深刻理解控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）

時間 2019-11-07

原文原文鏈接

容器，字面上理解就是裝東西的東西。常見的變量、對象屬性等均可以算是容器。一個容器可以裝什麼，所有取決於你對該容器的定義。固然，有這樣一種容器，它存放的不是文本、數值，而是對象、對象的描述（類、接口）或者是提供對象的回調，經過這種容器，咱們得以實現許多高級的功能，其中最常提到的，就是「解耦」、「依賴注入（DI）」。本文就從這裏開始。

IoC 容器， laravel 的核心

Laravel 的核心就是一個 IoC 容器，根據文檔，稱其爲「服務容器」，顧名思義，該容器提供了整個框架中須要的一系列服務。做爲初學者，不少人會在這一個概念上犯難，所以，我打算從一些基礎的內容開始講解，經過理解面向對象開發中依賴的產生和解決方法，來逐漸揭開「依賴注入」的面紗，逐漸理解這一神奇的設計理念。php

本文一大半內容都是經過舉例來讓讀者去理解什麼是 IoC（控制反轉）和 DI（依賴注入），經過理解這些概念，來更加深刻。更多關於 laravel 服務容器的用法建議閱讀文檔便可。java

IoC 容器誕生的故事

講解 IoC 容器有不少的文章，我以前也寫過。但如今我打算利用當下的靈感從新來過，那麼開始吧。laravel

超人和超能力，依賴的產生！

面向對象編程，有如下幾樣東西無時不刻的接觸：接口、類還有對象。這其中，接口是類的原型，一個類必需要遵照其實現的接口；對象則是一個類實例化後的產物，咱們稱其爲一個實例。固然這樣說確定不利於理解，咱們就實際的寫點中看不中用的代碼輔助學習。數據庫

怪物橫行的世界，總歸須要點超級人物來擺平。

咱們把一個「超人」做爲一個類，編程

class Superman {}

咱們能夠想象，一個超人誕生的時候確定擁有至少一個超能力，這個超能力也能夠抽象爲一個對象，爲這個對象定義一個描述他的類吧。一個超能力確定有多種屬性、（操做）方法，這個盡情的想象，可是目前咱們先大體定義一個只有屬性的「超能力」，至於能幹啥，咱們之後再豐富：框架

class Power {
    /**
     * 能力值
     */
    protected $ability;

    /**
     * 能力範圍或距離
     */
    protected $range;

    public function __construct($ability, $range)
    {
        $this->ability = $ability;
        $this->range = $range;
    }
}

這時候咱們回過頭，修改一下以前的「超人」類，讓一個「超人」建立的時候被賦予一個超能力：編程語言

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct()
    {
        $this->power = new Power(999, 100);
    }
}

這樣的話，當咱們建立一個「超人」實例的時候，同時也建立了一個「超能力」的實例，可是，咱們看到了一點，「超人」和「超能力」之間不可避免的產生了一個依賴。ide

所謂「依賴」，就是「我若依賴你，我就不能離開你」。

在一個貫徹面向對象編程的項目中，這樣的依賴隨處可見。少許的依賴並不會有太過直觀的影響，咱們隨着這個例子逐漸鋪開，讓你們慢慢意識到，當依賴達到一個量級時，是怎樣一番噩夢般的體驗。固然，我也會天然而然的講述如何解決問題。函數

一堆亂麻 —— 可怕的依賴

以前的例子中，超能力類實例化後是一個具體的超能力，可是咱們知道，超人的超能力是多元化的，每種超能力的方法、屬性都有不小的差別，無法經過一種類描述徹底。咱們如今進行修改，咱們假設超人能夠有如下多種超能力：工具

飛行，屬性有：飛行速度、持續飛行時間
蠻力，屬性有：力量值
能量彈，屬性有：傷害值、射擊距離、同時射擊個數

咱們建立了以下類：

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) {}
}

*爲了省事兒我沒有詳細寫出 __construct() 這個構造函數的所有，只寫了須要傳遞的參數。

好了，這下咱們的超人有點「忙」了。在超人初始化的時候，咱們會根據須要來實例化其擁有的超能力嗎，大體以下：

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)
        );
        */
    }
}

