IOC 控制反转

作者：Sevenvidia
链接：https://www.zhihu.com/question/23277575/answer/169698662
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

要了解控制反转( Inversion of Control ), 我觉得有必要先了解软件设计的一个重要思想：依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle ）。

image

什么是依赖倒置原则？假设我们设计一辆汽车：先设计轮子，然后根据轮子大小设计底盘，接着根据底盘设计车身，最后根据车身设计好整个汽车。这里就出现了一个“依赖”关系：汽车依赖车身，车身依赖底盘，底盘依赖轮子。

image

这样的设计看起来没问题，但是可维护性却很低。假设设计完工之后，上司却突然说根据市场需求的变动，要我们把车子的轮子设计都改大一码。这下我们就蛋疼了：因为我们是根据轮子的尺寸设计的底盘，轮子的尺寸一改，底盘的设计就得修改；同样因为我们是根据底盘设计的车身，那么车身也得改，同理汽车设计也得改——整个设计几乎都得改！

我们现在换一种思路。我们先设计汽车的大概样子，然后根据汽车的样子来设计车身，根据车身来设计底盘，最后根据底盘来设计轮子。这时候，依赖关系就倒置过来了：轮子依赖底盘，底盘依赖车身，车身依赖汽车。

image

这时候，上司再说要改动轮子的设计，我们就只需要改动轮子的设计，而不需要动底盘，车身，汽车的设计了。这就是依赖倒置原则——把原本的高层建筑依赖底层建筑“倒置”过来，变成底层建筑依赖高层建筑。高层建筑决定需要什么，底层去实现这样的需求，但是高层并不用管底层是怎么实现的。这样就不会出现前面的“牵一发动全身”的情况。 <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 600px; max-height: 61px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/f40a04425c914b3191af1ede0fc00132.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/f40a04425c914b3191af1ede0fc00132.jpg" width="600" height="61"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 600px; max-height: 61px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/c929d66d4c804e2891365a7363911a8a.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/c929d66d4c804e2891365a7363911a8a.jpg" width="600" height="61"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p><strong>控制反转（Inversion of Control）</strong> 就是依赖倒置原则的一种代码设计的思路。具体采用的方法就是所谓的<strong>依赖注入（Dependency Injection）</strong>。其实这些概念初次接触都会感到云里雾里的。说穿了，这几种概念的关系大概如下：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 324px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/c68a97a8dc5f40eca5305fd3fed04971.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/c68a97a8dc5f40eca5305fd3fed04971.jpg" width="720" height="324" alt="IOC 控制反转_第1张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 324px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/2d40bab4b6c2469f8b281e77aaba156f.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/2d40bab4b6c2469f8b281e77aaba156f.jpg" width="650" height="293" alt="IOC 控制反转_第2张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>为了理解这几个概念，我们还是用上面汽车的例子。只不过这次换成代码。我们先定义四个Class，车，车身，底盘，轮胎。然后初始化这辆车，最后跑这辆车。代码结构如下：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 512px; max-height: 980px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/5123751dd3dc424e82e365a598720490.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/5123751dd3dc424e82e365a598720490.jpg" width="512" height="717" alt="IOC 控制反转_第3张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 512px; max-height: 980px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/306d431f648b44c4958bebe8145567de.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/306d431f648b44c4958bebe8145567de.jpg" width="512" height="717" alt="IOC 控制反转_第4张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>这样，就相当于上面第一个例子，上层建筑依赖下层建筑——每一个类的构造函数都直接调用了底层代码的构造函数。假设我们需要改动一下轮胎（Tire）类，把它的尺寸变成动态的，而不是一直都是30。我们需要这样改：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 534px; max-height: 154px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/695b5dc04856471f9478008f34fdc9f9.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/695b5dc04856471f9478008f34fdc9f9.jpg" width="534" height="154" alt="IOC 控制反转_第5张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 534px; max-height: 154px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/52d4e13e356e4c21b99048c284475af3.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/52d4e13e356e4c21b99048c284475af3.jpg" width="534" height="154" alt="IOC 控制反转_第6张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>由于我们修改了轮胎的定义，为了让整个程序正常运行，我们需要做以下改动：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 856px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/4b81ce58d55a422eafe2215799223ba9.