laravel服务容器-----深刻理解控制反转（IoC）和依赖注入（DI）

时间 2019-11-19

标签 laravel 服务容器深刻理解控制反转 ioc 依赖注入栏目设计模式繁體版

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首先你们想想什么是容器，字面意思就是盛放东西的东西，常见的变量，对象属性都是容器，一个容器可以装什么东西，彻底在于你对这个容器的定义。有的容器不只仅只是存文本，变量，而是对象，属性，那么咱们经过这种容器就能够进行不少高级的功能。php

IoC容器html

IoC容器是laravel的核心，它提供了框架须要的一系列的服务，文档上称他为服务容器，解释为一个用于管理类依赖和执行依赖注入的强大工具，听起来晕晕乎乎的，以后在文档中找到一片文章：http://laravelacademy.org/post/769.html。我写这篇文章也是为了更好的理解什么是控制反转和依赖注入。java

依赖的产生----超人和超能力laravel

在面向对象的编程中，总要接触几个东西：接口，类，对象。接口是类的原型，一个类必定要遵照实现的接口，对象则是一个类实例化的产物。这样子说不利于理解，咱们能够举一个例子。c++

　　一个怪物横行的世界里，咱们须要超人来打败怪兽，维护世界和平。

咱们把超人当作一个类：　数据库

class SuperMan {}

咱们能够想一下，一个超人诞生的时候确定有至少有一个超能力，咱们能够把这个超能力也抽象为一个对象，一个超能力确定有多种属性，以及操做方法，咱们先大体定义一个只有属性的类，至于方法，咱们能够到后面进行补充：编程

class Power {

    protected $ability;  //能力值

    protected $range;   //能力范围
    
    public function ____construct($ability,$range) {
        $this->ability = $ability;
        $this->range = $range;
    }
}

　　这时咱们能够回去修改一下超人类，让在超人被建立的时候赋予一个超能力：框架

class SuperMan 
{
    protected $power:
    
    public function __construct() {
         $this->power = new Power(999,999);
    }
}

　　这样子，超人在建立的时候就有了超能力，咱们这个时候能够发现，超人和超能力之间如今存在一种依赖，怎么体现出这个依赖了呢，所谓依赖，就是我若依赖了你，那我就离不开你。在面向对象的编程中，这种依赖随处可见，少许的依赖并不影响什么，可是当在一个项目中，这种依赖达到一种量级的时候，那会举步维艰！编程语言

以前的例子中，超能力类实例化后是一个具体的超能力，可是咱们知道，超人的超能力是多元化的，每种超能力的方法、属性都有不小的差别，无法经过一种类描述彻底。咱们如今进行修改，咱们假设超人能够有如下多种超能力：ide

飞行，属性有：飞行速度、持续飞行时间
蛮力，属性有：力量值
能量弹，属性有：伤害值、射击距离、同时射击个数

咱们会建立这些类：

class Flight
{
    protected $speed;
    protected $holdtime;
    public function __construct($speed, $holdtime) {}
}

class Force
{
    protected $force;
    public function __construct($force) {}
}

class Shot
{
    protected $atk;
    protected $range;
    protected $limit;
    public function __construct($atk, $range, $limit) {}
}

　　那么此时，超人在建立的时候，咱们会根据须要来进行初始化超能力，以下：

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct()
    {
        $this->power = new Fight(9, 100);
        // $this->power = new Force(45);
        // $this->power = new Shot(99, 50, 2);
        /*
        $this->power = array(
            new Force(45),
            new Shot(99, 50, 2)
        );
        */
    }
}

　　咱们须要手动在构造函数或者其余方法中实例化一系列的类，这样子真的好吗？能够想一想，当不一样的怪兽侵略地球，咱们须要不一样超能力的超人更好的战胜怪兽时，咱们血药从新改造超人，换句话说，改变超能力的同时，咱们还须要从新建立一个超人。这样子的效率是否是过低了呢，咱们还有什么更好的方法呢？

看过钢铁侠的人都知道钢铁侠能够随时更换本身的智能芯片，那么咱们是否是可让超人的超能力能够随时更换，只须要更换一种装置或者芯片呢？以前咱们是在超人类中固化了他的超能力初始化的行为，若是咱们要实现经过更换芯片来改变超人的超能力，那么就应该将超能力初始化行为转为由外部进行，由外部建立超能力模组，而后植入超人体内一个特定的接口，只要那些超能力模组可以知足这个接口均可以被超人利用，增大超人的能力。这种由外部负责其依赖需求的行为，咱们能够称其为 “控制反转（IoC）”。