咱們須要本身手動的在構造函數內（或者其餘方法裏）實例化一系列須要的類，這樣並很差。能夠想象，假如需求變動（不一樣的怪物橫行地球），須要更多的有針對性的新的超能力，或者須要變動超能力的方法，咱們必須 從新改造 超人。換句話說就是，改變超能力的同時，我還得從新制造個超人。效率過低了！新超人還沒創造完成世界早已被毀滅。

這時，靈機一動的人想到：爲何不能夠這樣呢？超人的能力能夠被隨時更換，只須要添加或者更新一個芯片或者其餘裝置啥的（想到鋼鐵俠沒）。這樣的話就不要整個從新來過了。

對，就是這樣的。

咱們不該該手動在「超人」類中固化了他的「超能力」初始化的行爲，而轉由外部負責，由外部創造超能力模組、裝置或者芯片等（咱們後面統一稱爲「模組」），植入超人體內的某一個接口，這個接口是一個既定的，只要這個「模組」知足這個接口的裝置均可以被超人所利用，能夠提高、增長超人的某一種能力。這種由外部負責其依賴需求的行爲，咱們能夠稱其爲「控制反轉（IoC）」。

工廠模式，依賴轉移！

固然，實現控制反轉的方法有幾種。在這以前，不如咱們先了解一些好玩的東西。

咱們能夠想到，組件、工具（或者超人的模組），是一種可被生產的玩意兒，生產的地方固然是「工廠（Factory）」，因而有人就提出了這樣一種模式： 工廠模式。

工廠模式，顧名思義，就是一個類所依賴的外部事物的實例，均可以被一個或多個「工廠」建立的這樣一種開發模式，就是「工廠模式」。

咱們爲了給超人制造超能力模組，咱們建立了一個工廠，它能夠製造各類各樣的模組，且僅須要經過一個方法：

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]);
        }
    }
}

這時候，超人建立之初就可使用這個工廠！

class Superman
{
    protected $power;

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

        // 經過工廠提供的方法制造須要的模塊
        $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])
        );
        */
    }
}

能夠看得出，咱們再也不須要在超人初始化之初，去初始化許多第三方類，只需初始化一個工廠類，便可知足需求。但這樣彷佛和之前區別不大，只是沒有那麼多 new 關鍵字。其實咱們稍微改造一下這個類，你就明白，工廠類的真正意義和價值了。

class Superman
{
    protected $power;

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

        // 經過工廠提供的方法制造須要的模塊
        foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) {
            $this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions);
        }
    }
}

// 建立超人
$superman = new Superman([
    'Fight' => [9, 100], 
    'Shot' => [99, 50, 2]
    ]);

如今修改的結果使人滿意。如今，「超人」的建立再也不依賴任何一個「超能力」的類，咱們如若修改了或者增長了新的超能力，只須要針對修改 SuperModuleFactory 便可。擴充超能力的同時再也不須要從新編輯超人的類文件，使得咱們變得很輕鬆。可是，這纔剛剛開始。

再進一步！IoC 容器的重要組成 —— 依賴注入！

由「超人」對「超能力」的依賴變成「超人」對「超能力模組工廠」的依賴後，對付小怪獸們變得更加駕輕就熟。但這也正如你所看到的，依賴並未解除，只是由原來對多個外部的依賴變成了對一個「工廠」的依賴。假如工廠出了點麻煩，問題變得就很棘手。

其實大多數狀況下，工廠模式已經足夠了。工廠模式的缺點就是：接口未知（即沒有一個很好的契約模型，關於這個我立刻會有解釋）、產生對象類型單一。總之就是，仍是不夠靈活。雖然如此，工廠模式依舊十分優秀，而且適用於絕大多數狀況。不過咱們爲了講解後面的 依賴注入 ，這裏就先誇大一下工廠模式的缺陷咯。

