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依赖注入容器(Dependency Injection Container)

依赖注入(Dependency Injection,DI)容器就是一个对象,它知道怎样初始化并配置对象及其依赖的所有对象。 Martin 的文章 已经解释了 DI 容器为什么很有用。 这里我们主要讲解 Yii 提供的 DI 容器的使用方法。

依赖注入(Dependency Injection)

Yii 通过 yii\di\Container 类提供 DI 容器特性。 它支持如下几种类型的依赖注入:

  • 构造方法注入;
  • 方法注入;
  • Setter 和属性注入;
  • PHP 回调注入.

构造方法注入(Constructor Injection)

在参数类型提示的帮助下,DI 容器实现了构造方法注入。当容器被用于创建一个新对象时, 类型提示会告诉它要依赖什么类或接口。 容器会尝试获取它所依赖的类或接口的实例, 然后通过构造器将其注入新的对象。例如:

class Foo
{
    public function __construct(Bar $bar)
    {
    }
}

$foo = $container->get('Foo');
// 上面的代码等价于:
$bar = new Bar;
$foo = new Foo($bar);

方法注入(Method Injection)

通常,类的依赖关系传递给构造函数,并且在整个生命周期中都可以在类内部使用。 通过方法注入,可以提供仅由类的单个方法需要的依赖关系, 并将其传递给构造函数可能不可行,或者可能会在大多数用例中导致太多开销。

类方法可以像下面例子中的 doSomething() 方法一样定义:

class MyClass extends \yii\base\Component
{
    public function __construct(/*Some lightweight dependencies here*/, $config = [])
    {
        // ...
    }

    public function doSomething($param1, \my\heavy\Dependency $something)
    {
        // do something with $something
    }
}

你可以自己通过一个实例 \my\heavy\Dependency 调用这个方法或使用 yii\di\Container::invoke() 如下:

$obj = new MyClass(/*...*/);
Yii::$container->invoke([$obj, 'doSomething'], ['param1' => 42]); // $something will be provided by the DI container

Setter 和属性注入(Setter and Property Injection)

Setter 和属性注入是通过配置提供支持的。 当注册一个依赖或创建一个新对象时,你可以提供一个配置, 该配置会提供给容器用于通过相应的 Setter 或属性注入依赖。 例如:

use yii\base\BaseObject;

class Foo extends BaseObject
{
    public $bar;

    private $_qux;

    public function getQux()
    {
        return $this->_qux;
    }

    public function setQux(Qux $qux)
    {
        $this->_qux = $qux;
    }
}

$container->get('Foo', [], [
    'bar' => $container->get('Bar'),
    'qux' => $container->get('Qux'),
]);

Info:yii\di\Container::get() 方法将其第三个参数作为配置数组应用于正在创建的对象。 如果该类实现 yii\base\Configurable 接口(例如 yii\base\BaseObject),则配置数组将作为最后一个参数传递给类构造函数; 否则,将在创建对象应用该配置。

PHP 回调注入(PHP Callable Injection)

在这种情况下,容器将使用已注册的 PHP 回调来构建类的新实例。 每次调用 yii\di\Container::get() ,相应的回调将被调用。 调用方负责解析依赖项,并适当地将它们注入到新创建的对象中。 例如,

$container->set('Foo', function () {
    $foo = new Foo(new Bar);
    // ... 其他初始化 ...
    return $foo;
});

$foo = $container->get('Foo');

要省略构建新对象的复杂逻辑,可以使用静态类方法作为可调用的方法。例如,

class FooBuilder
{
    public static function build()
    {
        $foo = new Foo(new Bar);
        // ... 其他初始化 ...
        return $foo;
    }
}

$container->set('Foo', ['app\helper\FooBuilder', 'build']);

$foo = $container->get('Foo');

这样做的话,想要配置 Foo 类的人不再需要知道它是如何构建的。

注册依赖关系(Registering Dependencies)

可以用 yii\di\Container::set() 注册依赖关系。注册会用到一个依赖关系名称和一个依赖关系的定义。 依赖关系名称可以是一个类名,一个接口名或一个别名。 依赖关系的定义可以是一个类名,一个配置数组,或者一个 PHP 回调。

