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@qidiandasheng 2021-01-25T17:54:55.000000Z 字数 7730 阅读 3126

控制反转(IOC)和依赖注入(DI)（😁）

架构

控制反转(IOC)和依赖注入(DI)

介绍

控制反转（Inversion of Control，缩写为IOC），是面向对象编程中的一种设计原则，可以用来减低计算机代码之间的耦合度。通过控制反转，对象在被创建的时候，由一个外部容器，将其所依赖的对象的引用传递给它。控制反转并不是一种具体的实现技巧，而是一个比较笼统的设计思想，一般用来指导框架层面的设计。

依赖注入（Dependency Injection，简称DI），它是一种具体的编码技巧。也可以说，依赖注入是实现控制反转的一种方式，也就是说是控制反转这种设计原则的一种实现。用一句话来概括就是：不通过new()的方式在类内部创建依赖类对象，而是将依赖的类对象在外部创建好之后，通过构造函数、函数参数等方式传递 (或注入)给类使用。

IOC和DI由什么关系呢？

其实它们是同一个概念的不同角度描述。由于控制反转概念比较含糊（可能只是理解为容器控制对象这一个层面，很难让人想到谁来维护对象关系），所以2004年大师级人物Martin Fowler又给出了一个新的名字：依赖注入，相对IoC而言，依赖注入明确描述了“被注入对象依赖IoC容器配置依赖对象”。

依赖注入的例子

Class A中用到了Class B的对象b，一般情况下，需要在A的代码中显式的new一个B的对象。但这样会存在一些问题：

  1. @interface ClassA : NSObject
  3. @property(nonatomic, strong) ClassB *b;
  5. @end
  7. @implementation ClassA
  8. -(instancetype)init {
  9.     self = [super init];
  10.     if (self) {
  11.         self.b = [[ClassB alloc] initWithName:@"dasheng"];
  12.     }
  13.     return self;
  14. }
  15. -(void)dosomething{
  16.     NSLog(@"I am %@.", self.b.name);
  17. }

下面修改最大的点是我们将 B 作为 A 的构造函数的一部分传入，在调用 A 的构造方法之前就已经初始化好的 B。像这种非自身主动创建依赖，而是通过外部传入的方式，我们就称为依赖注入。

  1. @interface ClassA : NSObject
  3. @property (strong, nonatomic) ClassB* b;
  5. -(instancetype)initWithBObject:(ClassB*)b;
  6. -(void)dosomething;
  8. @end
  10. @implementation ClassA
  11. -(instancetype)initWithBObject:(ClassB *)bj {
  12.     self = [super init];
  13.     if (self) {
  14.         self.b = b;
  15.     }
  16.     return self;
  17. }
  18. -(void)dosomething{
  19.     NSLog(@"I am %@.", self.b.name);
  20. }
  21. @end
  24. ====================
  26. //这里我们调用方就是IOC容器
  27. ClassB *objB = [[ClassB alloc] initWithName:@"dasheng"];
  28. ClassA *objA = [[ClassA alloc] initWithBObject:objB];
  29. [objA dosomething];

使用场景

所依赖模块拥有多种实现

相关协议及实现协议的多种数据库

  1. @protocol DBInterface <NSObject>
  3. - (User *)queryUserWithId:(NSString *)userId;
  5. @end
  7. @interface MongoDB : NSObject<DBInterface>
  9. @end
  11. @interface SQLite : NSObject<DBInterface>
  13. @end

内部直接创建依赖的数据库，内部硬编码为使用mongodb

  1. @interface UserSystem()
  3. @property(nonatomic, strong)id<DBInterface> db;
  5. @end
  7. @implementation UserSystem
  9. - (instancetype)init{
  10.     self = [super init];
  11.     if (self) {
  12.         self.db = MongoDB.new;
  13.     }
  14.     return self;
  15. }
  17. - (User *)getUserWithId:(NSString *)userId{
  18.     return [self.db queryUserWithId:userId];
  19. }
  21. @end

由外部注入所依赖的数据库，外部可以随时更改实现，实现了开闭原则，不必修改UserSystem内部实现

  1. @interface UserSystem()
  3. @property(nonatomic, strong)id<DBInterface> db;
  5. @end
  7. @implementation UserSystem
  9. - (instancetype)initWithDB:(id<DBInterface>)db{
  10.     self = [super init];
  11.     if (self) {
  12.         self.db = db;
  13.     }
  14.     return self;
  15. }
  17. - (User *)getUserWithId:(NSString *)userId{
  18.     return [self.db queryUserWithId:userId];
  19. }
  21. @end
  24. ======================
  26. //外部注入时可随时切换数据库
  27. MongoDB *mongoDB = MongoDB.new;
  28. SQLite  *sqlite = SQLite.new;
  29. UserSystem *userSystem = [[UserSystem alloc] initWithDB:mongoDB];
  30. User *user = [userSystem getUserWithId:@"111"];

