如何使用IOC和DI实现松耦合应用程序

    这是本人第一篇博客园的文章，初衷是总结自己学到的知识内容，另外也希望和大家分享一些开发方面的经验。本人是一名在校的大学生，开发经验有限，肯定存在很多逻辑的误区和知识的盲点，如果有不妥的地方还请大家友好地进行指点，在此先谢谢大家了。

    这篇博文是关于IOC（Inverse of control）和DI（Dependency Injection）的，主题是讨论IOC和DI怎么帮助我们构建松耦合的软件架构的。

    问题：紧耦合

    在我们了解IOC和DI的具体的含义前，让我们先理解下紧耦合这个问题。首先，考虑一下这个情形：有一个ClsCustomer类，它包含一个address（类型ClsAddress）对象，这样的设计将导致了类之间的耦合。可以说ClsCustomer这个类依赖address这个对象，如果ClsAddress这个类发生了变化，那么将会导致ClsCustomer进行重新编译。如下图所示：

　

图1：紧耦合

    总结一下上述设计为什么会产生紧耦合：
   （1）首先，也是最大的问题，ClsCustomer类控制了address这个对象的创建过程；

   （2）ClsAddress这个类的对象直接被ClsCustomer这个类的对象引用，这将导致ClsAddress类和ClsCustomer类之间的耦合。

   （3）ClsCustomer这个类指导ClsAddress这个类型的创建，所以如果我们添加一个新的地址类型，例如:ClsHomeAddress，ClsOfficeAddress，这将导致ClsCustomer这个类的更改。

    所以，由此可知，当ClsAddress这个对象的创建过程出现了问题，那么ClsCustomer这个类的构造器在初始化时就会失败，这种相互的牵制就是耦合的坏处，进而导致程序的可扩展性降低。

解决方法：
    在我们了解了紧耦合的缺点后，我们来了解下解决方法，其实理论很简单，即将ClsAddress对象的创建控制权从ClsCustomer类中进行分离，交由第三方进行控制，也就是说如果我们能将控制权反转给第三方，那我们就能解决上述问题了。下边将介绍的解决方法就是IOC（Inversion of control），即控制反转。

 

IOC的原理：
    IOC的基本原理简述之就是Hollywood principle，即Do not call us we will call you。用更形象的话说就是类ClsAddress将对类ClsCustomer说：“不要创建我，我将在别处创建自己。”

    在这里强调一下接口的重要作用，接口定义了一个类的行为准则，相当于类的功能清单，它提供了隐藏类细节的优点，接口对于降低耦合性以及提高程序的扩展性有着非常重要的作用。对于本例而言，如果主类聚合了其它类，那它不应该直接聚合已实现类本身，而应该聚合的是类的接口，即ClsCustomer类聚合的应该是ClsAddress这个类的接口IAddress。

图2.IOC Framework架构

    上图显示了解藕的方法，可以看出ClsAddress的创建过程委托给了IOC Framework，这么设计将ClsAddress的创建过程从ClsCustomer中分离了，从而实现了ClsAddress和ClsCustomer的解藕，解藕的过程可分为两步：
    （1）IOC framework创建ClsAddress对象
    （2）IOC framework将对象引用交给ClsCustomer类。

实现IOC的方法：
    在我们理解问题和解决思路后，我将介绍几种IOC的解决方案，由于IOC是通过DI（Dependency injection）,即依赖注入实现的。所以我将重点介绍依赖注入的几种方法。

图3.IOC和DI间的组织

上图显示了IOC和DI之间是怎么组织的，所以我们可以认为IOC是一个理论，而DI是实现IOC的方法。DI中我们有四种实现的方法：
    构造器方法
    通过getter和setter注入
    接口实现
    service locator
在下面的部分里我们将通过亲自实践重点介绍下这些方法。

（1）构造器方法
    使用这种方法，我们将ClsAddress的引用通过ClsCustomer的构造器进行传递，当ClsAddress对象被创建后，它的引用将以参数的形式传入ClsCustomer的构造器中。这种方法很简单，但是不适合在默认构造器经常被调用的情形。下图简要的介绍了这种方法的实现过程，其中IAddress是ClsAddress的接口：

图4.构造器方法实现DI

（2）getter和setter
    这种方法是最通用的，而且我们经常用，就是通过get/set方法将依赖对象的引用进行赋值。但是这种方法有个缺点，它破坏了面向对象编程的封装性原则，对象因为使用了get/set方法，暴露了对象内部的细节，所以封装的不是很好，下图是该方法的代码实现：

图5.get/set方法实现DI

（3）以接口为基础的DI
    在这种方法中，IOC Framework中包含了一个接口，如下图所示，即其中的IAddressDI，接口定义了一个方法setAddress，而ClsCustomer实现了这个接口，所以这样外部进行依赖注入时只用调用接口IAddressDI的setAddress方法就可以了，这屏蔽了ClsCustomer内部的细节，使得封装性更好了。具体思想参照下图：

图6.接口为基础的DI

（4）service locator
通过service locator，IAddress的引用将由service locator获得，如下图所示。service locator类并没有创建ClsAddress实例，它仅仅是提供了注册和寻找services的方法，而services创建了ClsAddress实例。具体示例请参照下一章节关于widsor框架的部分。

图7：service locator的使用

 

为什么我们不使用DI Factory呢？
首先想象，我们是不是可以通过工厂实现以上的内容呢？但这存在了一些问题，由单独的类工厂类处理所有创建对象的过程，这显得过于复杂了，下边是对工厂类局限的一些解释：
    （1）硬编码：工厂类的最大问题是，它不能在应用程序之间进行重用，其中的内容都是硬编码，可复用性不高，而且随着类的增多工厂将变得复杂。
    （2）接口依赖性：工厂类的基础是建立在通用接口的基础上的，即其创建的对象都要实现各自的通用接口，接口实现了对象创建（create）过程和实现（implement）过程解藕。但由此也引入了一些问题，由于所有的类都要实现通用的接口，但这对于特殊的类来说又是一个限制。
    （3）所有的内容都是编译时确定的：工厂中，对象间的依赖关系必须在编译时确定下来，这极大限制了程序的灵活性。

 

Windsor框架

在这篇文章最后我将介绍一个非常有用的框架：Windsor
Windsor是一个IOC的开源项目，它的使用非常简单，它可以看做是service locator的一个应用，下面的图8到图10显示了Windsor使用的方法，在图11中介绍了使用配置文件实现DI的方法。在如下图所示编写完IAddress接口、ClsAdrress类以及ClsCustomer类后，在主类中首先创建Windsor container对象，第二步和第三步分别是在容器中注册类型（接口）和对象，第四步请求container创建customer对象，在这一步中container创建了ClsAdrress类的对象并通过ClsCustomer的构造方法实现了ClsCustomer对象的注入操作，最后一步释放了Customer对象。怎么样？这个框架的使用很简单把。本篇文章介绍的Windsor内容比较有限，它是一个非常强大的框架，希望大家能进一步学习。

图8.IAddress和ClsAddress的实现

 

图9：ClsCustomer的实现

 

图10：使用Windsor框架进行DI操作

 

    图11显示了windsor中常用的配置文件实现DI的方法，具体的实现在这里就省略了，希望大家自己多尝试。

 

图11:使用XML配置windsor的DI操作

    本篇文章介绍了IOC的概念和实现了方法，并且推荐了Windsor这个有用的框架，请大家多多尝试，最后花了大家这么长时间阅读，而且语句很不通顺，真是抱歉了，总之谢谢大家支持，欢迎大家和我多多进行交流，祝大家有个好心情！