行时间
• 蛮力，属性有：力量值
• 能量弹，属性有：伤害值、射击距离、同时射击个数

我们会创建这些类：

class Flight
{
    protected $speed;
    protected $holdtime;
    public function __construct($speed, $holdtime) {}
}

class Force
{
    protected $force;
    public function __construct($force) {}
}

class Shot
{
    protected $atk;
    protected $range;
    protected $limit;
    public function __construct($atk, $range, $limit) {}
}

　　那么此时，超人在创建的时候，我们会根据需要来进行初始化超能力，如下：

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct()
    {
        $this->power = new Fight(9, 100);
        // $this->power = new Force(45);
        // $this->power = new Shot(99, 50, 2);
        /*
        $this->power = array(
            new Force(45),
            new Shot(99, 50, 2)
        );
        */
    }
}

　　我们需要手动在构造函数或者其他方法中实例化一系列的类，这样子真的好吗？可以想想，当不同的怪兽侵略地球，我们需要不同超能力的超人更好的打败怪兽时，我们血药重新改造超人，换句话说，改变超能力的同时，我们还需要重新创建一个超人。这样子的效率是不是太低了呢，我们还有什么更好的方法呢？

看过钢铁侠的人都知道钢铁侠可以随时更换自己的智能芯片，那么我们是不是可以让超人的超能力可以随时更换，只需要更换一种装置或者芯片呢？之前我们是在超人类中固化了他的超能力初始化的行为，如果我们要实现通过更换芯片来改变超人的超能力，那么就应该将超能力初始化行为转为由外部进行，由外部创建超能力模组，然后植入超人体内一个特定的接口，只要那些超能力模组能够满足这个接口都可以被超人利用，增大超人的能力。这种由外部负责其依赖需求的行为，我们可以称其为 “控制反转（IoC）”。

工厂模式，依赖转移！

 在实现控制反转前，我们可以思考思考：我们可以想到，组件、工具（或者超人的模组），是一种可被生产的玩意儿，生产的地方当然是 “工厂（Factory）”，于是有人就提出了这样一种模式： 工厂模式。

工厂模式，顾名思义，就是一个类所依赖的外部事物的实例，都可以被一个或多个 “工厂” 创建的这样一种开发模式，就是 “工厂模式”。

我们为了给超人制造超能力模组，我们创建了一个工厂，它可以制造各种各样的模组，且仅需要通过一个方法：

class SuperModuleFactory 
{
     public function makeModule($moduleName, $options) {
          switch ($moduleName) {
            case ‘Fight‘: 
                return new Fight($options[0], $options[1]);
            case ‘Force‘: 
                return new Force($options[0]);
            case ‘Shot‘: 
                return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
        }
     }
}

　　这时候，超人 创建之初就可以使用这个工厂:

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct()
    {
        // 初始化工厂
        $factory = new SuperModuleFactory;

        // 通过工厂提供的方法制造需要的模块
        $this->power = $factory->makeModule(‘Fight‘, [9, 100]);
        // $this->power = $factory->makeModule(‘Force‘, [45]);
        // $this->power = $factory->makeModule(‘Shot‘, [99, 50, 2]);
        /*
        $this->power = array(
            $factory->makeModule(‘Force‘, [45]),
            $factory->makeModule(‘Shot‘, [99, 50, 2])
        );
        */
    }
}

　　可以看得出，我们不再需要在超人初始化之初，去初始化许多第三方类，只需初始化一个工厂类，即可满足需求。但这样似乎和以前区别不大，只是没有那么多 new 关键字。其实我们稍微改造一下这个类，你就明白，工厂类的真正意义和价值了!

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct(array $modules)
    {
        // 初始化工厂
        $factory = new SuperModuleFactory;

        // 通过工厂提供的方法制造需要的模块
        foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) {
            $this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions);
        }
    }
}

// 创建超人
$superman = new Superman([
    ‘Fight‘ => [9, 100],
    ‘Shot‘ => [99, 50, 2]
]);

　　现在，“超人” 的创建不再依赖任何一个 “超能力” 的类，我们如若修改了或者增加了新的超能力，只需要针对修改 SuperModuleFactory 即可。扩充超能力的同时不再需要重新编辑超人的类文件，使得我们变得很轻松。但是，这才刚刚开始。 

IoC 容器的重要组成 —— 依赖注入

由 “超人” 对 “超能力” 的依赖变成 “超人” 对 “超能力模组工厂” 的依赖后，对付小怪兽们变得更加得心应手。但这也正如你所看到的，依赖并未解除，只是由原来对多个外部的依赖变成了对一个 “工厂” 的依赖。假如工厂出了点麻烦，问题变得就很棘手。其实大多数情况下，工厂模式已经足够了。工厂模式的缺点就是：接口未知（即没有一个很好的契约模型，关于这个我马上会有解释）、产生对象类型单一。总之就是，还是不够灵活。虽然如此，工厂模式依旧十分优秀，并且适用于绝大多数情况。