咱們知道，超人依賴的模組，咱們要求有統一的接口，這樣才能和超人身上的注入接口對接，最終起到提高超能力的效果。

事實上，我以前說謊了，不只僅只有一堆小怪獸，還有更多的大怪獸。嘿嘿。額，這時候彷佛工廠的生產能力顯得有些不足 —— 因爲工廠模式下，全部的模組都已經在工廠類中安排好了，若是有新的、高級的模組加入，咱們必須修改工廠類（比如增長新的生產線）：

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]);
            // case 'more': .......
            // case 'and more': .......
            // case 'and more': .......
            // case 'oh no! its too many!': .......
        }
    }
}

看到沒。。。噩夢般的感覺！

其實靈感就差一步！你可能會想到更爲靈活的辦法！對，下一步就是咱們今天的主要配角 —— DI （依賴注入）

因爲對超能力模組的需求不斷增大，咱們須要集合整個世界的高智商人才，一塊兒解決問題，不該該僅僅只有幾個工廠壟斷負責。不太高智商人才們都很是自負，認爲本身的想法是對的，創造出的超能力模組沒有統一的接口，天然而然沒法被正常使用。這時咱們須要提出一種契約，這樣不管是誰創造出的模組，都符合這樣的接口，天然就可被正常使用。

interface SuperModuleInterface
{
    /**
     * 超能力激活方法
     *
     * 任何一個超能力都得有該方法，並擁有一個參數
     *@param array $target 針對目標，能夠是一個或多個，本身或他人
     */
    public function activate(array $target);
}

上文中，咱們定下了一個接口（超能力模組的規範、契約），全部被創造的模組必須遵照該規範，才能被生產。
其實，這就是 php 中 接口（ interface ） 的用處和意義！不少人以爲，爲何 php 須要接口這種東西？難道不是 java 、 C# 之類的語言纔有的嗎？這麼說，只要是一個正常的面向對象編程語言（雖然 php 能夠面向過程），都應該具有這一特性。由於一個 對象（object） 自己是由他的模板或者原型 —— 類（class） ，通過實例化後產生的一個具體事物，而有時候，實現統一種方法且不一樣功能（或特性）的時候，會存在不少的類（class），這時候就須要有一個契約，讓你們編寫出能夠被隨時替換卻不會產生影響的接口。這種由編程語言自己提出的硬性規範，會增長更多優秀的特性。

雖然有些繞，但經過咱們接下來的實例，你們會慢慢領會接口帶來的好處。

這時候，那些提出更好的超能力模組的高智商人才，遵循這個接口，建立了下述（模組）類：

/**
 * X-超能量
 */
class XPower implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 這只是個例子。。具體自行腦補
    }
}

/**
 * 終極炸彈 （就這麼俗）
 */
class UltraBomb implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 這只是個例子。。具體自行腦補
    }
}

同時，爲了防止有些「磚家」自做聰明，或者一些叛徒惡意搗蛋，不遵照契約胡亂製造模組，影響超人，咱們對超人初始化的方法進行改造：

class Superman
{
    protected $module;

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

改造完畢！如今，當咱們初始化「超人」類的時候，提供的模組實例必須是一個 SuperModuleInterface 接口的實現。不然就會提示錯誤。

正是因爲超人的創造變得容易，一個超人也就不須要太多的超能力，咱們能夠創造多個超人，並分別注入須要的超能力模組便可。這樣的話，雖然一個超人只有一個超能力，但超人更容易變多，咱們也不怕怪獸啦！

如今有人疑惑了，你要講的 依賴注入 呢？
其實，上面講的內容，正是依賴注入。

什麼叫作 依賴注入？

本文從開頭到如今提到的一系列依賴，只要不是由內部生產（好比初始化、構造函數 __construct 中經過工廠方法、自行手動 new 的），而是由外部以參數或其餘形式注入的，都屬於 依賴注入（DI） 。是否是豁然開朗？事實上，就是這麼簡單。下面就是一個典型的依賴注入：

