依赖倒置原则(DIP)、控制反转(IoC)、依赖注入(DI)(C#)
理解:
依赖倒置原则(DIP)主程序要依赖于抽象接口,不要依赖于具体实现。高层模块不应该依赖底层模块,两个都应该以来抽象。抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。(具体看我上一篇贴子)
依赖倒置原则是六大设计原则中的一种,它的大致意思是所有模块都应该依赖于抽象,而不是直接依赖于另一个模块。依赖倒置原则仅仅只是一个原则而已,它只是告诉了你程序应该要变成什么样子(模块之间依赖抽象),而并没有具体告诉你应该怎么做。就像是在学校,老师告诉你教室要干净,不要有垃圾,而具体打扫垃圾的动作老师却并没有告诉你,你可以选择用扫把打扫,也可以选择用手捡,但是最终教室要干净(当然,你也可以不遵守)。
控制反转(IoC)就是遵循了依赖倒置原则的一个思想。
什么是控制?控制就是对对象进行创建、操作、销毁。
什么是“反转”(叫“转移”更为贴切)?“反转”的意思就是将“控制”的操作交由外部来处理,自己只管用,只管要,其他的都不管。
为什么说控制反转遵循了依赖倒置原则?虽然A模块需要B模块,但是A模块中并不是声明了B模块对象的引用,而是声明了对IB(B模块抽象)的引用,A模块真正需要的是实现了IB抽象的子类,所以A模块并不依赖于B模块,而是依赖于IB抽象。
控制反转的大意为:如果模块A需要模块B,模块A中并不是直接控制创建模块B,而是从外部控制如何创建。例如我们将创建何种对象的控制权交由配置文件控制,然后根据配置文件中的信息(程序集+类型),通过反射来获取对象,而不是直接new对象,这也是控制反转的一种体现。
IoC容器会连接程序中的所有模块,模块将所需对象的控制权都交由IoC容器控制,IoC容器会根据用户配置的信息将各个模块所需要的对象事先创建完成,然后IoC容器可以通过依赖注入(DI)的方式为模块注入所需对象(还有依赖查找(DL)),依赖注入就是一种具体实现的手段。
依赖倒置原则、控制反转和依赖注入并不是为程序带来新的功能,而是使得程序中模块的耦合性降低,提高每个模块的复用性。
举个栗子:
就拿生活中最常见的自助取款机来说一下,首先我们要拥有一张银行卡,例如建设银行的银行卡CCBCard类(设计的一些属性可能不太合理,不过重要的是了解思想)
//建行银行卡 public class CCBCard { //银行卡中的钱 public decimal Money { get; set; } //银行卡名字 public String Name { get; set; } public CCBCard(decimal money,String name) { this.Money = money; this.Name = name; } }
然后我们来创建一个ATM自动取款机类,该取款机拥有取钱和存钱的功能
ATM机1.0
//自动取款机 public class ATM { //建行银行卡 public CCBCard Card = new CCBCard(1000,"建行卡"); //取钱 public void SubMoney(decimal money) { //判断余额是否足够 if (Card.Money >= money) { //取钱 this.Card.Money -= money; Console.WriteLine($"取钱成功,余额{Card.Money}"); } else { Console.WriteLine("余额不足"); } } //存钱 public void AddMoney(decimal money) { //存钱 this.Card.Money += money; } }
因为这个例子是生活中非常常见的,所以大家肯定一眼就看出了不妥
此时的ATM机可是说是个非常“睿智”的ATM机了,我去取钱,而ATM机却自带了一张建行银行卡,与其说是个ATM机,倒不如说只能对一个CCBCard建行卡进行存取的机器。此时ATM类完全依赖于CCBCard对象,而且CCBCard对象也是由ATM类创建的,如果CCBCard修改了,或者要换其他的卡,ATM机还要做出修改。
所以接下来我们应该将这不好的两点改掉:
1、ATM机只能读取单一的CCBCard卡(ATM控制CCBCard对象的创建)
2、ATM只能读取CCBCard类型的卡(ATM完全依赖于CCBCard对象)
先来解决第一点,接下来我们改进一下,为ATM机增加构造函数,通过构造函数传递CCBCard对象,使得ATM机可以操作其他建行卡:
ATM机2.1:
增加构造函数,两个方法不用变
//建行银行卡 public CCBCard Card; //构造函数传入CCBCard对象 public ATM(CCBCard card) { this.Card = card; }
使用:
//银行卡 CCBCard card = new CCBCard(1000,"建行卡"); //ATM ATM atm = new ATM(card); //取钱 atm.SubMoney(100);
然后来解决第二个问题,只能存取建行卡:
此时就需要用到依赖倒置原则,让ATM类依赖于CCBCard抽象,而不是具体的实现。如果我们想存取其他银行卡里面的钱,必须为所有的银行卡抽象出一个接口,然后让所有银行卡子类都实现这个接口。
//银行卡接口 public interface ICard { string Name { get; set; } decimal Money { get; set; } }
建行卡实现该接口:
//建行银行卡 public class CCBCard:ICard { //银行卡中的钱 public decimal Money { get; set; } //银行卡名字 public String Name { get; set; } public CCBCard(decimal money,String name) { this.Money = money; this.Name = name; } }
使得ATM机依赖于ICard接口(修改了Card属性和构造函数),而且ATM机并不控制ICard的子类,而是将控制权交由调用者。这一切才合情合理啊,无论用户插入什么卡,该ATM机都能进行存取。这就是控制反转,而通过构造函数传入的ICard对象则是通过依赖注入的方式注入对象。
//建行银行卡 public ICard Card; //构造函数传入ICard对象(依赖注入) public ATM(ICard card) { this.Card = card; }
依赖注入还有其他两种:通过接口和属性注入
//属性注入 public ICard Card { get; set; }
//接口注入 //该方法实现了接口 public void Inject(ICard card) { this.Card = card; }
而接口注入就是通过方法注入,此种方式会增加不必要的接口,现在基本不使用,大多为构造函数注入。
新添加一个ICBC(工商银行)卡进行测试
//工商银行卡 public class ICBCCard : ICard { public string Name { get; set; } public decimal Money { get; set; } }
测试:
//建设银行卡 CCBCard bcard = new CCBCard(1000, "CCB"); //工商银行卡 ICBCCard ccard = new ICBCCard() { Money = 1000, Name = "ICBC" }; //ATM ATM atm1 = new ATM(bcard); ATM atm2 = new ATM(ccard); //取钱 atm1.SubMoney(100);
IoC容器就是专门为ATM机这种模块服务的,它就像是一个大齿轮一样,连接所有小齿轮(模块),它运转,整个程序便运转,如果有些模块可能需要用到其他模块中的对象,它们并不会直接依赖,而是全都由IoC容器控制。
虽然互相需要,但是互不依赖,IoC容器会事先将ICard子类创建好,然后通过依赖注入注入到ATM机中(Unity、Spring.NET等框架都是封装完善的IoC容器),ATM机只管接收,只管索取。ATM机是不对子类进行创建的,控制权在用户手里,由用户控制ATM机操作何种银行卡,就像你去取钱一样,你插入什么卡自助取款机都可以取钱,这看起来是多么平常的一件事?很多看起来高大上的思想,都是从需求演变过来的,然后由前人一点点探索研究总结出来。
至此ATM机已经完成了,可能因为ATM机太常见了,所以我所说的一切你都可以想到(换卡,换不同银行的银行卡),就像是在说废话,如果你都理解了,那么根据ATM机,你应该仔细的思索一下,你所设计的类和模块满不满足像ATM机一样的“功能”?