分解依赖倒置、IoC 和 DI-Python教程-PHP中文网

分解依赖倒置、IoC 和 DI

碧海醫心

发布： 2025-01-20 16:38:15

原创

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分解依赖倒置、ioc 和 di

本文深入探讨 NestJS 依赖注入系统，并阐明依赖倒置原则 (DIP)、控制反转 (IoC) 和依赖注入 (DI) 的概念及其关联。这三个概念看似相似，实则各有侧重，相互关联却又解决不同的问题。本文旨在帮助读者理清这些概念，并理解它们如何协同工作。

依赖倒置原则 (DIP)

定义：

高层模块不应该依赖于低层模块；两者都应该依赖于抽象。抽象不应该依赖于细节；细节应该依赖于抽象。

含义解读

在软件开发中，高层模块负责核心业务逻辑，而低层模块处理具体的实现细节（例如文件系统、数据库或 API）。若无 DIP，高层模块直接依赖于低层模块，导致紧密耦合，从而：

降低灵活性。
复杂化测试和维护。
难以替换或扩展低层细节。

DIP 颠覆了这种依赖关系。高层和低层模块都依赖于共享的抽象（接口或抽象类），而不是高层模块直接控制低层实现。

无 DIP 示例

Python 示例

class EmailService:
    def send_email(self, message):
        print(f"Sending email: {message}")

class Notification:
    def __init__(self):
        self.email_service = EmailService()

    def notify(self, message):
        self.email_service.send_email(message)

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TypeScript 示例

class EmailService {
    sendEmail(message: string): void {
        console.log(`Sending email: ${message}`);
    }
}

class Notification {
    private emailService: EmailService;

    constructor() {
        this.emailService = new EmailService();
    }

    notify(message: string): void {
        this.emailService.sendEmail(message);
    }
}

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问题：

紧密耦合：Notification 直接依赖 EmailService。
难以扩展：切换到 SMSService 或 PushNotificationService 需要修改 Notification 类。

含 DIP 示例

Python 示例

from abc import ABC, abstractmethod

class MessageService(ABC):
    @abstractmethod
    def send_message(self, message):
        pass

class EmailService(MessageService):
    def send_message(self, message):
        print(f"Sending email: {message}")

class Notification:
    def __init__(self, message_service: MessageService):
        self.message_service = message_service

    def notify(self, message):
        self.message_service.send_message(message)

# 使用示例
email_service = EmailService()
notification = Notification(email_service)
notification.notify("Hello, Dependency Inversion!")

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TypeScript 示例

interface MessageService {
    sendMessage(message: string): void;
}

class EmailService implements MessageService {
    sendMessage(message: string): void {
        console.log(`Sending email: ${message}`);
    }
}

class Notification {
    private messageService: MessageService;

    constructor(messageService: MessageService) {
        this.messageService = messageService;
    }

    notify(message: string): void {
        this.messageService.sendMessage(message);
    }
}

// 使用示例
const emailService = new EmailService();
const notification = new Notification(emailService);
notification.notify("Hello, Dependency Inversion!");

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DIP 的优势

灵活性：无需修改高层模块即可替换实现。
可测试性：使用模拟对象替换真实依赖项进行测试。
可维护性：低层模块的更改不会影响高层模块。

控制反转 (IoC)

IoC 是一种设计原则，依赖项的创建和管理由外部系统或框架控制，而不是在类内部进行。

传统编程中，类自行创建和管理依赖项。IoC 将这种控制反转——外部实体（例如框架或容器）管理依赖项，并在需要时注入。

无 IoC 示例

在无 IoC 的场景中，类自行创建和管理依赖项，导致紧密耦合。

Python 示例：无 IoC

class SMSService:
    def send_message(self, message):
        print(f"Sending SMS: {message}")

class Notification:
    def __init__(self):
        self.sms_service = SMSService()

    def notify(self, message):
        self.sms_service.send_message(message)

# 使用示例
notification = Notification()
notification.notify("Hello, tightly coupled dependencies!")

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TypeScript 示例：无 IoC

class SMSService {
    sendMessage(message: string): void {
        console.log(`Sending SMS: ${message}`);
    }
}

class Notification {
    private smsService: SMSService;

    constructor() {
        this.smsService = new SMSService();
    }

    notify(message: string): void {
        this.smsService.sendMessage(message);
    }
}

// 使用示例
const notification = new Notification();
notification.notify("Hello, tightly coupled dependencies!");

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无 IoC 的问题：

紧密耦合：Notification 类直接创建并依赖 SMSService 类。
灵活性低：切换到其他实现需要修改 Notification 类。
难以测试：模拟依赖项用于单元测试比较困难，因为依赖项是硬编码的。

使用 IoC

在使用 IoC 的示例中，依赖关系的管理责任转移到外部系统或框架，实现松散耦合并增强可测试性。

Python 示例：使用 IoC

class SMSService:
    def send_message(self, message):
        print(f"Sending SMS: {message}")

class Notification:
    def __init__(self, message_service):
        self.message_service = message_service

    def notify(self, message):
        self.message_service.send_message(message)

# IoC: 依赖项由外部控制
sms_service = SMSService()
notification = Notification(sms_service)
notification.notify("Hello, Inversion of Control!")

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TypeScript 示例：使用 IoC

class SMSService {
    sendMessage(message: string): void {
        console.log(`Sending SMS: ${message}`);
    }
}

class Notification {
    private messageService: SMSService;

    constructor(messageService: SMSService) {
        this.messageService = messageService;
    }

    notify(message: string): void {
        this.messageService.sendMessage(message);
    }
}

// IoC: 依赖项由外部控制
const smsService = new SMSService();
const notification = new Notification(smsService);
notification.notify("Hello, Inversion of Control!");

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IoC 的优势：

松散耦合：类不创建其依赖项，从而减少对特定实现的依赖。
易于切换实现：用 EmailService 替换 SMSService 而无需修改核心类。
提高可测试性：在测试期间注入模拟或 Mock 依赖项。

依赖注入 (DI)

DI 是一种技术，对象从外部源接收其依赖项，而不是自己创建它们。

DI 是 IoC 的一种实现方式。它允许开发人员通过多种方式将依赖项“注入”到类中：

构造函数注入：依赖项通过构造函数传递。
Setter 注入：依赖项通过公共方法设置。
接口注入：依赖项通过接口提供。

Python 示例：使用 DI 框架

使用 injector 库：

from injector import Injector, inject

class EmailService:
    def send_message(self, message):
        print(f"Email sent: {message}")

class Notification:
    @inject
    def __init__(self, email_service: EmailService):
        self.email_service = email_service

    def notify(self, message):
        self.email_service.send_message(message)

# DI 容器
injector = Injector()
notification = injector.get(Notification)
notification.notify("This is Dependency Injection in Python!")

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TypeScript 示例：使用 DI 框架

使用 tsyringe：

import "reflect-metadata";
import { injectable, inject, container } from "tsyringe";

@injectable()
class EmailService {
    sendMessage(message: string): void {
        console.log(`Email sent: ${message}`);
    }
}

@injectable()
class Notification {
    constructor(@inject(EmailService) private emailService: EmailService) {}

    notify(message: string): void {
        this.emailService.sendMessage(message);
    }
}

// DI 容器
const notification = container.resolve(Notification);
notification.notify("This is Dependency Injection in TypeScript!");

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DI 的优势：