// 超能力模組
$superModule = new XPower;

// 初始化一個超人，並注入一個超能力模組依賴
$superMan = new Superman($superModule);

關於依賴注入這個本文的主要配角，也就這麼多須要講的。理解了依賴注入，咱們就能夠繼續深刻問題。慢慢走近今天的主角……

更爲先進的工廠 —— IoC 容器！

剛剛列了一段代碼：

$superModule = new XPower;

$superMan = new Superman($superModule);

讀者應該看出來了，手動的建立了一個超能力模組、手動的建立超人並注入了剛剛建立超能力模組。呵呵，手動。

現代社會，應該是高效率的生產，乾淨的車間，完美的自動化裝配。

一羣怪獸來了，如此低效率產出超人是不現實，咱們須要自動化 —— 最多一條指令，千軍萬馬來相見。咱們須要一種高級的生產車間，咱們只須要向生產車間提交一個腳本，工廠便可以經過指令自動化生產。這種更爲高級的工廠，就是工廠模式的昇華 —— 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);
    }
}

這時候，一個十分粗糙的容器就誕生了。如今的確很簡陋，但不妨礙咱們進一步提高他。先着眼如今，看看這個容器如何使用吧！

// 建立一個容器（後面稱做超級工廠）
$container = new Container;

// 向該 超級工廠 添加 超人 的生產腳本
$container->bind('superman', function($container, $moduleName) {
    return new Superman($container->make($moduleName));
});

// 向該 超級工廠 添加 超能力模組 的生產腳本
$container->bind('xpower', function($container) {
    return new XPower;
});

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

// ******************  華麗麗的分割線  **********************
// 開始啓動生產
$superman_1 = $container->make('superman', ['xpower']);
$superman_2 = $container->make('superman', ['ultrabomb']);
$superman_3 = $container->make('superman', ['xpower']);
// ...隨意添加

看到沒？經過最初的 綁定（bind） 操做，咱們向超級工廠註冊了一些生產腳本，這些生產腳本在生產指令下達之時便會執行。發現沒有？咱們完全的解除了超人與超能力模組的依賴關係，更重要的是，容器類也絲毫沒有和他們產生任何依賴！咱們經過註冊、綁定的方式向容器中添加一段能夠被執行的回調（能夠是匿名函數、非匿名函數、類的方法）做爲生產一個類的實例的腳本，只有在真正的 生產（make） 操做被調用執行時，纔會觸發。

這樣一種方式，使得咱們更容易在建立一個實例的同時解決其依賴關係，而且更加靈活。當有新的需求，只需另外綁定一個「生產腳本」便可。

實際上，真正的 IoC 容器更爲高級。咱們如今的例子中，仍是須要手動提供超人所須要的模組參數，但真正的 IoC 容器會根據類的依賴需求，自動在註冊、綁定的一堆實例中搜尋符合的依賴需求，並自動注入到構造函數參數中去。Laravel 框架的服務容器正是這麼作的。實現這種功能其實理論上並不麻煩，但我並不會在本文中寫出，由於……我懶得寫。
不過我告訴你們，這種自動搜尋依賴需求的功能，是經過 反射（Reflection） 實現的，剛好的，php 完美的支持反射機制！關於反射，php 官方文檔有詳細的資料，而且中文翻譯基本覆蓋，足夠學習和研究！

http://php.net/manual/zh/book...

