AngularJS 依赖注入解析

本文结合一些资料，谈谈AngularJS的依赖注入机制。主要参考资料有：

1. AngularJS官方文档：https://docs.angularjs.org/guide/di

2. Github文章：https://github.com/angular/angular.js/wiki/Understanding-Dependency-Injection

3. 专著：Pro AngularJS

4. AngularJS 源代码

一、关于依赖注入

依赖注入式AngularJS的重要特性之一，有关概念和定义参考维基百科。依赖注入简化了Angular解析模块/组件之间依赖的过程。通常一个组件要获得它的依赖，有三种方式：

1. 直接创建出依赖，如使用new操作符
2. 能够查找到依赖，如引用全局变量
3. 在需要的地方传入依赖

第三种的优势在于组件省去了定义/定位依赖的过程，也使得依赖的耦合度降低，可扩展性更强。依赖注入主要有两种形式（看 这里 ）：setter注入和constructor注入。前者的代表是Spring框架的setter方式，AngularJS则使用的是constructor注入。这里简单说一下二者的区别，setter注入顾名思义，首先使用一个无参的默认构造器构造对象，然后使用setter方法将依赖注入到新对象中。这种方式的一个缺陷是在编译时并不知道对象之间的依赖关系，依赖解析由某种框架在运行时完成。如果在配置依赖时有遗漏，则在运行时会报空引用错误。对于constructor注入，在构造对象时，将依赖的组件以参数形式传入构造器，传入组件所依赖的组件以相同的方式构造，依此类推，确保依赖链条最顶端的组件首先构造，一直到当前需要注入的对象构造完毕。该方式避免了依赖的遗漏。

二、AngularJS中的依赖注入

Angular的injector子系统负责创建组件，解析依赖，并将其按需提供给其他组件。每个Angular应用都有一个injector。Angular 在应用的启动阶段 （bootstrap，参见前面的文章）会创建一个injector：

var injector = angular.injector(['ng', 'myApp']);

injector方法的数组参数定义了可以提供依赖组件的模块，一般会提供模块'ng'和应用首先加载的模块'myApp'。查看源码发现，injector方法实际上实现为createInjector方法，由bootstrap方法调用。createInjector内部调用createInternalInjector方法返回真正的injector对象，返回结果如下：

return {
      invoke: invoke,
      instantiate: instantiate,
      get: getService,
      annotate: createInjector.$$annotate,
      has: function(name) {
        return providerCache.hasOwnProperty(name + providerSuffix) || cache.hasOwnProperty(name);
      }
    };

其中前三个方法很重要，例如可以通过get方法获得一个需要注入的组件：

var comp = injector.get('component');

在Angular中，依赖注入可谓无孔不入。通常在两种场景（函数）下会使用到依赖注入：

1. 工厂方法定义的组件（components）：如directive，factory，filter，provider，controller等。这些工厂函数需要注册到某个模块上。controller比较特殊，它虽然也是一种组件，但是特别之处是它与某个DOM元素关联，因此可以注入$scope service，而其他组件只能注入$rootScope service。
2. 模块提供的run/config方法。

我们称定义组件的工厂方法和run/config方法是 可注入的 。

Angular支持三种定义依赖注入的方式：

数组标注 ：最常用且推荐的方式。例如：

myApp.controller('smallCatCtrl', ['$scope', function($scope){
	$scope.sayCat = function(){
		alert('I Love Circle!');
	}
}]);

$inject属性标注 ：这种方式通过工厂方法的$inject属性声明依赖的组件，主要用于js被压缩/混淆时，变量被重命名的情况。例如：

var MyController = function($scope, myService) {
  // ...
}
MyController.$inject = ['$scope', 'myService'];
myApp.controller('MyController', MyController);

隐式标注 ：这种方法最简易，Angular会通过工厂方法的参数名，推断找到依赖的组件，但不能用于js被压缩/混淆的情况，因为这种情况下方法的参数可能被重命名导致Angular无法定位依赖。例如：

myApp.controller('smallCatCtrl', function($scope){
	$scope.sayCat = function(){
		alert('I Love Circle!');
	}
});

另外，Angular支持使用严格注入模式：ng-strict-di，该声明与ngApp位于同一元素。严格模式下，不允许隐式注入，如果使用Angular会抛出异常。

要获得Angular应用的injector，只需注入$injector 即可，有意思的是它知道如何注入自己。通过使用$injector service的invoke方法，可以将组件注入到任何方法中，如：

var myFunction = function(hello) {
  hello('My Cat');
};
$injector.invoke(myFunction);