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/4b81ce58d55a422eafe2215799223ba9.jpg" width="720" height="881" alt="IOC 控制反转_第7张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 856px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/1a7653fc1f0241468443855fa233a2c4.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/1a7653fc1f0241468443855fa233a2c4.jpg" width="650" height="795" alt="IOC 控制反转_第8张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>由此我们可以看到，仅仅是为了修改轮胎的构造函数，这种设计却需要<strong>修改整个上层所有类的构造函数</strong>！在软件工程中，<strong>这样的设计几乎是不可维护的</strong>——在实际工程项目中，有的类可能会是几千个类的底层，如果每次修改这个类，我们都要修改所有以它作为依赖的类，那软件的维护成本就太高了。</p> <p>所以我们需要进行控制反转（IoC），及上层控制下层，而不是下层控制着上层。我们用依赖注入（Dependency Injection）这种方式来实现控制反转。<strong>所谓依赖注入，就是把底层类作为参数传入上层类，实现上层类对下层类的“控制</strong>”。这里我们用<strong>构造方法传递的依赖注入方式</strong>重新写车类的定义：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 744px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/9e5cee1003394574bcbbe1e6faa1e533.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/9e5cee1003394574bcbbe1e6faa1e533.jpg" width="720" height="766" alt="IOC 控制反转_第9张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 744px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/f982afafa82d46de8c7b6d81952181d7.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/f982afafa82d46de8c7b6d81952181d7.jpg" width="650" height="692" alt="IOC 控制反转_第10张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>这里我们再把轮胎尺寸变成动态的，同样为了让整个系统顺利运行，我们需要做如下修改：</p> <p></p> <p></p> <noscript> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 741px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/a983860c12814a1dbe9efd01362cba21.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/a983860c12814a1dbe9efd01362cba21.jpg" width="720" height="763" alt="IOC 控制反转_第11张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 741px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/d8a34e6445bc41a3a1cb021b7051b360.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/d8a34e6445bc41a3a1cb021b7051b360.jpg" width="650" height="689" alt="IOC 控制反转_第12张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>看到没？这里<strong>我只需要修改轮胎类就行了，不用修改其他任何上层类。</strong>这显然是更容易维护的代码。不仅如此，在实际的工程中，这种设计模式还有利于<strong>不同组的协同合作和单元测试：</strong>比如开发这四个类的分别是四个不同的组，那么只要定义好了接口，四个不同的组可以同时进行开发而不相互受限制；而对于单元测试，如果我们要写Car类的单元测试，就只需要Mock一下Framework类传入Car就行了，而不用把Framework, Bottom, Tire全部new一遍再来构造Car。</p> <p>这里我们是采用的<strong>构造函数传入</strong>的方式进行的依赖注入。其实还有另外两种方法：<strong>Setter传递</strong>和<strong>接口传递</strong>。这里就不多讲了，核心思路都是一样的，都是为了实现<strong>控制反转</strong>。</p> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 232px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/736b2b470843470287266df35aaef699.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/736b2b470843470287266df35aaef699.jpg" width="720" height="232" alt="IOC 控制反转_第13张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 232px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/24396d1b79a644208cb4d98f516ebf21.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/24396d1b79a644208cb4d98f516ebf21.jpg" width="650" height="209" alt="IOC 控制反转_第14张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 600px; max-height: 61px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/9c85f3e6a299461b99e1d904df2af5db.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/9c85f3e6a299461b99e1d904df2af5db.jpg" width="600" height="61"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 600px; max-height: 61px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/830bbd5abdf04ffcaf12a98753b5194d.