详解C#中的依赖注入和IoC容器

在本文中，我们将通过用C#重构一个非常简单的代码示例来解释依赖注入和IoC容器。

简介：

依赖注入和IoC乍一看可能相当复杂，但它们非常容易学习和理解。

在本文中，我们将通过在C#中重构一个非常简单的代码示例来解释依赖注入和IoC容器。

要求：

构建一个允许用户查看可用产品并按名称搜索产品的应用程序。

第一次尝试：

我们将从创建分层架构开始。使用分层架构有多个好处，但我们不会在本文中列出它们，因为我们关注的是依赖注入。

下面是应用程序的类图:

首先，我们将从创建一个Product类开始:

public class Product
{
  public Guid Id { get; set; }
  public string Name { get; set; }
  public string Description { get; set; }
}

然后，我们将创建数据访问层:

public class ProductDAL
{
  private readonly List<Product> _products;

  public ProductDAL()
  {
    _products = new List<Product>
    {
      new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone 9",
             Description = "iPhone 9 mobile phone" },
      new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone X",
             Description = "iPhone X mobile phone" }
    };
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts()
  {
    return _products;
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
  {
    return _products
      .Where(p => p.Name.Contains(name))
      .ToList();
  }
}

然后，我们将创建业务层:

public class ProductBL
{
  private readonly ProductDAL _productDAL;

  public ProductBL()
  {
    _productDAL = new ProductDAL();
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts()
  {
    return _productDAL.GetProducts();
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
  {
    return _productDAL.GetProducts(name);
  }
}

最后，我们将创建UI:

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    ProductBL productBL = new ProductBL();

    var products = productBL.GetProducts();

    foreach (var product in products)
    {
      Console.WriteLine(product.Name);
    }

    Console.ReadKey();
  }
}

我们已经写在第一次尝试的代码是良好的工作成果，但有几个问题:

1.我们不能让三个不同的团队在每个层上工作。

2.业务层很难扩展，因为它依赖于数据访问层的实现。

3.业务层很难维护，因为它依赖于数据访问层的实现。

4.源代码很难测试。

第二次尝试：

高级别对象不应该依赖于低级别对象。两者都必须依赖于抽象。那么抽象概念是什么呢?

抽象是功能的定义。在我们的例子中，业务层依赖于数据访问层来检索图书。在C#中，我们使用接口实现抽象。接口表示功能的抽象。

让我们来创建抽象。

下面是数据访问层的抽象:

public interface IProductDAL
{
  IEnumerable<Product> GetProducts();
  IEnumerable<Product> GetProducts(string name);
}

我们还需要更新数据访问层：

public class ProductDAL : IProductDAL

我们还需要更新业务层。实际上，我们将更新业务层，使其依赖于数据访问层的抽象，而不是依赖于数据访问层的实现:

public class ProductBL
{
  private readonly IProductDAL _productDAL;

  public ProductBL()
  {
    _productDAL = new ProductDAL();
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts()
  {
    return _productDAL.GetProducts();
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
  {
    return _productDAL.GetProducts(name);
  }
}

我们还必须创建业务层的抽象:

public interface IProductBL
{
  IEnumerable<Product> GetProducts();
  IEnumerable<Product> GetProducts(string name);
}

我们也需要更新业务层：

public class ProductBL : IProductBL

最终我们需要更新UI：

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    IProductBL productBL = new ProductBL();

    var products = productBL.GetProducts();

    foreach (var product in products)
    {
      Console.WriteLine(product.Name);
    }

    Console.ReadKey();
  }
}

我们在第二次尝试中所做的代码是有效的，但我们仍然依赖于数据访问层的具体实现:

public ProductBL()
{
  _productDAL = new ProductDAL();
}

那么，如何解决呢?

这就是依赖注入模式发挥作用的地方。

最终尝试

到目前为止，我们所做的工作都与依赖注入无关。

为了使处在较高级别的的业务层依赖于较低级别对象的功能，而没有具体的实现，必须由其他人创建类。其他人必须提供底层对象的具体实现，这就是我们所说的依赖注入。它的字面意思是我们将依赖对象注入到更高级别的对象中。实现依赖项注入的方法之一是使用构造函数进行依赖项注入。

让我们更新业务层:

public class ProductBL : IProductBL
{
  private readonly IProductDAL _productDAL;

  public ProductBL(IProductDAL productDAL)
  {
    _productDAL = productDAL;
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts()
  {
    return _productDAL.GetProducts();
  }

  public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
  {
    return _productDAL.GetProducts(name);
  }
}

基础设施必须提供对实现的依赖:

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    IProductBL productBL = new ProductBL(new ProductDAL());

    var products = productBL.GetProducts();

    foreach (var product in products)
    {
      Console.WriteLine(product.Name);
    }

    Console.ReadKey();
  }
}

创建数据访问层的控制与基础设施结合在一起。这也称为控制反转。我们不是在业务层中创建数据访问层的实例，而是在基础设施的中创建它。 Main方法将把实例注入到业务逻辑层。因此，我们将低层对象的实例注入到高层对象的实例中。