我们知道，超人依赖的模组，我们要求有统一的接口，这样才能和超人身上的注入接口对接，最终起到提升超能力的效果。其实侵略地球的不仅仅只有这一点小怪兽，后面还有很多大怪兽，这个时候我们的工厂好像有点力不从心了，因为每次要新填一个超能力，总是要对工厂进行维修和翻新，相当于增加生产线。是不是感觉还是很是噩梦，下一步就是我们今天的主要配角 —— DI （依赖注入）

由于对超能力模组的需求不断增大，我们需要集合整个世界的高智商人才，一起解决问题，不应该仅仅只有几个工厂垄断负责。不过高智商人才们都非常自负，认为自己的想法是对的，创造出的超能力模组没有统一的接口，自然而然无法被正常使用。这时我们需要提出一种契约，这样无论是谁创造出的模组，都符合这样的接口，自然就可被正常使用。

interface SuperModuleInterface
{
    /**
     * 超能力激活方法
     *
     * 任何一个超能力都得有该方法，并拥有一个参数
     *@param array $target 针对目标，可以是一个或多个，自己或他人
     */
    public function activate(array $target);
}

　　上文中，我们定下了一个超能力接口（模组规范），所有被创建的模组必须遵守这个契约才能被生产和使用。

可能大家对于在php中出现接口这种东西感到很是惊奇，这种东西不是只有在java，c++中才有的吗，其实对于任何一款面向对象的编程语言，接口都是存在并且有很大作用的。因为一个对象，都是由他的模板或者原型---类经过实例化后的一个具体事物，有时候，要实现统一方法但具有不同功能或特性的时候，需要很多类，这个时候就需要一个契约，让大家编写出可以随时替换但又不会产生影响的接口，这种由编程语言本身提出的硬性规范，会增加更多优秀的特性。大家之后就会懂得接口的好处。

在这个模组被提出来之后，高智商的科学家们遵循这个接口，创建了很多类：

/**
 * X-超能量
 */
class XPower implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 这只是个例子。。具体自行脑补
    }
}

/**
 * 终极炸弹
 */
class UltraBomb implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 这只是个例子。。具体自行脑补
    }
}

　　同时，为了防止一些科学家不遵守这个接口进行恶意的捣乱，我们现在要修改之前的超人类：

class Superman
{
    protected $module;

    public function __construct(SuperModuleInterface $module)
    {
        $this->module = $module;
    }
}

　　

改造完毕！现在，当我们初始化 “超人” 类的时候，提供的模组实例必须是一个 SuperModuleInterface 接口的实现。否则就会提示错误。

正是由于超人的创造变得容易，一个超人也就不需要太多的超能力，我们可以创造多个超人，并分别注入需要的超能力模组即可。这样的话，虽然一个超人只有一个超能力，但超人更容易变多，我们也不怕怪兽啦！

现在有人疑惑了，你要讲的依赖注入呢？

其实，上面讲的内容，正是依赖注入。

什么叫做依赖注入？

从本文开头到现在提出来一系列依赖，只要不是由内部生产（比如初始化、构造函数 __construct 中通过工厂方法、自行手动 new 的），而是由外部以参数或其他形式注入的，都属于依赖注入（DI） 。是不是豁然开朗？事实上，就是这么简单。下面就是一个典型的依赖注入：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;
// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);

更为先进的工厂 —— IoC 容器

刚刚列了一串代码：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;
// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);

　　现在我们能发现，这是手动的创建一个超人和超能力模板，并且将模板注入刚刚创建的超人当中，然而，现代社会，应该是高效率的生产，干净的车间，完美的自动化装配！

我们需要自动化 —— 最多一条指令，千军万马来相见。我们需要一种高级的生产车间，我们只需要向生产车间提交一个脚本，工厂便能够通过指令自动化生产。这样子，当一大堆怪兽来了我们只需要一条指令就有千军万马来相见。这种更为高级的工厂，就是工厂模式的升华 —— IoC 容器。

class Container
{
    protected $binds;

    protected $instances;

    public function bind($abstract, $concrete)
    {
        if ($concrete instanceof Closure) {
            $this->binds[$abstract] = $concrete;
        } else {
            $this->instances[$abstract] = $concrete;
        }
    }

    public function make($abstract, $parameters = [])
    {
        if (isset($this->instances[$abstract])) {
            return $this->instances[$abstract];
        }

        array_unshift($parameters, $this);

        return call_user_func_array($this->binds[$abstract], $parameters);
    }
}

　　这时候，一个十分粗糙的容器就诞生了。现在的确很简陋，但不妨碍我们进一步提升他。先着眼现在，看看这个容器如何使用吧！

// 创建一个容器（后面称作超级工厂）
$container = new Container;

// 向该 超级工厂添加超人的生产脚本
$container->bind(‘superman‘, function($container, $moduleName) {
    return new Superman($container->make($moduleName));
});