$container = new \yii\di\Container;

// 注册一个同类名一样的依赖关系,这个可以省略。
$container->set('yii\db\Connection');

// 注册一个接口
// 当一个类依赖这个接口时,
//相应的类会被初始化作为依赖对象。
$container->set('yii\mail\MailInterface', 'yii\swiftmailer\Mailer');

// 注册一个别名。
// 你可以使用 $container->get('foo') 创建一个 Connection 实例
$container->set('foo', 'yii\db\Connection');

// 通过配置注册一个类
// 通过 get() 初始化时,配置将会被使用。
$container->set('yii\db\Connection', [
    'dsn' => 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=demo',
    'username' => 'root',
    'password' => '',
    'charset' => 'utf8',
]);

// 通过类的配置注册一个别名
// 这种情况下,需要通过一个 “class” 元素指定这个类
$container->set('db', [
    'class' => 'yii\db\Connection',
    'dsn' => 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=demo',
    'username' => 'root',
    'password' => '',
    'charset' => 'utf8',
]);

// 注册一个 PHP 回调
// 每次调用 $container->get('db') 时,回调函数都会被执行。
$container->set('db', function ($container, $params, $config) {
    return new \yii\db\Connection($config);
});

// 注册一个组件实例
// $container->get('pageCache') 每次被调用时都会返回同一个实例。
$container->set('pageCache', new FileCache);

Tip:如果依赖关系名称和依赖关系的定义相同, 则不需要通过 DI 容器注册该依赖关系。

通过 set() 注册的依赖关系,在每次使用时都会产生一个新实例。 可以使用 yii\di\Container::setSingleton() 注册一个单例的依赖关系:

$container->setSingleton('yii\db\Connection', [
    'dsn' => 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=demo',
    'username' => 'root',
    'password' => '',
    'charset' => 'utf8',
]);

解决依赖关系(Resolving Dependencies)

注册依赖关系后,就可以使用 DI 容器创建新对象了。容器会自动解决依赖关系, 将依赖实例化并注入新创建的对象。依赖关系的解决是递归的, 如果一个依赖关系中还有其他依赖关系, 则这些依赖关系都会被自动解决。

可以使用 yii\di\Container::get() 创建新的对象。 该方法接收一个依赖关系名称,它可以是一个类名, 一个接口名或一个别名。依赖关系名或许是通过 set()setSingleton() 注册的。 你可以随意地提供一个类的构造器参数列表和一个 configuration 用于配置新创建的对象。

例如:

// "db" 是前面定义过的一个别名
$db = $container->get('db');

// 等价于: $engine = new \app\components\SearchEngine($apiKey, ['type' => 1]);
$engine = $container->get('app\components\SearchEngine', [$apiKey], ['type' => 1]);

代码背后,DI 容器做了比创建对象多的多的工作。 容器首先将检查类的构造方法,找出依赖的类或接口名, 然后自动递归解决这些依赖关系。

如下代码展示了一个更复杂的示例。UserLister 类依赖一个实现了 UserFinderInterface 接口的对象; UserFinder 类实现了这个接口,并依赖于一个 Connection 对象。 所有这些依赖关系都是通过类构造器参数的类型提示定义的。 通过属性依赖关系的注册,DI 容器可以自动解决这些依赖关系并能通过一个 简单的 get('userLister') 调用创建一个新的 UserLister 实例。

namespace app\models;

use yii\base\BaseObject;
use yii\db\Connection;
use yii\di\Container;

interface UserFinderInterface
{
    function findUser();
}

class UserFinder extends BaseObject implements UserFinderInterface
{
    public $db;

    public function __construct(Connection $db, $config = [])
    {
        $this->db = $db;
        parent::__construct($config);
    }

    public function findUser()
    {
    }
}

class UserLister extends BaseObject
{
    public $finder;

    public function __construct(UserFinderInterface $finder, $config = [])
    {
        $this->finder = $finder;
        parent::__construct($config);
    }
}

