轻松理解.NET控制反转和依赖注入

郑子铭

发布于 2024-07-12 14:35:43

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发布于 2024-07-12 14:35:43

引言

在软件工程领域，特别是在 C# 和 .NET 的上下文中，控制反转（Inversion of Control，IoC）和依赖注入（Dependency Injection，DI）是增强代码模块化、可测试性和可维护性的基本原则。这些范式允许开发人员通过将依赖关系的创建和管理与业务逻辑分离，构建松耦合、灵活的应用程序。

依赖注入

什么是控制反转？

控制反转（IoC）是软件工程中的一种设计原则，其中对象创建和程序流程的控制从应用程序本身转移到外部框架或容器。简而言之，IoC 意味着你的代码不再直接控制对象及其依赖关系的实例化和管理，而是将此控制权委托给外部实体。

IoC 不是特定的模式，而是一种原则，可以通过各种方式实现，其中最常见的一种方式是依赖注入（DI）。

控制反转的优势

解耦：通过将控制权从程序转移到外部框架，IoC 促进了关注点分离，使组件更容易独立管理和更改。
灵活性和可扩展性：IoC 框架可以动态配置和组装应用程序组件，从而带来更灵活和可扩展的解决方案。
可测试性：IoC 通过允许在测试期间注入模拟依赖关系，使组件更易于独立测试。

依赖注入（DI）

依赖注入（DI）是一种实现 IoC 以实现解耦架构的模式。它涉及将依赖关系（服务或对象）传递到类中，而不是让类自己创建它们。在 C# 中，DI 可以通过各种形式实现，包括构造函数注入、属性注入和方法注入。

实现依赖注入的方式

构造函数注入：通过类的构造函数提供依赖关系。这是 C# 中最常见和推荐的 DI 形式。

public class MyClass
{
    private readonly IMyDependency _myDependency;

    public MyClass(IMyDependency myDependency)
    {
        _myDependency = myDependency;
    }
}

在上述代码中，MyClass 类展示了构造函数注入。它通过构造函数接收 IMyDependency 接口的实现，并将其分配给私有的、只读的字段 _myDependency，从而使 MyClass 能够使用 IMyDependency 而无需创建它，从而促进了松耦合并增强了可测试性。

属性注入：通过类的公共属性分配依赖关系。这种方法提供了灵活性，但可能暴露内部状态，减少封装性。

public class MyClass
{
    public IMyDependency MyDependency { get; set; }
}

在上述代码中，MyClass 类使用属性注入进行依赖管理。它通过公共属性公开一个 IMyDependency 依赖关系，允许外部实体为其分配 IMyDependency 的具体实现，从而促进了解耦和依赖处理的灵活性。

方法注入：通过方法参数传递依赖关系。适用于仅对特定方法需要的依赖关系进行注入。

public class MyClass
{
    public void MyMethod(IMyDependency myDependency)
    {
        // 在这里使用 myDependency
    }
}

在上述代码中，MyClass 类通过在 MyMethod 方法中接受一个 IMyDependency 参数使用方法注入，允许外部实体在调用该方法时直接提供依赖，从而确保依赖管理的灵活性和解耦。

依赖注入的优势

提高代码可重用性：通过解耦组件，DI 使代码可以在应用程序的不同部分或不同应用程序之间重用。
维护方便：对依赖关系或其实现的更改可以以最小的影响进行。
增强测试：DI 促进了模拟对象或桩的使用，使得通过注入这些模拟对象来测试类变得更加容易。

在 C# 中实现 IoC 和 DI

在 C# 中，有多种框架和工具可以实现 IoC 和 DI，其中 Microsoft.Extensions.DependencyInjection 是 .NET 生态系统中最著名的。这个内置的 DI 容器简化了注册服务和注入依赖关系的过程。

在 C# 中设置依赖注入

我们可以通过以下步骤在项目中使用依赖注入：

步骤 1：注册服务服务通常在 .NET 应用程序的 program.cs 或 startup.cs 中使用 IServiceCollection 接口进行注册。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddSingleton<IMyService, MyService>();
    // 其他服务注册
}

ConfigureServices 方法在 .NET 应用程序中使用依赖注入容器注册服务。services.AddSingleton<IMyService, MyService>() 将 MyService 注册为单例，这意味着在应用程序的生命周期中会创建并共享一个实例。

步骤 2：注入依赖关系通过构造函数在控制器、服务或任何其他类中注入依赖关系。

public class MyController : Controller
{
    private readonly IMyService _myService;

    public MyController(IMyService myService)
    {
        _myService = myService;
    }
}

MyController 类使用构造函数注入来接收 IMyService 依赖关系，该依赖关系被分配给私有的、只读的字段 _myService，确保依赖关系由外部实体提供且保持不可变。