如今，到目前爲止，咱們已經再也不害怕怪獸們了。高智商人才集思廣益，層次分明，根據接口契約創造規範的超能力模組。超人開始批量產出。最終，人人都是超人，你也能夠是哦！

迴歸正常世界。咱們開始從新審視 laravel 的核心。

如今，咱們開始慢慢解讀 laravel 的核心。其實，laravel 的核心就是一個 IoC 容器，也剛好是我以前所說的高級的 IoC 容器。

能夠說，laravel 的核心自己十分輕量，並無什麼很神奇很實質性的應用功能。不少人用到的各類功能模塊好比 Route（路由）、Eloquent ORM（數據庫 ORM 組件）、Request and Response（請求和響應）等等等等，實際上都是與核心無關的類模塊提供的，這些類從註冊到實例化，最終被你所使用，其實都是 laravel 的服務容器負責的。

咱們以你們最多見的 Route 類做爲例子。你們可能常常見到路由定義是這樣的：

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

實際上， Route 類被定義在這個命名空間：Illuminate\Routing\Router，文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php。

咱們經過打開發現，這個類的這一系列方法，如 get，post，any 等都不是靜態（static）方法，這是怎麼一回事兒？不要急，咱們繼續。

服務提供者

咱們在前文介紹 IoC 容器的部分中，提到了，一個類須要綁定、註冊至容器中，才能被「製造」。

對，一個類要被容器所可以提取，必需要先註冊至這個容器。既然 laravel 稱這個容器叫作服務容器，那麼咱們須要某個服務，就得先註冊、綁定這個服務到容器，那麼提供服務並綁定服務至容器的東西，就是 服務提供者（ServiceProvider）。

雖然，綁定一個類到容器不必定非要經過 服務提供者（ServiceProvider） 。
可是，咱們知道，有時候咱們的類、模塊會有須要其餘類和組件的狀況，爲了保證初始化階段不會出現所須要的模塊和組件沒有註冊的狀況，laravel 將註冊和初始化行爲進行拆分，註冊的時候就只能註冊，初始化的時候就是初始化。拆分後的產物就是如今的 服務提供者。

服務提供者主要分爲兩個部分，register（註冊） 和 boot（引導、初始化），具體參考文檔。register 負責進行向容器註冊「腳本」，但要注意註冊部分不要有對未知事物的依賴，若是有，就要移步至 boot 部分。

Facade

咱們如今解答以前關於 Route 的方法爲什麼能以靜態方法訪問的問題。實際上這個問題文檔上有寫，簡單說來就是模擬一個類，提供一個靜態魔術方法__callStatic，並將該靜態方法映射到真正的方法上。

咱們使用的 Route 類其實是 Illuminate\Support\Facades\Route 經過 class_alias() 函數創造的 別名 而已，這個類被定義在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php 。

咱們打開文件一看……誒？怎麼只有這麼簡單的一段代碼呢？

<?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';
    }

}

其實仔細看，會發現這個類繼承了一個叫作 Facade 的類，到這裏謎底差很少要解開了。

上述簡單的定義中，咱們看到了 getFacadeAccessor 方法返回了一個 route，這是什麼意思呢？事實上，這個值被一個 ServiceProvider 註冊過，你們應該知道註冊了個什麼，固然是那個真正的路由類！

有人會問，Facade 是怎麼實現的。我並不想說得太細，一個是我懶，另外一個緣由就是，本身發現一些東西更容易理解，並不容易忘記。不少細節我已經說了，建議你們自行去研究。

至此，咱們已經講的差很少了。

和平！咱們該總結總結了！

不管如何，世界和平了。

這裏要總結的內容就是，其實不少事情並不複雜，怕的是複雜的理論內容。我以爲不少東西一旦想通也就那麼回事兒。不少人以爲 laravel 這很差那很差、這裏難哪裏難，我只能說，laravel 的確不是一流和優秀的框架，說 laravel 是一流、優秀的框架的人，不是 laravel 的粉絲那麼就是跟風炒做。Laravel 最大的特色和優秀之處就是使用了不少 php 比較新（實際上並不新）的概念和技術（也就一堆語法糖）而已。所以 laravel 的確符合一個適宜學習的框架。Laravel 的構思的確和其餘框架有很大不一樣，這也要求學習他的人必須熟練 php，並 基礎紮實！若是你以爲學 laravel 框架十分困難，那麼緣由只有一個：你 php 基礎很差。

另外，善於利用命名空間和麪向對象的諸多特性，去追尋一些東西，你會發現，原來這一切這麼容易。

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