框架篇：8.依赖注入与控制反转

PHP DIY系列–一起手写一个api框架

依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

DIP是面向对象设计原则之一。
传统软件设计中，上层代码依赖于下层代码，当下层出现变动时，上层代码也要相应变化，维护成本较高。而DIP的核心思想是上层定义接口，下层实现这个接口，从而使得下层依赖于上层，降低耦合度，提高整个系统的弹性。这是一种经实践证明的有效策略。

控制反转（Inversion of Control）

IoC则是DIP的一种具体思路，DIP只是一种理念、思想，而IoC是一种实现DIP的方法。 IoC的核心是将类（上层）所依赖的单元（下层）的实例化过程交由第三方来实现。

当调用者需要被调用者的协助时，在传统的程序设计过程中，通常由调用者来创建被调用者的实例，但在这里，创建被调用者的工作不再由调用者来完成，而是将被调用者的创建移到调用者的外部，从而反转被调用者的创建，消除了调用者对被调用者创建的控制，因此称为控制反转。

依赖注入（Dependence Injection）

DI是IoC的一种设计模式，按照DI的模式，就可以实现IoC。 DI的实质就是把一个类不可能更换的部分和可更换的部分分离开来，通过注入的方式来使用，从而达到解耦的目的。

这里我们举个例子（旅行的接口）说明一下：

interface Travel
{
    public function travelAlgorithm();
}

/**
 *乘坐飞机
 */
class AirPlanelStrategy implements Travel
{
    public function travelAlgorithm()
    {
        echo"travelbyAirPlain\r\n";
    }
}

/**
 *乘坐火车
 */
class TrainStrategy implements Travel
{
    public function travelAlgorithm()
    {
        echo"travelbyTrain\r\n";
    }
}

/**
 *
 *算法解决类，以提供客户选择使用何种解决方案：
 */
class PersonContext
{
    private $strategy = null;
    
    public function __construct(Travel $travel)
    {
        $this->strategy=$travel;
    }
    
    /**
     *旅行
     */
    public function travel()
    {
        return$this->strategy->travelAlgorithm();
    }

}
// 乘坐火车旅行
$person = new PersonContext(new TrainStrategy());
$person->travel();

// 改乘飞机
$person =PersonContext(new AirPlanelStrategy());
$person->travel();

当我们更换交通工具时，只需要去增加Travel接口的实现，修改下实现的代码接口，无需去改动核心代码。

控制反转容器（IoC Container）

当项目比较大时，依赖关系可能会十分复杂。而IoC Container提供了动态地创建、注入依赖单元，映射依赖关系等功能，方便开发者使用，并大大缩减了许多代码量。

因为我们的框架比较简单，我们不妨实现下Ioc容器(主要参考了Yii的di容器)。

代码实现用到了PHP的反射Api，有疑问的不妨先看看手册：

PHP反射

还记得PSR吗？PSR11是关于依赖注入容器接口规范：

然后我们利用composer执行

composer require psr/container

我们在library/Components新建Container实现ContainerInterface，在library/Exceptions下新建ContainerException实现Psr\Container\ContainerExceptionInterface，新建ContainerNotFoundException实现Psr\Container\NotFoundExceptionInterface。

我们主要来实现一下Container代码，我们预先定义三个属性，用以保存对象、依赖及依赖的定义信息。

<?php

namespace Library\Components;

use Library\Exceptions\ContainerException;
use Library\Exceptions\ContainerNotFoundException;
use Psr\Container\ContainerInterface;
use ReflectionClass;

class Container implements ContainerInterface
{
    // 用于保存依赖的定义，以对象名称为键
    private $definitions = [];

    // 用于缓存ReflectionClass对象，以对象名称为键
    private $reflections = [];

    // 用于缓存依赖信息，以对象名称为键
    private $dependencies = [];

    public function has($class)
    {
        return isset($this->definitions[$class]);
    }

    public function get($class)
    {
        ...
    }
}

我们先添加一个set方法，用以定义，

public function set($class, $definition = [])
{
    $this->definitions[$class] = $this->normalizeDefinition($class, $definition);
    return $this;
}

protected function normalizeDefinition($class, $definition)
{
    // $definition 是空的转换成 ['class' => $class] 形式
    if (empty($definition)) {
        return ['class' => $class];

        // $definition 是字符串，转换成 ['class' => $definition] 形式
    } elseif (is_string($definition)) {
        return ['class' => $definition];