这段代码将hello service注入到myFunction函数作为其一个参数。我们定义组件（如controller，directive，filter，factory）所使用的工厂方法就是通过invoke函数注入依赖的。例如在Angular启动时，bootstrap方法会有如下逻辑：

injector.invoke(['$rootScope', '$rootElement', '$compile', '$injector',
       function bootstrapApply(scope, element, compile, injector) {
        scope.$apply(function() {
          element.data('$injector', injector);
          compile(element)(scope);
        });
      }]
    );

$rootScope等service被注入到bootstrapApply方法中，辅助完成启动过程。

injector针对每个可注入组件只创建一个实例（调用injector.instantiate方法），创建之后会将其缓存，以备后续访问。如图：（来源：https://docs.angularjs.org/guide/di）

三、Angular中的可注入组件

前面谈到了工厂方法以及config/run方法为可注入方法。下面稍微展开一点。首先从Angular中的 provider 说起。provider的概念比较抽象，简单来说，provider支持为某个组件（如factory，service，value等）在 加载时 提供一些配置。最终，每个provider会被注入到特定的组件使用。在Angular中，factory，service和value本质上都是一种provider，Angular会执行如下代码定义这些provider：

myApp.config(function($provide) {
  $provide.provider('sayHello', function() {
    this.$get = function() {
      return function(name) {
        alert("Hello, cat " + name);
      };
    };
  });
});

这里的config方法稍后再谈。$provide 是Angular内部提供的一个service，用来定义provider。$get方法返回了真正的service。为了简单，使用具体的provider类型进行定义也可以，这样还可省去get方法：

myApp.config(function($provide) {
  $provide.factory('sayCat', function() {
    return function(name) {
      alert("Hello, Cat" + name);
    };
  });
});

这样就定义了一个factory service。如果把这套定义逻辑抽象出来，就成了Angular模块的一系列定义service的方法：

myMod.factory("sayHello", ...);
myMod.service("sayHello", ...);
myMod.value("Cat", ...);

这些方法在调用时实际执行仍然是前面代码段所示的完整版本（有get和provider方法）。

下面说说config/run方法。Angular在加载模块时经过两个阶段：config和run。传入config函数的方法会在当前模块加载时执行；传入run函数的方法会在所有模块加载结束后执行。因此，在config阶段即可配置多个provider，但是在config阶段，只有provider可以注入，因此自定义的service无法注入到config中。这也好理解，因为config阶段是对service进行配置的而不是使用service本身。在前面的代码中，$provide service本身就是一个provider（对于Angular应用来讲相当于一个'元provider'），在模块加载时会调用$provide的provider方法定义一个新的provider。再看一个具体的例子：

define(['angular'], function(angular){
	return angular.module('myCat', [])
	.provider('hello', function() {
		var firstName = '';
		this.makeName = function(first){
			firstName = first;
		}
	  	this.$get = function() {
	    	return function(name) {
	      		alert("Hello, " + firstName + '  ' + name);
	    	};
	  };
	})
	.config(function(helloProvider){
		helloProvider.makeName('Circle');
	})
	.controller('catCtrl', [
		'$scope', 
		'$q', 
		'hello',
		function($scope, $defer, hello){
			$scope.catName = "";
			$scope.sayHello = function(){
				hello('Jiang');//output 'Hello, Circle Jiang'
			};
		}]
	);
});

在myCat模块中定义了一个名为hello的provider。该provider提供了一个makeName配置方法，用于设置firstName。$get方法返回一个函数用于打印一句话，这是该provider的核心功能（记住provider具体化后仍然是一个service，用于完成某种工作，只不过它是可配置的）。在config方法中，注入的函数参数对象名为系统生成的provider的名字helloProvider，自动添加了'provider'后缀。这里调用配置方法，这个配置会在未来使用该provider提供的功能时生效。最后，在controller定义中，注入了hello provider，并在sayHello方法中调用之，完成功能。这种模式应用十分广泛，一个例子是开源项目ui-router中的$state service以及对应的$stateProvider（provider的$get方法返回了一个$state对象，定义了go等方法和属性，使用过的开发者应该很熟悉了）。 只有provider类型的service可以注入到其他组件 中供其使用（如factory，constant等）。

值得注意的是，可以向controller注入service（可注入），但controller 不能被注入其他组件 中，因为 controller本身不是provider 。Angular维护着一个service名为$controller，定义并注册一个controller的工作实际上由该service的provider完成，当需要创建controller实例时， $controller会调用$injector的invoke方法完成依赖注入，$controllerProvider的$get方法返回一个实例。

类似地，directive对应$compile service，filter对应$filter service，不再详述。