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C# DI 輕鬆學

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DI 概念

  1. IoC (Inversion of Control) - 控制反轉

定義：IoC 是一種設計原則，將對象的控制權從內部轉移到外部。具體而言，應用程式不再負責控制物件的建立與管理，而是將這些工作交給外部的容器或框架。

作用：通過將控制權反轉，可以讓應用程式更具彈性、更容易測試，並提高可維護性。

舉例：

傳統設計：類別 A 自行建立類別 B 的實例（new 關鍵字）。

IoC 設計：類別 A 的類別 B 由外部容器或框架提供，類別 A 不直接控制物件的建立。

  1. DIP (Dependency Inversion Principle) - 相依反轉原則

定義：DIP 是 SOLID 原則中的一部分，主要指：

高層模組不應該依賴低層模組；兩者應依賴於抽象（介面或抽象類別），處處都介面。

抽象不應該依賴細節；細節應該依賴抽象。

目的：降低模組間的耦合性，使程式更靈活、更易於擴展。

舉例： 壞設計：類別 A 直接依賴類別 B。

好設計：類別 A 依賴於一個介面，由類別 B 實現該介面。

說明: 當使用 MSSQL 建立的 Repository 來存取資料表時，Service 類別會依賴該 Repository 類別進行資料操作。 也就是說，Service 與低層的 Repository 類別存在相依性。然而，假設有一天需要將 Repository 的實現改為使用 NoSQL 來存取資料，此時勢必需要重新改寫 Repository 的實作，而這種改變也會影響到 Service 類別的內部結構， 導致高層模組（Service）與低層模組（Repository）的耦合性過高。

為了解決這個問題，我們可以採用 DIP（依賴反轉原則） 的設計模式。在此模式下，我們會建立一個 IRepository 介面 ，定義高層模組與低層模組之間的契約。Service 類別只依賴於該介面，而不關心具體的實現。當需要更換資料存取方式時 ，只需實現一個新的 NoSqlRepository 類別（實作 IRepository 介面），並將其注入到 Service 中，這樣就可以不改動 Service 類別的結構，實現高層與低層的解耦。

  1. DI (Dependency Injection) - 相依性注入 定義：DI 是實現 IoC 的一種方法，將類別所需的相依性（例如其他類別的實例）從外部注入，而不是由類別內部自行建立。

類型：

Constructor Injection (建構子注入)：透過建構函式注入相依性。

Property Injection (屬性注入)：透過屬性設定注入相依性。

Method Injection (方法注入)：透過方法參數注入相依性。

優點：

  • 提高程式的可測試性（可以注入 mock 對象）
  • 降低類別的耦合性。
  1. DI Container / IoC Container - 相依性注入容器 定義：DI 容器是一種工具或框架，用來管理物件的生命週期並自動處理相依性注入。 常見的 DI 容器包括：.NET 中的內建 DI 容器、Autofac、Ninject 等。

優點:

  • 管理物件的生命週期（Transient、Scoped、Singleton）。
  • 自動解決並注入相依性。
  • 減少手動初始化對象的麻煩。

  1. SL (Service Locator) - 服務定位器 定義：Service Locator 是一種設計模式，用來提供一個集中式的機制，允許應用程式動態地獲取所需的相依性或服務。

優點： 集中式相依性管理、

缺點：使用 Service Locator 的物件取得方式較為隱晦，可能會降低程式的可測試性與可維護性。

以下實作一個ServiceLocator來建立註冊物件、取得物件值，這樣方便集中式管理服務的物件，但是不好測試

void Main()
{
	
	int a =10 ; 
	string b ="hello" ;
	float c = 10.1f; 
	ISerivce d = new WifiSerivce();
	
	ServiceLocator.RegisterSerivce(a);
	ServiceLocator.RegisterSerivce(b);
	ServiceLocator.RegisterSerivce(c);
	ServiceLocator.RegisterSerivce(d);
	ServiceLocator.TraceServices();
	Console.WriteLine(ServiceLocator.GetService<int>());
}

