DI 原理解析并实现一个简易版 DI 容器

本文基于自身理解进行输出，目的在于交流学习，如有不对，还望各位看官指出。

DI

DI—Dependency Injection，即“依赖注入”：对象之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个对象注入到对象属性之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升对象重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的框架。

使用方式

首先看一下常用依赖注入 (DI)的方式：

function Inject(target: any, key: string){

    target[key] = new (Reflect.getMetadata('design:type',target,key))()

}

class A {

    sayHello(){

        console.log('hello')

    }

}

class B {

    @Inject   // 编译后等同于执行了 @Reflect.metadata("design:type", A)

    a: A

    say(){

       this.a.sayHello()  // 不需要再对class A进行实例化

    }

}

new B().say() // hello

原理分析

TS在编译装饰器的时候，会通过执行__metadata函数多返回一个属性装饰器@Reflect.metadata，它的目的是将需要实例化的service以元数据'design:type'存入reflect.metadata，以便我们在需要依赖注入时，通过Reflect.getMetadata获取到对应的service，并进行实例化赋值给需要的属性。

@Inject编译后代码:

var __metadata = (this && this.__metadata) || function (k, v) {

    if (typeof Reflect === "object" && typeof Reflect.metadata === "function") return Reflect.metadata(k, v);

};

// 由于__decorate是从右到左执行，因此, defineMetaData 会优先执行。

__decorate([

    Inject,

    __metadata("design:type", A)  //  作用等同于 Reflect.metadata("design:type", A)

], B.prototype, "a", void 0);

即默认执行了以下代码:

Reflect.defineMetadata("design:type", A, B.prototype, 'a');

Inject函数需要做的就是从metadata中获取对应的构造函数并构造实例对象赋值给当前装饰的属性

function Inject(target: any, key: string){

    target[key] = new (Reflect.getMetadata('design:type',target,key))()

}

不过该依赖注入方式存在一个问题：

由于Inject函数在代码编译阶段便会执行，将导致B.prototype在代码编译阶段被修改，这违反了六大设计原则之开闭原则（避免直接修改类，而应该在类上进行扩展）

那么该如何解决这个问题呢，我们可以借鉴一下TypeDI的思想。

typedi

typedi 是一款支持TypeScript和JavaScript依赖注入工具

typedi 的依赖注入思想是类似的，不过多维护了一个container

1. metadata

在了解其container前，我们需要先了解 typedi 中定义的metadata，这里重点讲述一下我所了解的比较重要的几个属性。

id: service的唯一标识
type: 保存service构造函数
value: 缓存service对应的实例化对象

const newMetadata: ServiceMetadata<T> = {

      id: ((serviceOptions as any).id || (serviceOptions as any).type) as ServiceIdentifier,    // service的唯一标识

      type: (serviceOptions as ServiceMetadata<T>).type || null,  // service 构造函数

      value: (serviceOptions as ServiceMetadata<T>).value || EMPTY_VALUE,  // 缓存service对应的实例化对象

};

2. container 作用

function ContainerInstance() {

        this.metadataMap = new Map();  //保存metadata映射关系，作用类似于Refect.metadata

        this.handlers = []; // 事件待处理队列

        get(){};  // 获取依赖注入后的实例化对象

         ...

}

this. metadataMap - @service会将service构造函数以metadata形式保存到this.metadataMap中。
- 缓存实例化对象，保证单例;
this.handlers - @inject会将依赖注入操作的对象、目标、行为以 object 形式 push 进 handlers 待处理数组。
- 保存构造函数与静态类型及属性间的映射关系。

{

        object: target,  // 当前等待挂载的类的原型对象

        propertyName: propertyName,  // 目标属性值

        index: index,

        value: function (containerInstance) {   // 行为

            var identifier = Reflect.getMetadata('design:type', target, propertyName)

            return containerInstance.get(identifier);

        }

}

@inject将该对象 push 进一个等待执行的 handlers 待处理数组里，当需要用到对应 service 时执行 value函数并修改 propertyName。

if (handler.propertyName) {

     instance[handler.propertyName] = handler.value(this);

}

get - 对象实例化操作及依赖注入操作
- 避免直接修改类，而是对其实例化对象的属性进行拓展;

实现一个简易版 DI Container

此处代码依赖TS,不支持JS环境

interface Handles {

    target: any

    key: string,

    value: any

}

interface Con {

    handles: Handles []   // handlers待处理数组

    services: any[]  // service数组，保存已实例化的对象

    get<T>(service: new () => T) : T   // 依赖注入并返回实例化对象

    findService<T>(service: new () => T) : T  // 检查缓存

    has<T>(service: new () => T) : boolean  // 判断服务是否已经注册

}

var container: Con = {

    handles: [],  // handlers待处理数组

    services: [], // service数组，保存已实例化的对象

    get(service){

        let res: any = this.findService(service)

        if(res){

            return  res

        }

        res = new service()

        this.services.push(res)

        this.handles.forEach(handle=>{

            if(handle.target !== service.prototype){

                return

            }

            res[handle.key] = handle.value

        })

        return res

    },

    findService(service){

        return this.services.find(instance => instance instanceof service)

    },

   // service是否已被注册

    has(service){

        return !!this.findService(service)

    }

}

function Inject(target: any, key: string){

    const service = Reflect.getMetadata('design:type',target,key)

    // 将实例化赋值操作缓存到handles数组

    container.handles.push({

        target,

        key,

        value: new service()

    })

    // target[key] = new (Reflect.getMetadata('design:type',target,key))()

}

class A {

    sayA(name: string){

        console.log('i am '+ name)

    }

}

class B {

    @Inject

    a: A

    sayB(name: string){

       this.a.sayA(name)

    }

}

class C{

    @Inject

    c: A

    sayC(name: string){

       this.c.sayA(name)

    }

}

// new B().sayB(). // Cannot read property 'sayA' of undefined

container.get(B).sayB('B')

container.get(C).sayC('C')

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