面試-PHP篇-依賴注入和控制反轉

什麼是依賴注入？

IOC:英文全稱：Inversion of Control，中文名稱：控制反轉，它還有個名字叫依賴注入（Dependency Injection，簡稱DI）。

當一個類的實例需要另一個類的實例協助時，在傳統的程序設計過程中，通常由調用者來創建被調用者的實例。而採用依賴注入的方式，創建被調用者的工作不再由調用者來完成，因此叫控制反轉，創建被調用者的實例的工作由IOC容器來完成，然後注入調用者，因此也稱爲依賴注入。

舉個簡單的例子：

（1）原始社會裏，幾乎沒有社會分工。需要斧子的人(調用者)只能自己去磨一把斧子(被調用者)。

（2）進入工業社會，工廠出現。斧子不再由普通人完成，而在工廠裏被生產出來，此時需要斧子的人(調用者)找到工廠，購買斧子，無須關心斧子的製造過程。

（3）進入“按需分配”社會，需要斧子的人不需要找到工廠，坐在家裏發出一個簡單指令:需要斧子。斧子就自然出現在他面前。

第一種情況下，實例的調用者創建被調用的實例，必然要求被調用的類出現在調用者的代碼裏。無法實現二者之間的鬆耦合。

第二種情況下，調用者無須關心被調用者具體實現過程，只需要找到符合某種標準(接口)的實例，即可使用。此時調用的代碼面向接口編程，可以讓調用者和被調用者解耦，這也是工廠模式大量使用的原因。但調用者需要自己定位工廠，調用者與特定工廠耦合在一起。

第三種情況下，調用者無須自己定位工廠，程序運行到需要被調用者時，依賴注入容器自動提供被調用者實例。事實上，調用者和被調用者都處於依賴注入容器的管理下，二者之間的依賴關係由依賴注入容器提供。因此調用者與被調用者的耦合度進一步降低，這使得應用更加容易維護，這就是依賴注入所要達到的目的。

用php實現一個輕量的依賴注入容器

首先我們創建一個類，看起來是這樣的：

<?php   
class Di
{
    protected $_service = [];
    public function set($name, $definition)
    {
        $this->_service[$name] = $definition;
    }
    public function get($name)
    {
        if (isset($this->_service[$name])) {
            $definition = $this->service[$name];
        } else {
            throw new Exception("Service '" . name . "' wasn't found in the dependency injection container");
        }

        if (is_object($definition)) {
            $instance = call_user_func($definition);
        }

        return $instance;
    }
}

現在我們已經有了一個簡單的類，包含一個屬性和兩個方法。假設我們現在有兩個類，redisDB和cache，redisDB提供一個redis數據庫的操作，cache負責緩存功能的實現並且依賴於redisDB。

class redisDB
{
    protected $_di;

    protected $_options;

    public function __construct($options = null)
    {
        $this->_options = $options;
    }

    public function setDI($di)
    {
        $this->_di = $di;
    }

    public function find($key, $lifetime)
    {
        // code
    }

    public function save($key, $value, $lifetime)
    {
        // code
    }

    public function delete($key)
    {
        // code
    }
}

在這個類中我們簡單實現了redis的查詢、保存和刪除。你可能會有疑問，另外一個方法setDi是做什麼的。待我繼續爲你講解。另一個類和當前這個類結構很像：

class cache
{
    protected $_di;

    protected $_options;

    protected $_connect;

    public function __construct($options = null)
    {
        $this->_options = $options;
    }

    public function setDI($di)
    {
        $this->_di = $di;
    }

    protected function _connect()
    {
        $options = $this->_options;
        if (isset($options['connect'])) {
            $service = $options['connect'];
        } else {
            $service = 'redis';
        }

        return $this->_di->get($service);
    }

    public function get($key, $lifetime)
    {
        $connect = $this->_connect;
        if (!is_object($connect)) {
            $connect = $this->_connect()
            $this->_connect = $connect;
        }
        // code
        ...
        return $connect->find($key, $lifetime);
    }

    public function save($key, $value, $lifetime)
    {
        $connect = $this->_connect;
        if (!is_object($connect)) {
            $connect = $this->_connect()
            $this->_connect = $connect;
        }
        // code
        ...
        return $connect->save($key, $lifetime);
    }

    public function delete($key)
    {
        $connect = $this->_connect;
        if (!is_object($connect)) {
            $connect = $this->_connect()
            $this->_connect = $connect;
        }
        // code
        ...
        $connect->delete($key, $lifetime);
    }
}

現在我們就當已經實現了redisDB和cache這兩個組件，具體的細節這裏就先不做討論了，來看看如何使用使用吧。首先需要將兩個組件注入到容器中：

<?php
    $di = new Di();
    $di->set('redis', function() {
         return new redisDB([
             'host' => '127.0.0.1',
             'port' => 6379
         ]);
    });
    $di->set('cache', function() use ($di) {
        $cache = new cache([
            'connect' => 'redis'
        ]);
        $cache->setDi($di);
        return $cache;
    });


