C#中的依赖注入
1. 依赖注入（Dependency Injection, DI）概述[*] 界说 ：依赖注入是一种设计模式，允许将组件的依赖关系从内部创建转移到外部提供。这样可以低落组件之间的耦合度，提高代码的可测试性、可维护性和可扩展性。
[*] 焦点思想 ：类不应该自己创建依赖对象，而应该由外部情况将依赖对象注入到类中。
2. 依赖注入的三种方式
2.1 构造函数注入
[*] 界说 ：依赖通过类的构造函数传递。
[*] 优点 ：强制要求依赖在创建对象时提供，确保对象在使用前已正确初始化。
[*] 缺点 ：如果依赖很多，构造函数参数会变得冗长。
[*] 示例代码 ：
public interface IEmailService
{
void SendEmail(string to, string subject, string body);
}
public class SmtpEmailService : IEmailService
{
public void SendEmail(string to, string subject, string body)
{
Console.WriteLine($"Sending email via SMTP to {to}: {subject} - {body}");
}
}
public class CustomerService
{
private readonly IEmailService _emailService;
// 构造函数注入
public CustomerService(IEmailService emailService)
{
_emailService = emailService;
}
public void RegisterCustomer(string email)
{
// 使用注入的依赖
_emailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");
}
}
// 使用示例
var emailService = new SmtpEmailService();
var customerService = new CustomerService(emailService);
customerService.RegisterCustomer("user@example.com"); 2.2 属性注入
[*] 界说 ：依赖通过类的属性设置。
[*] 优点 ：可以在对象创建后灵活地注入依赖。
[*] 缺点 ：无法保证依赖在使用前肯定被注入，大概导致空引用非常。
示例代码 ：
public class CustomerService
{
// 属性注入
public IEmailService EmailService { get; set; }
public void RegisterCustomer(string email)
{
if (EmailService == null)
throw new InvalidOperationException("EmailService not initialized");
EmailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");
}
}
// 使用示例
var customerService = new CustomerService();
customerService.EmailService = new SmtpEmailService(); // 注入依赖
customerService.RegisterCustomer("user@example.com"); 2.3 方法注入
[*] 界说 ：依赖通过方法的参数传递。
[*] 优点 ：适用于依赖仅在特定方法中使用的情况。
[*] 缺点 ：每次调用方法都必要传递依赖，大概导致代码冗余。
public class CustomerService
{
public void RegisterCustomer(string email, IEmailService emailService) // 方法注入
{
emailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");
}
}
// 使用示例
var customerService = new CustomerService();
customerService.RegisterCustomer("user@example.com", new SmtpEmailService()); 3. C# 中的依赖注入容器
[*] 界说 ：依赖注入容器是一个管理依赖的对象，负责依赖的注册、解析和生命周期管理。
[*] 作用 ：简化依赖注入的过程，主动创建和管理依赖对象。
3.1 内置依赖注入容器（以 ASP.NET Core 为例）
[*] 服务注册 ：在 Program.cs 文件中使用 IServiceCollection 接口注册服务。
[*] 服务解析 ：通过构造函数参数主动解析服务。
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
// 注册服务
var services = new ServiceCollection();
services.AddTransient<IEmailService, SmtpEmailService>();
services.AddTransient<CustomerService>();
// 构建服务提供者
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
// 解析服务并使用
var customerService = serviceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();
customerService.RegisterCustomer("user@example.com"); 3.2 自界说依赖注入容器（简单模仿）
[*] 实现 ：使用字典存储接口范例和实现范例的关系，使用 Activator.CreateInstance 创建实例。
[*] 示例代码 ：
using System;
using System.Collections.Generic;
public class SimpleDIContainer
{
private readonly Dictionary<Type, Type> _serviceMap = new Dictionary<Type, Type>();
// 注册服务
public void RegisterService<TService, TImplementation>() where TImplementation : TService
{
_serviceMap = typeof(TImplementation);
}
// 解析服务
public TService ResolveService<TService>()
{
if (_serviceMap.TryGetValue(typeof(TService), out var implementationType))
{
return (TService)Activator.CreateInstance(implementationType);
}
else
{
throw new InvalidOperationException($"No service registered for {typeof(TService).Name}");
}
}
}
// 使用示例
var container = new SimpleDIContainer();
container.RegisterService<IEmailService, SmtpEmailService>();
container.RegisterService<CustomerService, CustomerService>();
var customerService = container.ResolveService<CustomerService>();
customerService.RegisterCustomer("user@example.com"); 4. 依赖注入的上风
[*] 解耦 ：组件之间不再直接依赖详细实现，而是依赖抽象接口，低落了耦合度。
[*] 可测试性 ：可以轻松地注入模仿或测试实现，便于单元测试。
[*] 可扩展性 ：可以灵活地替换实现，而无需修改使用组件的代码。
5. 依赖注入的生命周期管理
[*] Transient（瞬态） ：每次哀求都创建一个新的实例。
[*] Scoped（作用域） ：在哀求作用域内共享一个实例（如 HTTP 哀求）。
[*] Singleton（单例） ：整个应用共享一个实例。
[*] 示例代码 ：
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
var services = new ServiceCollection();
// Transient：每次请求都创建新实例
services.AddTransient<IEmailService, SmtpEmailService>();
// Scoped：在作用域内共享实例
services.AddScoped<CustomerService>();
// Singleton：整个应用共享一个实例
services.AddSingleton<IConfigurationService, ConfigurationService>();
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
// 使用示例
using (var scope = serviceProvider.CreateScope())
{
var customerService1 = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();
var customerService2 = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();
// customerService1 和 customerService2 是同一个实例（Scoped）
}
var configService1 = serviceProvider.GetRequiredService<IConfigurationService>();
var configService2 = serviceProvider.GetRequiredService<IConfigurationService>();
// configService1 和 configService2 是同一个实例（Singleton） 6. 实战场景：日志记录服务
[*] 场景 ：一个日志记录服务，支持多种日志记录方式（如控制台、文件、数据库）。
[*] 实现 ：使用依赖注入来选择差别的日志记录实现。
[*] 示例代码 ：
public interface ILogger
{
void Log(string message);
}
public class ConsoleLogger : ILogger
{
public void Log(string message)
{
Console.WriteLine($"Console: {message}");
}
}
public class FileLogger : ILogger
{
public void Log(string message)
{
File.AppendAllText("log.txt", $"File: {message}\n");
}
}
public class LoggerService
{
private readonly ILogger _logger;
public LoggerService(ILogger logger)
{
_logger = logger;
}
public void LogMessage(string message)
{
_logger.Log(message);
}
}
// 使用示例
var services = new ServiceCollection();
services.AddTransient<ILogger, ConsoleLogger>(); // 使用控制台日志
// services.AddTransient<ILogger, FileLogger>(); // 使用文件日志
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
var loggerService = serviceProvider.GetRequiredService<LoggerService>();
loggerService.LogMessage("This is a log message"); 7. 总结
[*] 依赖注入的焦点 ：解耦组件之间的依赖关系，提高代码的可测试性和可维护性。
[*] 主要方式 ：构造函数注入、属性注入、方法注入。
[*] 生命周期管理 ：Transient、Scoped、Singleton。
[*] 现实应用 ：在 ASP.NET Core 中广泛使用，支持灵活的服务注册息争析。
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