.net 的依赖注入

依赖注入（Dependency Injection，简称 DI）是一种软件设计模式，旨在将对象之间的依赖关系从代码内部解耦出来，通过外部提供的方式来建立依赖关系，从而提高软件的可维护性、可测试性和可扩展性。以下从概念、工作原理、常见类型、在不同框架中的应用等方面进行详细解释：

概念

在软件系统中，一个类（称为客户端类）往往需要使用另一个类（称为依赖类）的功能，这就形成了依赖关系。传统方式下，客户端类会在内部直接创建或引用依赖类的实例。而依赖注入模式则是将依赖类的实例通过外部传递的方式提供给客户端类，客户端类不需要自己负责创建依赖类的实例。

例如，一个UserService类需要使用UserRepository类来访问数据库中的用户数据，传统做法是在UserService内部实例化UserRepository：

public class UserService
{
    private readonly UserRepository _userRepository = new UserRepository();
    // 业务逻辑
}

采用依赖注入后，UserRepository的实例由外部传入：

public class UserService
{
    private readonly UserRepository _userRepository;
    public UserService(UserRepository userRepository)
    {
        _userRepository = userRepository;
    }
    // 业务逻辑
}

工作原理

1. 服务注册：在应用启动阶段，将需要被注入的类（服务）及其创建方式注册到一个容器（也叫 DI 容器）中。容器就像是一个对象工厂，负责管理对象的创建、生命周期等。例如在ASP.NET Core 中，在Program.cs文件里使用builder.Services.AddXXX()方法注册服务，如builder.Services.AddScoped<IMyService, MyService>();，表示将IMyService接口和它的实现类MyService注册为作用域为Scoped的服务。
2. 对象请求与创建：当某个类（客户端类）需要一个依赖对象时，它会通过构造函数、属性或者方法参数声明这个依赖。DI 容器会根据客户端类的请求，查找已注册的服务，并创建依赖对象的实例。比如在一个控制器中，通过构造函数声明需要IMyService类型的服务：

public class MyController : ControllerBase
{
    private readonly IMyService _myService;
    public MyController(IMyService myService)
    {
        _myService = myService;
    }
    // 控制器方法
}

当MyController被实例化时，DI 容器会根据之前注册的信息，创建IMyService的实例并注入到MyController的构造函数中。
3. 依赖解析与注入：DI 容器解析客户端类的依赖关系，递归地创建所有依赖对象，并将它们注入到对应的位置。如果某个依赖对象本身还依赖其他对象，容器会先创建那些被依赖的对象，然后完成整个依赖链的构建。

常见类型

1. 构造函数注入：通过在客户端类的构造函数中声明依赖，是最常用的方式。优点是可以确保依赖在对象创建时就被初始化，且在整个对象生命周期中始终可用，也方便在单元测试中替换依赖对象。上面提到的UserService和MyController的例子都是构造函数注入。
2. 属性注入：通过类的属性来设置依赖对象。适用于依赖不是必需的场景，或者在对象创建后动态设置依赖的情况。例如：

public class SomeClass
{
    public IOptionalService OptionalService { get; set; }
    public void DoSomething()
    {
        if (OptionalService != null)
        {
            OptionalService.PerformTask();
        }
    }
}

3. 方法注入：在类的某个方法中传入依赖对象。一般用于偶尔需要特定依赖来执行某个操作的场景，灵活性较高，但代码的可读性和维护性相对较弱。例如：

public class AnotherClass
{
    public void ExecuteWithDependency(ISpecialService specialService)
    {
        specialService.DoSpecialWork();
    }
}

在不同框架中的应用

• ASP.NET Core：内置了强大的依赖注入功能，通过ServiceCollection来注册服务，支持多种生命周期（Singleton、Scoped、Transient）。开发者可以方便地在控制器、中间件、服务类等组件中使用依赖注入。
• Spring Framework（Java）：是 Java 领域广泛使用的应用框架，依赖注入是其核心特性之一。Spring 通过配置文件（XML）或注解（如@Autowired）来实现依赖注入，支持构造函数注入、属性注入等多种方式。
• Angular（前端框架）：也采用了依赖注入模式，用于管理组件之间的依赖关系。Angular 的 DI 容器可以自动解析和注入服务到组件中，提高了代码的模块化和可维护性。

优点

• 可维护性：当依赖类发生变化时，只需要修改 DI 容器中服务的注册方式，而不需要在使用依赖的所有地方都进行修改，降低了代码的耦合度。
• 可测试性：在单元测试中，可以很容易地用模拟对象（Mock 对象）替代真实的依赖对象，方便对目标类进行独立测试，提高测试的效率和准确性。
• 可扩展性：便于在不修改现有类代码的情况下，替换或添加新的依赖实现，增强了软件系统的灵活性和扩展性。

缺点

• 增加代码复杂性：引入 DI 容器和相关的配置，使得代码的整体结构变得复杂，对于初学者理解起来有一定难度。
• 调试难度增加：由于依赖对象的创建和注入过程由 DI 容器管理，在排查问题时，可能需要深入了解容器的工作机制，增加了调试的难度。