//Service Locator
public static class ServiceLocator 
{
	private static readonly Dictionary<Type, object> _services = new Dictionary<System.Type, object>();

	public static void RegisterSerivce<T>(T service) 
	{
		var type = typeof(T);
		if (!_services.ContainsKey(type))
		{
			_services.Add(type, service);
		}
		
	}

	public static void TraceServices()
	{
		 

		foreach (KeyValuePair<Type, object> kvp in _services)
		{
			string[] trace = {kvp.Key.ToString(),kvp.Value.ToString()} ;
			
			 
			Console.WriteLine($"{trace[0]},{trace[1]}") ; 
		}
		 
	}
	
	public static T GetService<T>() 
	{
		var type = typeof(T);

		if (_services.TryGetValue(type, out var service)) 
		{
			return (T)service;
		}
		 throw new Exception($"Service of type {type.Name} not registered.");
	}
}

DI 設計模式

我使用電腦主機板來說明DI的設計模式，簡單來說主機板有很多插槽如顯示卡、音效卡、記憶體等等， 我宣告一個抽象介面為IPlugin，簡單實作DI三種模式

  • 建構子注入 VGAPlugin類別實作IPlugin介面，就擁有自己VGA的功能，主機板需要顯示卡功能時，利用建構子的方式注入

  • 方法注入 主機板上面的功能有音效、網路等等，我宣告一個IFunction介面來實作SoundEffectFunction、NetworkFunction， 使用方法注入的方式讓主機板取得該功能

  • 屬性注入 主機板的電源有不同的瓦特數，宣告一個IPower來實作不同的電源供應器，利用屬性方式注入

//DI 設計模式

void Main()
{
	//1. 建構子注入
	IPlugin plugin = new VGAPlugin();
	MotherBoard motherBoard = new MotherBoard(plugin);
	motherBoard.Drive();
	
	//2.方法注入
	IFunction function1 = new SoundEffectFunction();
	IFunction funciton2 = new NetworkFunction();
	
	motherBoard.AddFunction(function1);
	motherBoard.AddFunction(funciton2);
	
	motherBoard.ShowFucntion();

	//3.屬性注入
	IPower power = new SuperPower(2_000);
	motherBoard.power = power ; 
	motherBoard.ShowPower();
	
}

// You can define other methods, fields, classes and namespaces here

//1. 建構子注入
public class MotherBoard
{
	private IPlugin _plugin;


	public MotherBoard(IPlugin plugin)
	{
		if (plugin == null)
		{
			throw new ArgumentNullException(nameof(plugin));
		}

		_plugin = plugin;
	}

	public void Drive()
	{
		_plugin.Execute();
	}

	//2.方法注入
	private List<IFunction> functionList;
	public void AddFunction(IFunction function)
	{
		if (this.functionList is null)
		{
			this.functionList = new List<IFunction>();
		}

		this.functionList.Add(function);
	}

	public void ShowFucntion()
	{
		foreach (IFunction function in functionList)
		{
			function.Feature();
		}
	}

	//3.屬性注入
	public IPower power {set; get;}

	public void ShowPower()
	{
		Console.WriteLine($"Power {power.Power} watt"); 
	}
	
}


//介面IPlugin
public interface IPlugin 
{
	public void Execute() ;
}

//VGA介面實作
public class VGAPlugin : IPlugin
{
	public void Execute()
	{
		Console.WriteLine("Plugin VGA "); 
	}
}

//介面:IFunction
public interface IFunction 
{
	public void Feature();
};

public class SoundEffectFunction : IFunction
{
	public void Feature()
	{
		Console.WriteLine("audio effect enable");
	}
}

public class NetworkFunction : IFunction
{
	public void Feature()
	{
		Console.WriteLine("Network enable");
	}
}

//介面:IPower
public interface IPower 
{
	 int Power {get ;  set ;} 
}

public class SuperPower : IPower
{
	public int Power { get; protected set; }

	int IPower.Power   // Explicit implementation of the interface
	{
		get => Power;
		set => Power = value;
	}

	public SuperPower(int power) 
	{
		this.Power = power ;
		
	}
	 
}

參考

  1. https://medium.com/wenchin-rolls-around/淺入淺出-dependency-injection-ea672ba033ca
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