这叫做依赖注入。

现在，如果我们看一下代码，我们只依赖于业务访问层中数据访问层的抽象，而业务访问层是使用的是数据访问层实现的接口。因此，我们遵循了更高层次对象和更低层次对象都依赖于抽象的原则，抽象是更高层次对象和更低层次对象之间的契约。

现在，我们可以让不同的团队在不同的层上工作。我们可以让一个团队处理数据访问层，一个团队处理业务层，一个团队处理UI。

接下来就显示了可维护性和可扩展性的好处。例如，如果我们想为SQL Server创建一个新的数据访问层，我们只需实现数据访问层的抽象并将实例注入基础设施中。

最后，源代码现在是可测试的了。因为我们在任何地方都使用接口，所以我们可以很容易地在较低的单元测试中提供另一个实现。这意味着较低的测试将更容易设置。

现在，让我们测试业务层。

我们将使用xUnit进行单元测试，使用Moq模拟数据访问层。

下面是业务层的单元测试:

public class ProductBLTest
{
  private readonly List<Product> _products = new List<Product>
  {
    new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone 9",
           Description = "iPhone 9 mobile phone" },
    new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone X",
           Description = "iPhone X mobile phone" }
  };
  private readonly ProductBL _productBL;

  public ProductBLTest()
  {
    var mockProductDAL = new Mock<IProductDAL>();
    mockProductDAL
      .Setup(dal => dal.GetProducts())
      .Returns(_products);
    mockProductDAL
      .Setup(dal => dal.GetProducts(It.IsAny<string>()))
      .Returns<string>(name => _products.Where(p => p.Name.Contains(name)).ToList());

    _productBL = new ProductBL(mockProductDAL.Object);
  }

  [Fact]
  public void GetProductsTest()
  {
    var products = _productBL.GetProducts();
    Assert.Equal(2, products.Count());
  }

  [Fact]
  public void SearchProductsTest()
  {
    var products = _productBL.GetProducts("X");
    Assert.Single(products);
  }
}

你可以看到，使用依赖项注入很容易设置单元测试。

IoC容器

容器只是帮助实现依赖注入的东西。容器，通常实现三种不同的功能:

1.注册接口和具体实现之间的映射

2.创建对象并解析依赖关系

3.释放

让我们实现一个简单的容器来注册映射并创建对象。

首先，我们需要一个存储映射的数据结构。我们将选择Hashtable。该数据结构将存储映射。

首先，我们将在容器的构造函数中初始化Hashtable。然后，我们将创建一个RegisterTransient方法来注册映射。最后，我们会创建一个创建对象的方法 Create :

public class Container
{
  private readonly Hashtable _registrations;

  public Container()
  {
    _registrations = new Hashtable();
  }

  public void RegisterTransient<TInterface, TImplementation>()
  {
    _registrations.Add(typeof(TInterface), typeof(TImplementation));
  }

  public TInterface Create<TInterface>()
  {
    var typeOfImpl = (Type)_registrations[typeof(TInterface)];
    if (typeOfImpl == null)
    {
      throw new ApplicationException($"Failed to resolve {typeof(TInterface).Name}");
    }
    return (TInterface)Activator.CreateInstance(typeOfImpl);
  }
}

最终，我们会更新UI：

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    var container = new Container();
    container.RegisterTransient<IProductDAL, ProductDAL>();

    IProductBL productBL = new ProductBL(container.Create<IProductDAL>());
    var products = productBL.GetProducts();

    foreach (var product in products)
    {
      Console.WriteLine(product.Name);
    }

    Console.ReadKey();
  }
}

现在，让我们在容器中实现Resolve方法。此方法将解决依赖关系。

Resolve方法如下:

public T Resolve<T>()
{
    var ctor = ((Type)_registrations[typeof(T)]).GetConstructors()[0];
    var dep = ctor.GetParameters()[0].ParameterType;
    var mi = typeof(Container).GetMethod("Create");
    var gm = mi.MakeGenericMethod(dep);
    return (T)ctor.Invoke(new object[] { gm.Invoke(this, null) });
}

然后我们可以在UI中使用如下Resolve方法:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var container = new Container();
        container.RegisterTransient<IProductDAL, ProductDAL>();
        container.RegisterTransient<IProductBL, ProductBL>();

        var productBL = container.Resolve<IProductBL>();
        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

在上面的源代码中，容器使用container.Resolve<IProductBL>()方法创建ProductBL类的一个对象。ProductBL类是IProductDAL的一个依赖项。因此，container.Resolve<IProductBL>() 通过自动创建并在其中注入一个ProductDAL对象返回ProductBL类的一个对象。这一切都在幕后进行。创建和注入ProductDAL对象是因为我们用IProductDAL注册了ProductDAL类型。

这是一个非常简单和基本的IoC容器，它向你展示了IoC容器背后的内容。就是这样。我希望你喜欢阅读这篇文章。

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