C# 如何实现依赖注入容器 - 从零开始理解控制反转(IoC)

依赖注入（DI）是实现控制反转（IoC）最常用方式，DI容器负责自动创建对象、解析依赖、管理生命周期；.NET内置Microsoft.Extensions.DependencyInjection为轻量标准生产级容器，手写简易容器有助于理解其注册、解析、缓存三大核心机制及生命周期管理原理。

依赖注入（DI）是实现控制反转（IoC）最常用的方式，而 DI 容器就是负责自动创建对象、解析依赖、管理生命周期的核心组件。在 C# 中，.NET 自带的 Microsoft.Extensions.DependencyInjection 是轻量、标准、生产就绪的 IoC 容器；但要真正理解它，最好先“从零手写一个简易容器”——不是为了替代它，而是看清背后逻辑。

什么是控制反转（IoC）？

IoC 的本质是“把对象的创建和依赖关系的绑定，从代码内部转移到外部容器来管理”。以前你可能这样写：

var logger = new FileLogger();
var service = new UserService(logger); // 手动传入依赖

这导致类与具体实现强耦合，难测试、难替换。IoC 后，你只声明“我需要一个 ILogger”，容器负责给你合适的实例。

手写一个极简 DI 容器（核心三步）

下面是一个仅支持构造函数注入 + 单例/瞬时生命周期的 50 行容器原型，帮你抓住关键脉络：

• 注册（Register）：告诉容器「某个接口对应哪个实现类，以及它的生命周期」
• 解析（Resolve）：调用时，容器递归分析构造函数参数，自动 new 出完整对象树
• 缓存（Cache）：对单例类型只创建一次，后续直接返回缓存实例

// 示例：注册与解析
container.Register(LifeTime.Singleton);
container.Register(LifeTime.Transient);
var service = container.Resolve(); // 自动注入 ILogger

关键点在于 Resolve 时用反射读取 UserService 构造函数，发现它需要 ILogger，再查注册表，递归构建——这就是“自动装配”的起点。

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.NET 内置容器怎么用？实际项目四步走

生产环境直接用 Microsoft.Extensions.DependencyInjection，它已高度优化且与 ASP.NET Core 深度集成：

• 安装 NuGet 包：Microsoft.Extensions.DependencyInjection
• 创建容器：var services = new ServiceCollection()
• 注册服务（支持三种生命周期）：
  services.AddSingleton()
services.AddScoped()
services.AddTransient()
• 构建并使用：

  var sp = services.BuildServiceProvider();
  var logger = sp.GetRequiredService();

注意：Scoped 在 Web 中通常按 HTTP 请求生命周期管理，需搭配 IServiceScope 使用，避免跨作用域访问。

为什么需要生命周期管理？常见陷阱提醒

生命周期不是可选项，而是资源安全的关键：

• Transient：每次 Resolve 都新建实例 → 适合无状态、轻量类（如 DTO 转换器）
• Scoped：同作用域内复用（如一次 Web 请求中所有 Repository 共享同一个 DbContext）→ 避免并发修改或连接泄漏
• Singleton：整个应用生命周期唯一 → 不能持有 Scoped 或 Transient 类型的引用（会延长其生命周期，引发内存泄漏或状态污染）

典型错误：在 Singleton 服务里注入 Scoped 的 DbContext，会导致 DbContext 被长期持有，下次请求拿到的是脏数据或已释放的上下文。

基本上就这些。手写容器帮你拆解原理，.NET 内置容器帮你稳住生产。IoC 不是炫技，而是让类更专注职责、更易替换、更可测试——容器只是让这件事自动化而已。