        // $definition 是对象，则直接将其作为依赖的定义
    } elseif (is_object($definition)) {
        return $definition;

        // $definition 是数组则确保该数组定义了 class 元素
    } elseif (is_array($definition)) {
        if (!isset($definition['class'])) {
            $definition['class'] = $class;
        }
        return $definition;
        // 这也不是，那也不是，那就抛出异常算了
    } else {
        throw new ContainerException(
            "不支持的类型： \"$class\": " . gettype($definition));
    }
}

知识点：

gettype — 获取变量的类型

然后我们重点实现get方法：

public function get($class)
{
    // 加入未作set操作，我们依旧可以构建
    if (!isset($this->definitions[$class])) {
        return $this->build($class);
    }

    $definition = $this->definitions[$class];
    if (is_array($definition)) {
        $concrete = $definition['class'];
        unset($definition['class']);

        if ($concrete === $class) {
            $object = $this->build($class, $definition);
        } else {
            $object = $this->get($concrete);
        }
    } elseif (is_object($definition)) {
        return $this->_singletons[$class] = $definition;
    } else {
        throw new ContainerNotFoundException('不能识别的对象类型: ' . gettype($definition));
    }
    
    return $object;

}

build方法如下，主要是构建出对象并实现注入，

public function build($class, $params = [])
{
    try {
        // 通过反射api获取对象
        $reflector = $this->getReflectionClass($class);
        
        // 获取依赖关系数组
        $dependencies = $this->getDependencies($class, $reflector);

        // 创建一个类的新实例,给出的参数将传递到类的构造函数.
        $reflector =  $reflector->newInstanceArgs($dependencies);
        
        return $reflector;
    } catch (\Throwable $t) {
        throw new ContainerException('反射出错');
    }
}

获取对象：

public function getReflectionClass($class)
{
    if (isset($this->reflections[$class])) {
        return $this->reflections[$class];
    }

    $reflector = new ReflectionClass($class);
    if (!$reflector->isInstantiable()) {
        throw new ContainerException("不能实例化".$class);
    }

    return $this->reflections[$class] = $reflector;
}

获取依赖关系：

public function getDependencies($class, $reflector)
{
    // 判断是否有缓存依赖关系
    if (isset($this->dependencies[$class])) {
        return $this->dependencies[$class];
    }
    $constructor = $reflector->getConstructor();

    #如果没有构造函数， 直接实例化并返回
    if (is_null($constructor)) {
        return $this->dependencies[$class] = [];
    }

    $parameters = $constructor->getParameters();

    $dependencies = [];
    foreach ($parameters as $className) {
        $dependency = $className->getClass();

        if (is_null($dependency)) {
            $dependencies[] = $this->resolveNoneClass($className);
        } else {
            // 先取出容器中绑定的类 否则自动绑定
            $dependencies[] = $this->get($dependency->getName());
        }
    }
    
    $this->dependencies[$class] = $dependencies;

    return $dependencies;
}

public function resolveNoneClass($class)
{
    // 有默认值则返回默认值
    if ($class->isDefaultValueAvailable()) {
        return $class->getDefaultValue();
    }
    throw new ContainerException('不能解析参数');
}

到这里，我们基本就完成了一个完整的IOC Container的代码。

我们来写一个demo：

<?php

namespace App\Https\Controllers;

class C
{

}

<?php

namespace App\Https\Controllers;

class B
{
    public function __construct(C $c)
    {
        $this->ccc = $c;
    }
}

<?php

namespace App\Https\Controllers;

class A
{
    public function __construct(B $b, C $c)
    {
        $this->bbb = $b;
        $this->ccc = $c;
    }
}

<?php

namespace App\Https\Controllers;

use Library\Components\Container;
use Library\Https\Controller;

class IndexController extends Controller
{
    public function index()
    {
        $contain = new Container();
        $contain->set('App\\Https\\Controllers\\A');
        p($contain->get('App\\Https\\Controllers\\A'));
    }
}

我们可以看到的结果：

是不是代码简洁很多了，不愿因为需要创建一个A对象，而先去实例化B和C，这些都是由我们完成的IOC Container去实现了。

总结

这一节我们实现了IOC容器，然而你如果仔细去想，我们会发现我们可以让容器更加强大，比如单例对象的实现，比如依赖的扩展（兼容对象参数注入，数组参数注入等）。这些你可以自行实现，我也在源代码做了简单的扩展，大家可以思考试着实现一下，当然也可以看看开源框架Laravel、Yii的服务容器的实现。

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