// 向该 超级工厂添加超能力模组的生产脚本
$container->bind(‘xpower‘, function($container) {
    return new XPower;
});

// 同上
$container->bind(‘ultrabomb‘, function($container) {
    return new UltraBomb;
});

// ****************** 华丽丽的分割线 **********************
// 开始启动生产
$superman_1 = $container->make(‘superman‘, ‘xpower‘);
$superman_2 = $container->make(‘superman‘, ‘ultrabomb‘);
$superman_3 = $container->make(‘superman‘, ‘xpower‘);
// ...随意添加

　　看到没？通过最初的 绑定（bind） 操作，我们向 超级工厂 注册了一些生产脚本，这些生产脚本在生产指令下达之时便会执行。发现没有？我们彻底的解除了 超人 与 超能力模组 的依赖关系，更重要的是，容器类也丝毫没有和他们产生任何依赖！我们通过注册、绑定的方式向容器中添加一段可以被执行的回调（可以是匿名函数、非匿名函数、类的方法）作为生产一个类的实例的 脚本 ，只有在真正的 生产（make） 操作被调用执行时，才会触发。这样一种方式，使得我们更容易在创建一个实例的同时解决其依赖关系，并且更加灵活。当有新的需求，只需另外绑定一个“生产脚本”即可。

实际上，真正的 IoC 容器更为高级。我们现在的例子中，还是需要手动提供超人所需要的模组参数，但真正的 IoC 容器会根据类的依赖需求，自动在注册、绑定的一堆实例中搜寻符合的依赖需求，并自动注入到构造函数参数中去。Laravel 框架的服务容器正是这么做的。实现这种功能其实理论上并不麻烦。

现在，到目前为止，我们已经不再惧怕怪兽们了。高智商人才集思广益，井井有条，根据接口契约创造规范的超能力模组。超人开始批量产出。最终，人人都是超人，你也可以是哦！

重新审视 Laravel 的核心

现在，我们开始慢慢解读 Laravel 的核心。其实，Laravel 的核心就是一个 IoC 容器，也恰好是我之前所说的高级的 IoC 容器。

可以说，Laravel 的核心本身十分轻量，并没有什么很神奇很实质性的应用功能。很多人用到的各种功能模块比如 Route（路由）、Eloquent ORM（数据库 ORM 组件）、Request（请求）以及 Response（响应）等等等等，实际上都是与核心无关的类模块提供的，这些类从注册到实例化，最终被你所使用，其实都是 Laravel 的服务容器负责的。

我们以大家最常见的 Route 类作为例子。大家可能经常见到路由定义是这样的：

Route::get(‘/‘, function() {
    // bla bla bla...
});

　　实际上， Route 类被定义在这个命名空间：Illuminate\Routing\Router，文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php，

服务提供者

我们在前文介绍 IoC 容器的部分中，提到了，一个类需要绑定、注册至容器中，才能被“制造”。

对，一个类要被容器所能够提取，必须要先注册至这个容器。既然 Laravel 称这个容器叫做服务容器，那么我们需要某个服务，就得先注册、绑定这个服务到容器，那么提供服务并绑定服务至容器的东西，就是服务提供者（Service Provider）。

虽然，绑定一个类到容器不一定非要通过服务提供者。

但是，我们知道，有时候我们的类、模块会有需要其他类和组件的情况，为了保证初始化阶段不会出现所需要的模块和组件没有注册的情况，Laravel 将注册和初始化行为进行拆分，注册的时候就只能注册，初始化的时候就是初始化。拆分后的产物就是现在的服务提供者。

服务提供者主要分为两个部分，register（注册） 和 boot（引导、初始化），具体参考文档。register 负责进行向容器注册“脚本”，但要注意注册部分不要有对未知事物的依赖，如果有，就要移步至 boot 部分。

门面（Facade）

我们现在解答之前关于 Route 的方法为何能以静态方法访问的问题。实际上这个问题文档上有写，简单说来就是模拟一个类，提供一个静态魔术方法__callStatic，并将该静态方法映射到真正的方法上。

我们使用的 Route 类实际上是 Illuminate\Support\Facades\Route 通过 class_alias() 函数创造的别名而已，这个类被定义在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php 。

我们打开文件一看……诶？怎么只有这么简单的一段代码呢？

 

<?php 
    namespace Illuminate\Support\Facades;

    /**
     * @see \Illuminate\Routing\Router
     */
    class Route extends Facade {

        /**
         * Get the registered name of the component.
         *
         * @return string
         */
        protected static function getFacadeAccessor()
        {
            return ‘router‘;
        }

}

　　

其实仔细看，会发现这个类继承了一个叫做 Facade 的类，到这里谜底差不多要解开了。

上述简单的定义中，我们看到了 getFacadeAccessor 方法返回了一个 route，这是什么意思呢？事实上，这个值被一个 ServiceProvider 注册过，大家应该知道注册了个什么，当然是那个真正的路由类！

本文来自：http://laravelacademy.org/post/769.html