C#中的依赖注入

1. 依赖注入（Dependency Injection, DI）概述

• 定义 ：依赖注入是一种设计模式，允许将组件的依赖关系从内部创建转移到外部提供。这样可以降低组件之间的耦合度，提高代码的可测试性、可维护性和可扩展性。

• 核心思想 ：类不应该自己创建依赖对象，而应该由外部环境将依赖对象注入到类中。

2. 依赖注入的三种方式 

2.1 构造函数注入

• 定义 ：依赖通过类的构造函数传递。

• 优点 ：强制要求依赖在创建对象时提供，确保对象在使用前已正确初始化。

• 缺点 ：如果依赖很多，构造函数参数会变得冗长。

• 示例代码 ：

  public interface IEmailService
  {void SendEmail(string to, string subject, string body);
  }public class SmtpEmailService : IEmailService
  {public void SendEmail(string to, string subject, string body){Console.WriteLine($"Sending email via SMTP to {to}: {subject} - {body}");}
  }public class CustomerService
  {private readonly IEmailService _emailService;// 构造函数注入public CustomerService(IEmailService emailService){_emailService = emailService;}public void RegisterCustomer(string email){// 使用注入的依赖_emailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");}
  }// 使用示例
  var emailService = new SmtpEmailService();
  var customerService = new CustomerService(emailService);
  customerService.RegisterCustomer("[e-mail]");

  2.2 属性注入

• 定义 ：依赖通过类的属性设置。

• 优点 ：可以在对象创建后灵活地注入依赖。

• 缺点 ：无法保证依赖在使用前一定被注入，可能导致空引用异常。

示例代码 ： 

public class CustomerService
{// 属性注入public IEmailService EmailService { get; set; }public void RegisterCustomer(string email){if (EmailService == null)throw new InvalidOperationException("EmailService not initialized");EmailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");}
}// 使用示例
var customerService = new CustomerService();
customerService.EmailService = new SmtpEmailService(); // 注入依赖
customerService.RegisterCustomer("[e-mail]");

2.3 方法注入

• 定义 ：依赖通过方法的参数传递。

• 优点 ：适用于依赖仅在特定方法中使用的情况。

• 缺点 ：每次调用方法都需要传递依赖，可能导致代码冗余。

  public class CustomerService
  {public void RegisterCustomer(string email, IEmailService emailService) // 方法注入{emailService.SendEmail(email, "Welcome", "Thank you for registering!");}
  }// 使用示例
  var customerService = new CustomerService();
  customerService.RegisterCustomer("[e-mail]", new SmtpEmailService());

  3. C# 中的依赖注入容器

• 定义 ：依赖注入容器是一个管理依赖的对象，负责依赖的注册、解析和生命周期管理。

• 作用 ：简化依赖注入的过程，自动创建和管理依赖对象。

    3.1 内置依赖注入容器（以 ASP.NET Core 为例） 

• 服务注册 ：在 Program.cs 文件中使用 IServiceCollection 接口注册服务。

• 服务解析 ：通过构造函数参数自动解析服务。

  using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;// 注册服务
  var services = new ServiceCollection();
  services.AddTransient<IEmailService, SmtpEmailService>();
  services.AddTransient<CustomerService>();// 构建服务提供者
  var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();// 解析服务并使用
  var customerService = serviceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();
  customerService.RegisterCustomer("[e-mail]");

  3.2 自定义依赖注入容器（简单模拟）

• 实现 ：使用字典存储接口类型和实现类型的关系，使用 Activator.CreateInstance 创建实例。

• 示例代码 ：

  using System;
  using System.Collections.Generic;public class SimpleDIContainer
  {private readonly Dictionary<Type, Type> _serviceMap = new Dictionary<Type, Type>();// 注册服务public void RegisterService<TService, TImplementation>() where TImplementation : TService{_serviceMap[typeof(TService)] = typeof(TImplementation);}// 解析服务public TService ResolveService<TService>(){if (_serviceMap.TryGetValue(typeof(TService), out var implementationType)){return (TService)Activator.CreateInstance(implementationType);}else{throw new InvalidOperationException($"No service registered for {typeof(TService).Name}");}}
  }// 使用示例
  var container = new SimpleDIContainer();
  container.RegisterService<IEmailService, SmtpEmailService>();
  container.RegisterService<CustomerService, CustomerService>();var customerService = container.ResolveService<CustomerService>();
  customerService.RegisterCustomer("[e-mail]");

  4. 依赖注入的优势

• 解耦 ：组件之间不再直接依赖具体实现，而是依赖抽象接口，降低了耦合度。

• 可测试性 ：可以轻松地注入模拟或测试实现，便于单元测试。

• 可扩展性 ：可以灵活地替换实现，而无需修改使用组件的代码。

 5. 依赖注入的生命周期管理

• Transient（瞬态） ：每次请求都创建一个新的实例。

• Scoped（作用域） ：在请求作用域内共享一个实例（如 HTTP 请求）。

• Singleton（单例） ：整个应用共享一个实例。

• 示例代码 ：

  using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;var services = new ServiceCollection();// Transient：每次请求都创建新实例
  services.AddTransient<IEmailService, SmtpEmailService>();// Scoped：在作用域内共享实例
  services.AddScoped<CustomerService>();// Singleton：整个应用共享一个实例
  services.AddSingleton<IConfigurationService, ConfigurationService>();var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();// 使用示例
  using (var scope = serviceProvider.CreateScope())
  {var customerService1 = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();var customerService2 = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<CustomerService>();// customerService1 和 customerService2 是同一个实例（Scoped）
  }var configService1 = serviceProvider.GetRequiredService<IConfigurationService>();
  var configService2 = serviceProvider.GetRequiredService<IConfigurationService>();
  // configService1 和 configService2 是同一个实例（Singleton）

  6. 实战场景：日志记录服务

• 场景 ：一个日志记录服务，支持多种日志记录方式（如控制台、文件、数据库）。

• 实现 ：使用依赖注入来选择不同的日志记录实现。

• 示例代码 ：

  public interface ILogger
  {void Log(string message);
  }public class ConsoleLogger : ILogger
  {public void Log(string message){Console.WriteLine($"Console: {message}");}
  }public class FileLogger : ILogger
  {public void Log(string message){File.AppendAllText("log.txt", $"File: {message}\n");}
  }public class LoggerService
  {private readonly ILogger _logger;public LoggerService(ILogger logger){_logger = logger;}public void LogMessage(string message){_logger.Log(message);}
  }// 使用示例
  var services = new ServiceCollection();
  services.AddTransient<ILogger, ConsoleLogger>(); // 使用控制台日志
  // services.AddTransient<ILogger, FileLogger>(); // 使用文件日志var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
  var loggerService = serviceProvider.GetRequiredService<LoggerService>();
  loggerService.LogMessage("This is a log message");

  7. 总结

• 依赖注入的核心 ：解耦组件之间的依赖关系，提高代码的可测试性和可维护性。

• 主要方式 ：构造函数注入、属性注入、方法注入。

• 生命周期管理 ：Transient、Scoped、Singleton。

• 实际应用 ：在 ASP.NET Core 中广泛使用，支持灵活的服务注册和解析。