.Net 依赖注入深入探索，做一个DI拓展，实现一个简易灵活的 自动依赖注入框架

一、依赖注入相关知识

1.1、依赖注入的原理和优点

• 依赖注入（DI），是IOC控制反转思想 的实现。由一个DI容器，去统一管理所有的服务生命周期，服务的创建、销毁、获取，都是由DI容器去处理的。
• 依赖注入，很大程度解耦了服务之间的依赖关系，服务之间依赖的是抽象（依赖的是 服务/服务接口 的 “类型”），而不是依赖具体的实现（服务不用关注他依赖的服务的创建，仅通过构造函数声明依赖的服务类型即可拿到依赖的服务实例，实际的服务实例是由容器去创建出来的）。
• 在获取服务时，DI能够解析所有服务依赖关系树，将所有直接、间接 依赖的服务都创建了出来（不同的生命周期类型，创建的时机不同，见1.3），可以直接使用。
• 优点：解耦、生命周期管理、提高可维护性、服务可替代性。（服务之间的依赖仅是类型，不关注依赖服务的创建，因此任何服务的改动，之间的影响是非常微小的，并且依赖的接口服务，在注册时候接口的实现可以直接替换。）
• .net framework中 new() 创建服务，缺点：服务之间依赖的是具体的实现，依赖的服务需要手动创建出来，任何服务的改动，影响都是非常多的地方。当服务依赖层级很深的时候，外层服务使用底层服务，需要按个从低到把所有依赖的服务都创建出来。当其中某个服务构造函数发生变化时，所有用到他的地方，创建都需要更改，影响会很大，不利于维护。并且需要手动控制一些非托管资源服务的生命周期，需要注意内存泄漏的问题。

1.2、.Net 服务注册

• 1.2.1、服务类型/服务接口类型 注册

// 将服务注册为接口
services.AddTransient<IMyService, MyService>(); // 泛型注册
services.AddScoped<IMyService, MyService>();
services.AddSingleton<IMyService, MyService>();

services.AddTransient<MyService>(); // 直接注册服务

service.AddTransient(typeof(IMyService),typeof(MyService)); // 类型注册
service.AddTransient(typeof(MyService));

• 1.2.2、服务实例注册（仅适用于单例模式服务）

MyService myService = new MyService(); // 先new一个实例，然后注册为单例模式服务
services.AddSingleton(myService); // 直接注册
services.AddSingleton<IMyService>(myService); // 注册为接口

• 1.2.3、ServiceDescriptor 使用服务描述类，注册

builder.Services.Add(new ServiceDescriptor(typeof(IMyService), typeof(MyService), ServiceLifetime.Transient)); // 注册的服务类型，服务的实现类型，服务的生命周期
builder.Services.Add(ServiceDescriptor.Transient(typeof(IMyService), typeof(MyService)));

// 替换服务，已存在就替换；不存在，就新增
builder.Services.Replace(ServiceDescriptor.Transient(typeof(IMyService), typeof(MyService))); // Replace：如果IMyService服务已存在，就替换；不存在，就新增。

1.3、服务的三种生命周期类型，ServiceLifetime 枚举

Singleton 单例模式

• 从DI中拿到该服务，任何时候拿到的都是同一个实例。
• 单例服务，一般是程序运行时就创建，也可指定为第一次访问该服务时创建。单例服务 程序不会自动释放，一般情况下不需要释放；但需要注意内存问题，若包含非托管资源，需要注意避免内存泄漏问题。
• 单例服务，不可直接依赖作用域服务。因为单例服务在程序运行时创建，这时候并没有任何服务作用域，直接依赖作用域服务会在程序运行时就抛异常。
• 若单例服务，需要用到作用域服务，通常需要在合适的时机创建一个服务作用域，通过服务作用域的DI，拿到作用域服务。此作用域也需要在合适的时机手动释放掉。

Scoped 作用域模式

• DI的同一个服务作用域中，拿到的是同一个实例。
• 在服务作用域创建时，会将所有作用域服务都创建出来。作用域释放时候，会释放掉。
• .Net Web程序 底层，所有控制器类都会自动注册为作用域服务。在每次发起http请求时，都会自动创建一个当前http请求的服务作用域，在请求结束时候，释放掉。

Transient 瞬时模式

• 从DI中，每次获取该服务时，都会创建一个新实例，每次获取到该服务都不是同一实例。
• 当服务不再被引用时，GC会自动回收释放；或者当服务作用域结束时候，也会释放掉瞬时服务。

1.6、服务注入、服务获取

• 常规是构造函数注入，也有第三方依赖注入框架如：Autofac 等，实现了属性注入。但.net 推荐做法还是常规构造函数注入。
• 通过 IServiceProvider，可以拿到所有注册的服务。

public class EFCoreController : ControllerBase
{
    IMyTestService _myTestService;
    IServiceProvider _serviceProvider; // DI服务提供器，是单例模式。通过他可以获取到DI中所有单例、瞬时服务。若在某个服务作用域内，则也可以获取到所有作用域服务。此处控制器中，是在http请求的服务作用域内。
    public EFCoreController(
        IServiceProvider serviceProvider,
        IMyTestService myTestService)
    {
        _myTestService = serviceProvider;
        _myTestService = myTestService;
        _serviceProvider.GetService<T>(); // 从DI中获取服务，若服务未创建，获取不到，返回 null
        _serviceProvider.GetRequiredService<T>(); // 从DI中获取服务，若服务未创建，获取不到，则会抛异常
    }
}