工厂模式，依赖转移！

在实现控制反转前，咱们能够思考思考：咱们能够想到，组件、工具（或者超人的模组），是一种可被生产的玩意儿，生产的地方固然是 “工厂（Factory）”，因而有人就提出了这样一种模式：工厂模式。

工厂模式，顾名思义，就是一个类所依赖的外部事物的实例，均可以被一个或多个 “工厂” 建立的这样一种开发模式，就是 “工厂模式”。

咱们为了给超人制造超能力模组，咱们建立了一个工厂，它能够制造各类各样的模组，且仅须要经过一个方法：

class SuperModuleFactory 
{
     public function makeModule($moduleName, $options) {
          switch ($moduleName) {
            case 'Fight': 
                return new Fight($options[0], $options[1]);
            case 'Force': 
                return new Force($options[0]);
            case 'Shot': 
                return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
        }
     }
}

　　这时候，超人建立之初就可使用这个工厂:

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct()
    {
        // 初始化工厂
        $factory = new SuperModuleFactory;

        // 经过工厂提供的方法制造须要的模块
        $this->power = $factory->makeModule('Fight', [9, 100]);
        // $this->power = $factory->makeModule('Force', [45]);
        // $this->power = $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2]);
        /*
        $this->power = array(
            $factory->makeModule('Force', [45]),
            $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2])
        );
        */
    }
}

　　能够看得出，咱们再也不须要在超人初始化之初，去初始化许多第三方类，只需初始化一个工厂类，便可知足需求。但这样彷佛和之前区别不大，只是没有那么多 new 关键字。其实咱们稍微改造一下这个类，你就明白，工厂类的真正意义和价值了!

class Superman
{
    protected $power;

    public function __construct(array $modules)
    {
        // 初始化工厂
        $factory = new SuperModuleFactory;

        // 经过工厂提供的方法制造须要的模块
        foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) {
            $this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions);
        }
    }
}

// 建立超人
$superman = new Superman([
    'Fight' => [9, 100],
    'Shot' => [99, 50, 2]
]);

　　如今，“超人” 的建立再也不依赖任何一个 “超能力” 的类，咱们如若修改了或者增长了新的超能力，只须要针对修改 SuperModuleFactory 便可。扩充超能力的同时再也不须要从新编辑超人的类文件，使得咱们变得很轻松。可是，这才刚刚开始。

IoC 容器的重要组成 —— 依赖注入

由 “超人” 对 “超能力” 的依赖变成 “超人” 对 “超能力模组工厂” 的依赖后，对付小怪兽们变得更加驾轻就熟。但这也正如你所看到的，依赖并未解除，只是由原来对多个外部的依赖变成了对一个 “工厂” 的依赖。假如工厂出了点麻烦，问题变得就很棘手。其实大多数状况下，工厂模式已经足够了。工厂模式的缺点就是：接口未知（即没有一个很好的契约模型，关于这个我立刻会有解释）、产生对象类型单一。总之就是，仍是不够灵活。虽然如此，工厂模式依旧十分优秀，而且适用于绝大多数状况。

咱们知道，超人依赖的模组，咱们要求有统一的接口，这样才能和超人身上的注入接口对接，最终起到提高超能力的效果。其实侵略地球的不只仅只有这一点小怪兽，后面还有不少大怪兽，这个时候咱们的工厂好像有点力不从心了，由于每次要新填一个超能力，老是要对工厂进行维修和翻新，至关于增长生产线。是否是感受仍是非常噩梦，下一步就是咱们今天的主要配角 —— DI （依赖注入）

因为对超能力模组的需求不断增大，咱们须要集合整个世界的高智商人才，一块儿解决问题，不该该仅仅只有几个工厂垄断负责。不太高智商人才们都很是自负，认为本身的想法是对的，创造出的超能力模组没有统一的接口，天然而然没法被正常使用。这时咱们须要提出一种契约，这样不管是谁创造出的模组，都符合这样的接口，天然就可被正常使用。

interface SuperModuleInterface
{
    /**
     * 超能力激活方法
     *
     * 任何一个超能力都得有该方法，并拥有一个参数
     *@param array $target 针对目标，能够是一个或多个，本身或他人
     */
    public function activate(array $target);
}