$container = new Container;
$container->set('yii\db\Connection', [
    'dsn' => '...',
]);
$container->set('app\models\UserFinderInterface', [
    'class' => 'app\models\UserFinder',
]);
$container->set('userLister', 'app\models\UserLister');

$lister = $container->get('userLister');

// 等价于:

$db = new \yii\db\Connection(['dsn' => '...']);
$finder = new UserFinder($db);
$lister = new UserLister($finder);

实践中的运用(Practical Usage)

当在应用程序的入口脚本中引入 Yii.php 文件时, Yii 就创建了一个 DI 容器。这个 DI 容器可以通过 Yii::$container 访问。 当调用 Yii::createObject() 时,此方法实际上会调用这个容器的 get() 方法创建新对象。 如上所述,DI 容器会自动解决依赖关系(如果有)并将其注入新创建的对象中。 因为 Yii 在其多数核心代码中都使用了Yii::createObject() 创建新对象, 所以你可以通过 Yii::$container 全局性地自定义这些对象。

例如,你可以全局性自定义 yii\widgets\LinkPager 中分页按钮的默认数量:

\Yii::$container->set('yii\widgets\LinkPager', ['maxButtonCount' => 5]);

这样如果你通过如下代码在一个视图里使用这个挂件, 它的 maxButtonCount 属性就会被初始化为 5 而不是类中定义的默认值 10。

echo \yii\widgets\LinkPager::widget();

然而你依然可以覆盖通过 DI 容器设置的值:

echo \yii\widgets\LinkPager::widget(['maxButtonCount' => 20]);

Note:在部件调用中给出的属性将始终覆盖DI容器中的定义。 即使您指定了一个数组,例如 'options' => ['id' => 'mypager'] 这些将不会与其他选项合并, 而是替换它们。

另一个例子是借用 DI 容器中自动构造方法注入带来的好处。 假设你的控制器类依赖一些其他对象,例如一个旅馆预订服务。 你可以通过一个构造器参数声明依赖关系,然后让 DI 容器帮你自动解决这个依赖关系。

namespace app\controllers;

use yii\web\Controller;
use app\components\BookingInterface;

class HotelController extends Controller
{
    protected $bookingService;

    public function __construct($id, $module, BookingInterface $bookingService, $config = [])
    {
        $this->bookingService = $bookingService;
        parent::__construct($id, $module, $config);
    }
}

如果你从浏览器中访问这个控制器,你将看到一个报错信息,提醒你 BookingInterface 无法被实例化。 这是因为你需要告诉 DI 容器怎样处理这个依赖关系。

\Yii::$container->set('app\components\BookingInterface', 'app\components\BookingService');

现在如果你再次访问这个控制器,一个 app\components\BookingService 的实例就会被创建并被作为第三个参数注入到控制器的构造器中。

高级实用性(Advanced Practical Usage)

比如说我们在 API 应用方面工作:

  • app\components\Request 类继承了 yii\web\Request 并提供了额外的功能
  • app\components\Response 类继承了 yii\web\Response 并且在创建时应该将 format 属性设置为 json
  • app\storage\FileStorageapp\storage\DocumentsReader 用于处理位于某些文件存储中的文档的某些逻辑:

    class FileStorage
    {
        public function __construct($root) {
            // whatever
        }
    }
      
    class DocumentsReader
    {
        public function __construct(FileStorage $fs) {
            // whatever
        }
    }
    

可以一次配置多个定义,将配置数组传递给 setDefinitions()setSingletons() 方法。 遍历配置数组,将分别为每个对象分别调用 set()setSingleton() 方法。

配置数组格式为:

  • key:类名称,接口名称或别名。 该 key 将作为第一个参数 $class 传递给 set() 方法。
  • value:与 $class 关联的定义。$definition 参数的值可能在 set() 文档中描述。$definition 将作为第二个参数传递给 set() 方法。

例如,让我们配置我们的容器以遵循上述要求:

$container->setDefinitions([
    'yii\web\Request' => 'app\components\Request',
    'yii\web\Response' => [
        'class' => 'app\components\Response',
        'format' => 'json'
    ],
    'app\storage\DocumentsReader' => function () {
        $fs = new app\storage\FileStorage('/var/tempfiles');
        return new app\storage\DocumentsReader($fs);
    }
]);

$reader = $container->get('app\storage\DocumentsReader); 
// 将按照配置中的描述创建 DocumentReader 对象及其依赖关系

Tip:自 2.0.11 版以后,可以使用应用程序配置以声明式风格配置容器。 查看配置指南文章的 应用程序配置小节。

一切正常,但如果我们需要创建 Document Writer 类, 我们将复制粘贴创建 FileStorage 对象的行,这显然不是最聪明的方式。

解决依赖关系 子节中所述,set()setSingleton() 可以选择将依赖项的构造函数参数作为第三个参数。 要设置构造函数参数,可以使用以下配置数组格式:

  • key:类名称,接口名称或别名。该 key 将作为第一个参数 $class 传递给 set() 方法。
  • value:两个元素的数组。第一个元素将传递给 set() 方法 作为第二个参数 $definition,第二个元素为 $params

让我们来修改我们的例子:

$container->setDefinitions([
    'tempFileStorage' => [ // 我们为了方便创建了一个别名
        ['class' => 'app\storage\FileStorage'],
        ['/var/tempfiles'] // 可以从一些配置文件中获取
    ],
    'app\storage\DocumentsReader' => [
        ['class' => 'app\storage\DocumentsReader'],
        [Instance::of('tempFileStorage')]
    ],
    'app\storage\DocumentsWriter' => [
        ['class' => 'app\storage\DocumentsWriter'],
        [Instance::of('tempFileStorage')]
    ]
]);

$reader = $container->get('app\storage\DocumentsReader); 
// 将与前面示例中的行为完全相同。

你可能会注意到 Instance::of('tempFileStorage') 符号。这意味着,Container 将隐含地提供一个用 tempFileStorage 名称注册的依赖项, 并将其作为 app\storage\DocumentsWriter 构造函数的第一个参数传递。

Note:setDefinitions() 和 setSingletons() 方法从版本 2.0.11 开始可用。

配置优化的另一个步骤是将某些依赖项注册为单例。 通过 set() 注册的依赖项将在每次需要时实例化。 某些类在运行时不会更改状态, 因此它们可能会被注册为单例以提高应用程序的性能。

一个很好的例子可以是 app\storage\FileStorage 类,它用一个简单的 API (例如 $fs->read()$fs->write())在文件系统上执行一些操作。 这些操作不会更改内部类的状态,因此我们可以创建一次实例并多次使用它。

$container->setSingletons([
    'tempFileStorage' => [
        ['class' => 'app\storage\FileStorage'],
        ['/var/tempfiles']
    ],
]);

$container->setDefinitions([
    'app\storage\DocumentsReader' => [
        ['class' => 'app\storage\DocumentsReader'],
        [Instance::of('tempFileStorage')]
    ],
    'app\storage\DocumentsWriter' => [
        ['class' => 'app\storage\DocumentsWriter'],
        [Instance::of('tempFileStorage')]
    ]
]);

$reader = $container->get('app\storage\DocumentsReader');

什么时候注册依赖关系(When to Register Dependencies)

由于依赖关系在创建新对象时需要解决,因此它们的注册应该尽早完成。 如下是推荐的实践:

  • 如果你是一个应用程序的开发者, 你可以在应用程序的入口脚本 或者被入口脚本引入的脚本中注册依赖关系。
  • 如果你是一个可再分发扩展的开发者, 你可以将依赖关系注册到扩展的引导类中。

总结(Summary)

依赖注入和服务定位器都是流行的设计模式, 它们使你可以用充分解耦且更利于测试的风格构建软件。 强烈推荐你阅读 Martin 的文章 , 对依赖注入和服务定位器有个更深入的理解。

Yii 在依赖住入(DI)容器之上实现了它的服务定位器。 当一个服务定位器尝试创建一个新的对象实例时,它会把调用转发到 DI 容器。 后者将会像前文所述那样自动解决依赖关系。