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/830bbd5abdf04ffcaf12a98753b5194d.jpg" width="600" height="61"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>看到这里你应该能理解什么控制反转和依赖注入了。那什么是<strong>控制反转容器(IoC Container)</strong>呢？其实上面的例子中，对车类进行初始化的那段代码发生的地方，就是控制反转容器。</p> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 318px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/6f4c341089d4436eaf872d038ba024d6.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/6f4c341089d4436eaf872d038ba024d6.jpg" width="720" height="318" alt="IOC 控制反转_第15张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 318px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/4d97fb49811f46c59359a48e92de9990.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/4d97fb49811f46c59359a48e92de9990.jpg" width="650" height="287" alt="IOC 控制反转_第16张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>显然你也应该观察到了，因为采用了依赖注入，在初始化的过程中就不可避免的会写大量的new。这里IoC容器就解决了这个问题。<strong>这个容器可以自动对你的代码进行初始化，你只需要维护一个Configuration（可以是xml可以是一段代码），而不用每次初始化一辆车都要亲手去写那一大段初始化的代码</strong>。这是引入IoC Container的第一个好处。</p> <p>IoC Container的第二个好处是：<strong>我们在创建实例的时候不需要了解其中的细节。</strong>在上面的例子中，我们自己手动创建一个车instance时候，是从底层往上层new的：</p> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 50px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/f8757f8d4b4e4ae482f14bac8476098e.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/f8757f8d4b4e4ae482f14bac8476098e.jpg" width="720" height="50"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 50px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/4af66a3faf9b45fa921ee5d8d4f75650.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/4af66a3faf9b45fa921ee5d8d4f75650.jpg" width="650" height="45"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>这个过程中，我们需要了解整个Car/Framework/Bottom/Tire类构造函数是怎么定义的，才能一步一步new/注入。</p> <p>而IoC Container在进行这个工作的时候是反过来的，它先从最上层开始往下找依赖关系，到达最底层之后再往上一步一步new（有点像深度优先遍历）：</p> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 101px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/e86e0e5a57fc487bbbfea93fb2f0b6de.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/e86e0e5a57fc487bbbfea93fb2f0b6de.jpg" width="720" height="101" alt="IOC 控制反转_第17张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 101px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/c0330593b5624f75baeceb6f0c30e1b4.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/c0330593b5624f75baeceb6f0c30e1b4.jpg" width="650" height="91"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>这里IoC Container可以直接隐藏具体的创建实例的细节，在我们来看它就像一个工厂：</p> <div class="image-package"> <div class="image-container" style="max-width: 700px; max-height: 154px;"> <div class="image-view"> <a href="http://img.e-com-net.com/image/info10/bb6b24577c50487f92a579a5dfa78d70.jpg" target="_blank"><img src="http://img.e-com-net.com/image/info10/bb6b24577c50487f92a579a5dfa78d70.jpg" width="720" height="154" alt="IOC 控制反转_第18张图片" style="border:1px solid black;"></a> </div> </div> <div class="image-caption"> image </div> </div> <p>

image

我们就像是工厂的客户。我们只需要向工厂请求一个Car实例，然后它就给我们按照Config创建了一个Car实例。我们完全不用管这个Car实例是怎么一步一步被创建出来。

实际项目中，有的Service Class可能是十年前写的，有几百个类作为它的底层。假设我们新写的一个API需要实例化这个Service，我们总不可能回头去搞清楚这几百个类的构造函数吧？IoC Container的这个特性就很完美的解决了这类问题——因为这个架构要求你在写class的时候需要写相应的Config文件，所以你要初始化很久以前的Service类的时候，前人都已经写好了Config文件，你直接在需要用的地方注入这个Service就可以了。这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。

image

这里只是很粗略的讲了一下我自己对IoC和DI的理解。主要的目的是在于最大限度避免晦涩难懂的专业词汇，用尽量简洁，通俗，直观的例子来解释这些概念。如果让大家能有一个类似“哦！原来就是这么个玩意嘛！”的印象，我觉得就OK了。想要深入了解的话，可以上网查阅一些更权威的资料。这里推荐一下 Dependency injection 和 Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern 这两篇文章，讲的很好很详细。

IOC 控制反转

你可能感兴趣的:(IOC 控制反转)