PHP程序员如何理解IoC/DI

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思想

思想是解决问题的根本
思想必须转换成习惯
构建一套完整的思想体系是开发能力成熟的标志
——《简单之美》（前言）

.

“成功的软件项目就是那些提交产物达到或超出客户的预期的项目，而且开发过程符合时间和费用上的要求，结果在面对变化和调整时有弹性。”
——《面向对象分析与设计》（第3版）P.236

术语介绍

——引用《Spring 2.0 技术手册》林信良

非侵入性 No intrusive

  • 框架的目标之一是非侵入性（No intrusive）
  • 组件可以直接拿到另一个应用或框架之中使用
  • 增加组件的可重用性（Reusability）

容器（Container）

  • 管理对象的生成、资源取得、销毁等生命周期
  • 建立对象与对象之间的依赖关系
  • 启动容器后，所有对象直接取用，不用编写任何一行代码来产生对象，或是建立对象之间的依赖关系。

IoC

  • 控制反转 Inversion of Control
  • 依赖关系的转移
  • 依赖抽象而非实践

DI

  • 依赖注入 Dependency Injection
  • 不必自己在代码中维护对象的依赖
  • 容器自动根据配置，将依赖注入指定对象

AOP

  • Aspect-oriented programming
  • 面向方面编程
  • 无需修改任何一行程序代码，将功能加入至原先的应用程序中，也可以在不修改任何程序的情况下移除。

分层

表现层：提供服务，显示信息。
领域层：逻辑，系统中真正的核心。
数据源层：与数据库、消息系统、事务管理器及其它软件包通信。
——《企业应用架构模式》P.14

代码演示IoC

假设应用程序有储存需求，若直接在高层的应用程序中调用低层模块API，导致应用程序对低层模块产生依赖。

/**
 * 高层
 */
class Business
{
    private $writer;

    public function __construct()
    {
        $this->writer = new FloppyWriter();
    }

    public function save()
    {
        $this->writer->saveToFloppy();
    }
}

/**
 * 低层，软盘存储
 */
class FloppyWriter
{
    public function saveToFloppy()
    {
        echo __METHOD__;
    }
}

$biz = new Business();
$biz->save(); // FloppyWriter::saveToFloppy

假设程序要移植到另一个平台，而该平台使用USB磁盘作为存储介质，则这个程序无法直接重用，必须加以修改才行。本例由于低层变化导致高层也跟着变化，不好的设计。

正如前方提到的

控制反转 Inversion of Control
依赖关系的转移
依赖抽象而非实践

程序不应该依赖于具体的实现，而是要依赖抽像的接口。请看代码演示

/**
 * 接口
 */
interface IDeviceWriter
{
    public function saveToDevice();
}

/**
 * 高层
 */
class Business
{
    /**
     * @var IDeviceWriter
     */
    private $writer;

    /**
     * @param IDeviceWriter $writer
     */
    public function setWriter($writer)
    {
        $this->writer = $writer;
    }

    public function save()
    {
        $this->writer->saveToDevice();
    }
}

/**
 * 低层，软盘存储
 */
class FloppyWriter implements IDeviceWriter
{

    public function saveToDevice()
    {
        echo __METHOD__;
    }
}

/**
 * 低层，USB盘存储
 */
class UsbDiskWriter implements IDeviceWriter
{

    public function saveToDevice()
    {
        echo __METHOD__;
    }
}

$biz = new Business();
$biz->setWriter(new UsbDiskWriter());
$biz->save(); // UsbDiskWriter::saveToDevice

$biz->setWriter(new FloppyWriter());
$biz->save(); // FloppyWriter::saveToDevice

控制权从实际的FloppyWriter转移到了抽象的IDeviceWriter接口上，让Business依赖于IDeviceWriter接口，且FloppyWriter、UsbDiskWriter也依赖于IDeviceWriter接口。

这就是IoC，面对变化，高层不用修改一行代码，不再依赖低层，而是依赖注入，这就引出了DI。

比较实用的注入方式有三种：

  • Setter injection 使用setter方法
  • Constructor injection 使用构造函数
  • Property Injection 直接设置属性

事实上不管有多少种方法，都是IoC思想的实现而已，上面的代码演示的是Setter方式的注入。

依赖注入容器 Dependency Injection Container

  • 管理应用程序中的『全局』对象（包括实例化、处理依赖关系）。
  • 可以延时加载对象（仅用到时才创建对象）。
  • 促进编写可重用、可测试和松耦合的代码。

理解了IoC和DI之后，就引发了另一个问题，引用Phalcon文档描述如下：

如果这个组件有很多依赖， 我们需要创建多个参数的setter方法来传递依赖关系，或者建立一个多个参数的构造函数来传递它们，另外在使用组件前还要每次都创建依赖，这让我们的代码像这样不易维护