　　上文中，咱们定下了一个超能力接口（模组规范），全部被建立的模组必须遵照这个契约才能被生产和使用。

可能你们对于在php中出现接口这种东西感到非常惊奇，这种东西不是只有在java，c++中才有的吗，其实对于任何一款面向对象的编程语言，接口都是存在而且有很大做用的。由于一个对象，都是由他的模板或者原型---类通过实例化后的一个具体事物，有时候，要实现统一方法但具备不一样功能或特性的时候，须要不少类，这个时候就须要一个契约，让你们编写出能够随时替换但又不会产生影响的接口，这种由编程语言自己提出的硬性规范，会增长更多优秀的特性。你们以后就会懂得接口的好处。

在这个模组被提出来以后，高智商的科学家们遵循这个接口，建立了不少类：

/**
 * X-超能量
 */
class XPower implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 这只是个例子。。具体自行脑补
    }
}

/**
 * 终极炸弹
 */
class UltraBomb implements SuperModuleInterface
{
    public function activate(array $target)
    {
        // 这只是个例子。。具体自行脑补
    }
}

　　同时，为了防止一些科学家不遵照这个接口进行恶意的捣乱，咱们如今要修改以前的超人类：

class Superman
{
    protected $module;

    public function __construct(SuperModuleInterface $module)
    {
        $this->module = $module;
    }
}

改造完毕！如今，当咱们初始化 “超人” 类的时候，提供的模组实例必须是一个 SuperModuleInterface 接口的实现。不然就会提示错误。

正是因为超人的创造变得容易，一个超人也就不须要太多的超能力，咱们能够创造多个超人，并分别注入须要的超能力模组便可。这样的话，虽然一个超人只有一个超能力，但超人更容易变多，咱们也不怕怪兽啦！

如今有人疑惑了，你要讲的依赖注入呢？

其实，上面讲的内容，正是依赖注入。

什么叫作依赖注入？

从本文开头到如今提出来一系列依赖，只要不是由内部生产（好比初始化、构造函数 __construct 中经过工厂方法、自行手动 new 的），而是由外部以参数或其余形式注入的，都属于依赖注入（DI）。是否是豁然开朗？事实上，就是这么简单。下面就是一个典型的依赖注入：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;
// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);

更为先进的工厂 —— IoC 容器

刚刚列了一串代码：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;
// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);

　　如今咱们能发现，这是手动的建立一个超人和超能力模板，而且将模板注入刚刚建立的超人当中，然而，现代社会，应该是高效率的生产，干净的车间，完美的自动化装配！

咱们须要自动化 —— 最多一条指令，千军万马来相见。咱们须要一种高级的生产车间，咱们只须要向生产车间提交一个脚本，工厂便可以经过指令自动化生产。这样子，当一大堆怪兽来了咱们只须要一条指令就有千军万马来相见。这种更为高级的工厂，就是工厂模式的升华 —— IoC 容器。

class Container
{
    protected $binds;

    protected $instances;

    public function bind($abstract, $concrete)
    {
        if ($concrete instanceof Closure) {
            $this->binds[$abstract] = $concrete;
        } else {
            $this->instances[$abstract] = $concrete;
        }
    }

    public function make($abstract, $parameters = [])
    {
        if (isset($this->instances[$abstract])) {
            return $this->instances[$abstract];
        }

        array_unshift($parameters, $this);

        return call_user_func_array($this->binds[$abstract], $parameters);
    }
}

　　这时候，一个十分粗糙的容器就诞生了。如今的确很简陋，但不妨碍咱们进一步提高他。先着眼如今，看看这个容器如何使用吧！

// 建立一个容器（后面称做超级工厂）
$container = new Container;

// 向该 超级工厂添加超人的生产脚本
$container->bind('superman', function($container, $moduleName) {
    return new Superman($container->make($moduleName));
});

// 向该 超级工厂添加超能力模组的生产脚本
$container->bind('xpower', function($container) {
    return new XPower;
});

// 同上
$container->bind('ultrabomb', function($container) {
    return new UltraBomb;
});

// ****************** 华丽丽的分割线 **********************
// 开始启动生产
$superman_1 = $container->make('superman', 'xpower');
$superman_2 = $container->make('superman', 'ultrabomb');
$superman_3 = $container->make('superman', 'xpower');
// ...随意添加