1.5、依赖注入高级用法

• 手动创建服务作用域，拿到作用域服务实例（通常用于在单例服务中，需要用到作用域服务的情况）
  
  （如：RabbitMQ的发布订阅，在BackgroundService后台任务（后台任务是单例模式）中注册RabbitMQ消费者，RabbitMQ发布事件，后台任务中的消费者接受消息时，可以通过消息中的 人员信息 等其他信息，手动创建一个服务作用域，并手动特殊处理一些有状态的服务，比如用户信息上下文等。在消息消费完成时，释放服务作用域。）

var app = builder.Build();

IServiceProvider rootServiceProvider = app.Services; // web程序运行时的DI，可以访问单例服务和瞬时服务，但无法访问作用域服务。
using (IServiceScope serviceScope = rootServiceProvider.CreateScope()) // IServiceProvider.CreateScope() 创建一个服务作用域，此时所有作用域服务都会创建出来。
{
    IServiceProvider serviceProvider = serviceScope.ServiceProvider; // 使用服务作用域中的DI，可以访问 作用域服务
    TestScopeService? testScopeService = serviceProvider.GetService<TestScopeService>(); // 测试拿到作用域服务实例
}

二、设计一个轻量级 自动依赖注入框架 【设计目标】

2.1、设计目标

• 将想要注入的服务，标注一个特性，就可以直接注入到DI中
• 该特性可以指定将该服务注册为某个接口的实现
• 该特性可以指定该服务的生命周期类型
• 在DI中，一键注入整个程序集中所有指定了该特性的服务

2.2、使用示例

2.2.1、在要注入的服务类上，标注CoreDI特性，指定要注册的服务类型、注册的服务生命周期类型

 [CoreDI(typeof(ITestSigletonService), ServiceLifetime.Singleton)] // 将该服务以接口形式注册到DI（这个类必须是该接口的实现）；指定生命周期类型
 public class TestSingletonService: ITestSigletonService
 {
     public void Test()
     {
         Console.WriteLine("单例服务");
     }
 }

 [CoreDI]  // 不指定接口，直接注册该类；不指定生命周期类型，默认是作用域生命周期
 public class TestScopeService
 {
     public void Test()
     {
         Console.WriteLine("作用域服务");
     }
 }

2.2.2、将当前程序集类所有标注了CoreDI特性的服务，全部注入到DI

builder.Services.AddCoreDIServices(typeof(TestSingletonService).Assembly);

三、设计一个轻量级 自动依赖注入框架 【代码实现】

3.1、CoreDIAttribute

/// <summary>
/// 特性 将服务注入到DI中
/// </summary>
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMultiple = true)]
public class CoreDIAttribute : Attribute
{
    /// <summary>
    /// 要注入的接口类型
    /// </summary>
    public Type? InterfaceType { get; private set; }
    /// <summary>
    /// 服务的生命周期
    /// </summary>
    public ServiceLifetime ServiceLifetime { get; private set; }

    public CoreDIAttribute(Type? interfaceType = null, ServiceLifetime serviceLifeTime = ServiceLifetime.Scoped)
    {
        if (!Enum.IsDefined(serviceLifeTime))
            throw new Exception($"【CoreDI】 The Enum '{nameof(ServiceLifetime)}' value error.");
        InterfaceType = interfaceType;
        ServiceLifetime = serviceLifeTime;
    }
}

3.2、CoreDIServiceExtensions

/// <summary>
/// 依赖注入 拓展
/// </summary>
public static class CoreDIServiceExtensions
{
    /// <summary>
    /// 将这些程序集中带有CoreDI特性的服务自动注入到DI容器
    /// </summary>
    public static void AddCoreDIServices(this IServiceCollection services, params Assembly[] assemblies)
    {
        // 找到这些程序集中包含CoreDI特性的所有服务，注册到DI
        foreach (var assembly in assemblies)
        {
            Dictionary<Type, IEnumerable<CoreDIAttribute>> dic = assembly.GetTypes().ToDictionary(x => x, x => x.GetCustomAttributes<CoreDIAttribute>());
            foreach (var item in dic)
            {
                Type type = item.Key;
                IEnumerable<CoreDIAttribute> attributes = item.Value;
                if (attributes.Count() == 0)
                    continue;
                foreach (CoreDIAttribute di in attributes)
                {
                    if (di.InterfaceType != null && !type.GetInterfaces().Any(x => x == di.InterfaceType)) // 若服务注册为接口形式，则必须是该接口的实现类
                        throw new Exception($"【CoreDI】 The Service '{type?.Name}' can not be resolving to the Service '{di.InterfaceType.Name}' ");
                    services.Replace(new ServiceDescriptor(di.InterfaceType ?? type, type, di.ServiceLifetime)); // 使用服务描述类 ServiceDescriptor 将服务注册到DI，存在就替换，不存在就新增；从CoreDI特性中拿到指定的生命周期类型
                }
            }
        }
    }
}