//创建依赖实例或从注册表中查找
$connection = new Connection();
$session = new Session();
$fileSystem = new FileSystem();
$filter = new Filter();
$selector = new Selector();

//把实例作为参数传递给构造函数
$some = new SomeComponent($connection, $session, $fileSystem, $filter, $selector);

// ... 或者使用setter

$some->setConnection($connection);
$some->setSession($session);
$some->setFileSystem($fileSystem);
$some->setFilter($filter);
$some->setSelector($selector);

假设我们必须在应用的不同地方使用和创建这些对象。如果当你永远不需要任何依赖实例时，你需要去删掉构造函数的参数，或者去删掉注入的setter。为了解决这样的问题，我们再次回到全局注册表创建组件。不管怎么样，在创建对象之前，它增加了一个新的抽象层：

class SomeComponent
{

    // ...

    /**
     * Define a factory method to create SomeComponent instances injecting its dependencies
     */
    public static function factory()
    {

        $connection = new Connection();
        $session = new Session();
        $fileSystem = new FileSystem();
        $filter = new Filter();
        $selector = new Selector();

        return new self($connection, $session, $fileSystem, $filter, $selector);
    }

}

瞬间，我们又回到刚刚开始的问题了，我们再次创建依赖实例在组件内部！我们可以继续前进，找出一个每次能奏效的方法去解决这个问题。但似乎一次又一次，我们又回到了不实用的例子中。

一个实用和优雅的解决方法，是为依赖实例提供一个容器。这个容器担任全局的注册表，就像我们刚才看到的那样。使用依赖实例的容器作为一个桥梁来获取依赖实例，使我们能够降低我们的组件的复杂性：

class SomeComponent
{

    protected $_di;

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

    public function someDbTask()
    {

        // 获得数据库连接实例
        // 总是返回一个新的连接
        $connection = $this->_di->get('db');

    }

    public function someOtherDbTask()
    {

        // 获得共享连接实例
        // 每次请求都返回相同的连接实例
        $connection = $this->_di->getShared('db');

        // 这个方法也需要一个输入过滤的依赖服务
        $filter = $this->_di->get('filter');

    }

}

$di = new Phalcon\DI();

//在容器中注册一个db服务
$di->set('db', function() {
    return new Connection(array(
        "host" => "localhost",
        "username" => "root",
        "password" => "secret",
        "dbname" => "invo"
    ));
});

//在容器中注册一个filter服务
$di->set('filter', function() {
    return new Filter();
});

//在容器中注册一个session服务
$di->set('session', function() {
    return new Session();
});

//把传递服务的容器作为唯一参数传递给组件
$some = new SomeComponent($di);

$some->someTask();

这个组件现在可以很简单的获取到它所需要的服务，服务采用延迟加载的方式，只有在需要使用的时候才初始化，这也节省了服务器资源。这个组件现在是高度解耦。例如，我们可以替换掉创建连接的方式，它们的行为或它们的任何其他方面，也不会影响该组件。

参考文章

补充

很多代码背后，都是某种哲学思想的体现。

以下引用《面向模式的软件架构》卷1模式系统第六章模式与软件架构

软件架构支持技术（开发软件时要遵循的基本原则）

  1. 抽象
  2. 封装
  3. 信息隐藏
  4. 分离关注点
  5. 耦合与内聚
  6. 充分、完整、简单
  7. 策略与实现分离
    • 策略组件负责上下文相关决策，解读信息的语义和含义，将众多不同结果合并或选择参数值
    • 实现组件负责执行定义完整的算法，不需要作出与上下文相关的决策。上下文和解释是外部的，通常由传递给组件的参数提供。
  8. 接口与实现分离
    • 接口部分定义了组件提供的功能以及如何使用该组件。组件的客户端可以访问该接口。
    • 实现部分包含实现组件提供的功能的实际代码，还可能包含仅供组件内部使用的函数和数据结构。组件的客户端不能访问其实现部分。
  9. 单个引用点
    • 软件系统中的任何元素都应只声明和定义一次，避免不一致性问题。
  10. 分而治之

软件架构的非功能特性

  1. 可修改性
    • 可维护性
    • 可扩展性
    • 重组
    • 可移植性
  2. 互操作性
    • 与其它系统或环境交互
  3. 效率
  4. 可靠性
    • 容错：发生错误时确保行为正确并自行修复
    • 健壮性：对应用程序进行保护，抵御错误的使用方式和无效输入，确保发生意外错误时处于指定状态。
  5. 可测试性
  6. 可重用性
    • 通过重用开发软件
    • 开发软件时考虑重用

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