　　看到没？经过最初的绑定（bind）操做，咱们向超级工厂注册了一些生产脚本，这些生产脚本在生产指令下达之时便会执行。发现没有？咱们完全的解除了超人与超能力模组的依赖关系，更重要的是，容器类也丝毫没有和他们产生任何依赖！咱们经过注册、绑定的方式向容器中添加一段能够被执行的回调（能够是匿名函数、非匿名函数、类的方法）做为生产一个类的实例的脚本，只有在真正的生产（make）操做被调用执行时，才会触发。这样一种方式，使得咱们更容易在建立一个实例的同时解决其依赖关系，而且更加灵活。当有新的需求，只需另外绑定一个“生产脚本”便可。

实际上，真正的 IoC 容器更为高级。咱们如今的例子中，仍是须要手动提供超人所须要的模组参数，但真正的 IoC 容器会根据类的依赖需求，自动在注册、绑定的一堆实例中搜寻符合的依赖需求，并自动注入到构造函数参数中去。Laravel 框架的服务容器正是这么作的。实现这种功能其实理论上并不麻烦。

如今，到目前为止，咱们已经再也不害怕怪兽们了。高智商人才集思广益，层次分明，根据接口契约创造规范的超能力模组。超人开始批量产出。最终，人人都是超人，你也能够是哦！

从新审视 Laravel 的核心

如今，咱们开始慢慢解读 Laravel 的核心。其实，Laravel 的核心就是一个 IoC 容器，也刚好是我以前所说的高级的 IoC 容器。

能够说，Laravel 的核心自己十分轻量，并无什么很神奇很实质性的应用功能。不少人用到的各类功能模块好比 Route（路由）、Eloquent ORM（数据库 ORM 组件）、Request（请求）以及 Response（响应）等等等等，实际上都是与核心无关的类模块提供的，这些类从注册到实例化，最终被你所使用，其实都是 Laravel 的服务容器负责的。

咱们以你们最多见的 Route 类做为例子。你们可能常常见到路由定义是这样的：

Route::get('/', function() {
    // bla bla bla...
});

　　实际上， Route 类被定义在这个命名空间：Illuminate\Routing\Router，文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php，

服务提供者

咱们在前文介绍 IoC 容器的部分中，提到了，一个类须要绑定、注册至容器中，才能被“制造”。

对，一个类要被容器所可以提取，必需要先注册至这个容器。既然 Laravel 称这个容器叫作服务容器，那么咱们须要某个服务，就得先注册、绑定这个服务到容器，那么提供服务并绑定服务至容器的东西，就是服务提供者（Service Provider）。

虽然，绑定一个类到容器不必定非要经过服务提供者。

可是，咱们知道，有时候咱们的类、模块会有须要其余类和组件的状况，为了保证初始化阶段不会出现所须要的模块和组件没有注册的状况，Laravel 将注册和初始化行为进行拆分，注册的时候就只能注册，初始化的时候就是初始化。拆分后的产物就是如今的服务提供者。

服务提供者主要分为两个部分，register（注册）和 boot（引导、初始化），具体参考文档。register 负责进行向容器注册“脚本”，但要注意注册部分不要有对未知事物的依赖，若是有，就要移步至 boot 部分。

门面（Facade）

咱们如今解答以前关于 Route 的方法为什么能以静态方法访问的问题。实际上这个问题文档上有写，简单说来就是模拟一个类，提供一个静态魔术方法__callStatic，并将该静态方法映射到真正的方法上。

咱们使用的 Route 类其实是 Illuminate\Support\Facades\Route 经过 class_alias() 函数创造的别名而已，这个类被定义在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php 。

咱们打开文件一看……诶？怎么只有这么简单的一段代码呢？

<?php 
    namespace Illuminate\Support\Facades;

    /**
     * @see \Illuminate\Routing\Router
     */
    class Route extends Facade {

        /**
         * Get the registered name of the component.
         *
         * @return string
         */
        protected static function getFacadeAccessor()
        {
            return 'router';
        }

}

其实仔细看，会发现这个类继承了一个叫作 Facade 的类，到这里谜底差很少要解开了。

上述简单的定义中，咱们看到了 getFacadeAccessor 方法返回了一个 route，这是什么意思呢？事实上，这个值被一个 ServiceProvider 注册过，你们应该知道注册了个什么，固然是那个真正的路由类！

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