    // 然後在任何你想使用cache的地方
    $cache = $di->get('cache');
    $cache->get('key'); // 獲取緩存數據
    $cache->save('key', 'value', 'lifetime'); // 保存數據
    $cache->delete('key'); // 刪除數據

到這裏你可能會覺得這樣以來反而有點繁瑣了。cache和redisDB的結構如此之像，完全可以把redis寫到cache中而沒必要單獨分離出來？

但是你想過沒有，有些數據及時性沒那麼高而且數量比較大，用redis有點不合適，mongodb是更好的選擇；有些數據更新頻率更慢，對查詢速度也沒要求，直接寫入文件保存到硬盤可能更爲合適；再或者，你的客戶覺得redis運維難度有點大，讓你給他換成memcache… 這就是爲什麼把它分離出來了。然後，繼續改進代碼：

interface BackendInterface {
    public function find($key, $lifetime);
    public function save($key, $value, $lifetime);
    public function delete($key);
}

class redisDB implements BackendInterface
{
    public function find($key, $lifetime) { }
    public function save($key, $value, $lifetime) { }
    public function delete($key) { }
}

class mongoDB implements BackendInterface
{
    public function find($key, $lifetime) { }
    public function save($key, $value, $lifetime) { }
    public function delete($key) { }
}

class file implements BackendInterface
{
    public function find($key, $lifetime) { }
    public function save($key, $value, $lifetime) { }
    public function delete($key) { }
}

$di = new Di();
//  redis
$di->set('redis', function() {
     return new redisDB([
         'host' => '127.0.0.1',
         'port' => 6379
     ]);
});
// mongodb
$di->set('mongo', function() {
     return new mongoDB([
         'host' => '127.0.0.1',
         'port' => 12707
     ]);
});
// file
$di->set('file', function() {
     return new file([
         'path' => 'path'
     ]);
});
// save at redis
$di->set('fastCache', function() use ($di) {
     $cache = new cache([
         'connect' => 'redis'
     ]);
     $cache->setDi($di);
     return $cache;
});
// save at mongodb
$di->set('cache', function() use ($di) {
     $cache = new cache([
         'connect' => 'mongo'
     ]);
     $cache->setDi($di);
     return $cache;
});
// save at file
$di->set('slowCache', function() use ($di) {
     $cache = new cache([
         'connect' => 'file'
     ]);
     $cache->setDi($di);
     return $cache;
});

// 然後在任何你想使用cache的地方 
$cache = $di->get('cache');

我們新增加了一個接口BackendInterface，規定了redisDB，mongoDB，file這三個類必須實現這個接口所要求的功能，至於其他錦上添花的功能，隨你怎麼發揮。而cache的代碼，好像沒有變，因爲cache不需要關心數據是怎麼存入數據庫或者文件中。而cache的調用者，也不需要關心cache具體是怎麼實現的，只要根據接口實現相應的方法就行了。多人協作你會更加受益，你們只需要商定好接口，然後分別實現就行了。

這就是依賴注入的魅力所在了，雖然看似如此簡單。

以上代碼還可以繼續改進，直到你認爲無可挑剔爲止。比如，redis服務在一個請求中可能會調用多次，而每次調用都會重新創建，這將有損性能。只需擴展一下DI容器就好增加一個參數或增加一個方法，隨你。

class Di
{
    protected $_service = [];
    protected $_sharedService = [];
    public function set($name, $definition, $shared = false)
    {
        if ($shared) {
            $this->_sharedService[$name] = $definition;
        } else {
            $this->_service[$name] = $definition;
        }
    }
    public function get($name) {
        if (isset($this->_service[$name])) {
            $definition = $this->service[$name];
        } else if ($this->_sharedService[$name]) {
             $definition = $this->_sharedService[$name];
        } else {
            throw new Exception("Service '" . name . "' wasn't found in the dependency injection container");
        }
        ...
    }

這樣以來，如果某個服務在一次請求中要調用多次，你就可以將shared屬性設置爲true，以減少不必要的浪費。如果你覺得每次在注入時都要setDi有點繁瑣，想讓他自動setDi，那可以這麼做：

interface DiAwareInterface
{
    public function setDI($di);
    public function getDI();
}

class Di
{
    protected $service;

    public function set($name, $definition)
    {
        $this->service[$name] = $definition;
    }

    public function get($name)
    {
        ...
        if (is_object($definition)) {
            $instance = call_user_func($definition);
        }

        // 如果實現了DiAwareInterface這個接口，自動注入
        if (is_object($instance)) {
            if ($instance instanceof DiAwareInterface) {
                $instance->setDI($this);
            }
        }

        return $instance;
    }
}

class redisDB implements BackendInterface, DiAwareInterface
{
    public function find($key, $lifetime) { }
    public function save($key, $value, $lifetime) { }
    public function delete($key) { }
}

然後，就可以這樣：

$di->set('cache', function() {
    return new cache([
        'connect' => 'mongo'
    ]);
});

我們現在所實現的這個DI容器還很簡陋，還不支持複雜的注入，你可以繼續完善它。

不過，通過這些代碼你已經瞭解什麼是依賴在注入了，你可以將這種思想應用到你的項目中，或者着手開發你自己的框架。

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