创建依赖对象复杂

创建对象的代码充斥在应用里的各个角落，如果类的构造函数有变动，那么需要修改用到该类的各个地方。使用依赖注入框架的话，统一在DI框架里进行对象的创建，也就是做到了创建和使用分离。

下图就是UserSystem对象直接依赖了实现DBInterface接口的实现MongoDB在内部进行创建。

1.png-9kB

下图则把Assembly当做DI注入器，由它来创建MongoDB对象注入到UserSystem，而UserSystem只要依赖于接口DBInterface获取到注入对象使用接口。做到了和实现类的解耦。

2.png-12.3kB

哪些场景不适合引入DI？

不同于编程风格和设计哲学，软件设计模式的优缺点和适用性是有普遍共识的。 其中DI也不是万能的，只能解决一类特定的问题。 过度设计与缺乏设计一样罪恶，不要沉溺于任何一种自己熟悉的设计模式。

利用依赖注入(DI)实现注解

Java注解介绍

注解（Annotation），也叫元数据。一种代码级别的说明。它是JDK 1.5及以后版本引入的一个特性，与类、接口、枚举是在同一个层次。它可以声明在包、类、字段、方法、局部变量、方法参数等的前面，用来对这些元素进行说明，注释。

主要是Java里的一种语法。Java注解可以通过反射获取标注内容。在编译器生成类文件时，标注可以被嵌入到字节码中。Java虚拟机可以保留标注内容，在运行时可以获取到标注内容。 当然它也支持自定义Java注解。

在Java中的注解其实就是接口，简单来说就是java通过动态代理的方式为你生成了一个实现了"接口"的实例（对于当前的实体来说，例如类、方法、属性域等，这个代理对象是单例的），然后对该代理实例的属性赋值，这样就可以在程序运行时（如果将注解设置为运行时可见的话）通过反射获取到注解的配置信息。

注解的作用

反射介绍

对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为反射机制。

iOS实现注解

Java的annotation没有行为，只能有数据，实际上就是一组键值对而已。通过解析（parse）Class文件就能把一个annotation需要的键值对都找出来。

于是问题就变成：

这里通过一个示例来说明，代码在github上DSUnits:

  1. //车辆model，根据注解设置的单位来输出最后的值
  2. @interface DSCarModel : NSObject<IOCComponents>
  4. DSUnits(price_t1, PRICE_UNIT_F)
  5. @property(nonatomic, copy)NSString *price_t1;
  7. DSUnits(price_t2, PRICE_UNIT_Y)
  8. @property(nonatomic, copy)NSString *price_t2;
  10. DSUnits(price_t3, PRICE_UNIT_WY)
  11. @property(nonatomic, copy)NSString *price_t3;
  13. @end
  1. /// 扫描所有遵守IOCComponents协议的类（即需要实现注解的类）存放入全局数组中
  2. - (void)scanClasses {
  3.     int classCount = objc_getClassList(NULL, 0);
  4.     Class *classList = (Class *)malloc(classCount * sizeof(Class));
  5.     classCount = objc_getClassList(classList, classCount);
  6.     // 用于存放需要IoC容器处理的类的OC数组
  7.     NSMutableArray *temp = @[].mutableCopy;
  8.     // 获得IOCComponents协议，用于判断标记
  9.     Protocol *protocol = objc_getProtocol("IOCComponents");
  10.     for (int i = 0; i < classCount; i++) {
  11.         Class clazz = classList[i];
  12.         NSString *className = NSStringFromClass(clazz);
  14.         //检查IOCComponents标记，有标记的类才被IoC容器处理
  15.         if (class_conformsToProtocol(clazz, protocol)) {
  16.             [temp addObject:className];
  17.         }
  18.     }
  19.     // 将IoC需要处理的类存储起来
  20.     self.DIClasses = temp;
  21.     // 由于类列表是malloc创建的，需要手动释放
  22.     free(classList);
  23.     // 根据注解属性处理依赖注入
  24.     [self scanAnnotation];
  25. }
  27. /// 遍历属性，根据运行时得到的属性对应的类型存入类对应的全局实例对象的dsUnitsAnnotationMapper中
  28. - (void)scanAnnotation {
  29.     // 对scanClasses中得到的需要IoC容器处理的类进行遍历
  30.     for (NSUInteger i = 0; i < self.DIClasses.count; i++) {
  31.         NSString *className = self.DIClasses[i];
  32.         Class class = NSClassFromString(className);
  33.         unsigned int outCount;
  34.         // 反射出所有属性
  35.         objc_property_t *props = class_copyPropertyList(class, &outCount);
  36.         // 保存所有注解属性，注解属性包含了位置索引(index)、名称(name)和类型(type)，通过一个模型类SGAnnotation来存储
  37.         NSMutableArray *annotations = @[].mutableCopy;
  38.         // 保存所有的属性信息，每个属性包含了名称(name)和类型(type)，通过一个模型类SGProperty来存储
  39.         NSMutableArray *properties = @[].mutableCopy;
  40.         // 遍历所有属性
  41.         for (NSUInteger i = 0; i < outCount; i++) {
  42.             objc_property_t prop = props[i];
  43.             NSString *propName = [[NSString alloc] initWithCString:property_getName(prop) encoding:NSUTF8StringEncoding];
  44.             // 这一段代码用于从描述属性的字符串中获取到类型，用到了正则和字串处理
  45.             NSString *propAttrs = [[NSString alloc] initWithCString:property_getAttributes(prop) encoding:NSUTF8StringEncoding];
  46.             NSRange range = [propAttrs rangeOfString:@"@\".*\"" options:NSRegularExpressionSearch];
  47.             if (range.location != NSNotFound) {
  48.                 range.location += 2;
  49.                 range.length -= 3;
  50.                 NSString *typeName = [propAttrs substringWithRange:range];
  51.                 // 如果当前属性为注解属性，则记录进annotaions
  52.                 if ([self isPropertyAnnotationByType:typeName]) {
  53.                     DSAnnotation *anno = [DSAnnotation new];
  54.                     anno.index = i;
  55.                     anno.name = propName;
  56.                     anno.type = typeName;
  57.                     [annotations addObject:anno];
  58.                 }
  60.                 // 记录每一条属性
  61.                 DSProperty *sp = [DSProperty new];
  62.                 sp.name = propName;
  63.                 sp.type = typeName;
  64.                 [properties addObject:sp];
  65.             }
  66.         } // scan class properties end
  67.         // 从容器中得到类的实例
  68.         id diInstance = [self getInstanceByClassName:className];
  70.         NSMutableDictionary *mutableDic = [NSMutableDictionary dictionary];
  71.         // 遍历注解，得到所有被修饰的属性
  72.         for (NSUInteger i = 0; i < annotations.count; i++){
  73.             DSAnnotation *annotation = annotations[i];
  74.             DSProperty *prop = properties[annotation.index + 1];
  76.             [mutableDic setObject:annotation.type forKey:prop.name];
  77.         }
  79.         [diInstance setValue:mutableDic forKey:@"dsUnitsAnnotationMapper"];
  81.     } // scan classes end
  82. }

依赖注入的三方库

objection和typhoon

介绍

区别

源码

Demo

依赖注入框架使用的Demo

EXTConcreteProtocol

EXTConcreteProtocol浅析，这个库主要就是通过协议来向Class注入对应的函数，但是需要遍历遵守协议的所有Class，从而实现动态注入。

一次高效的依赖注入，这个方式基本逻辑差不多，但这里不是通过遍历的方式，比如工程里有上万个类，那遍历的效率就会很低。所以这里的方案是在Class调用对应的函数找不到时进入消息转发，然后再实现动态注入：

1、开始我们在 +load 方法中做准备工作，把所有的协议都存到链表中。

2、在 __attribute__((constructor)) 中做是否能执行注入的检查。

3、现在我们 hook NSObject 的 +resolveInstanceMethod: 和 +resolveClassMethod: 。

4、在 hook 中进行检查，如果该类有遵守了我们实现了注入的协议，那么就给该类注入容器中的方法。

参考

反射、注解与依赖注入总结
iOS控制反转(IoC)与依赖注入(DI)的实现
java注解是怎么实现的？
Android编译时注解框架系列1-什么是编译时注解

关于iOS依赖注入那些事
iOS 依赖注入：Objection 和 Typhoon

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