面向對象中的依賴注入概念本質上是否與面向過程中的模塊導入一致的?
或者換個比較實際點的例子來說,使用spring進行應用層面的依賴注入(repository注入service,service注入controller)與c中include一個模塊的頭文件是否在本質上是一致的。如果一致的,那麼能不能這麼說,從應用層面上來看,spring的依賴注入實際就是面向過程的,因為所有層上的介面都是不具備狀態的?
瀉藥,兩者不同。
依賴注入(Dependency Injection,簡稱DI)體現著控制反轉(Inversion of Control, 簡稱IoC)範式,其與你談的#include具有著本質區別,#include以後,其主動權依然在你的手中,只是#include的東西為你提供了你可以call的東西,然而DI卻不是,而是讓你很舒服的使用,控制權不在你的手中。舉一個簡單通俗的說法(我也忘記這個說法是哪裡看到的了),當你使用#include這樣的方式時,如同你去青樓,做任何事情都是需要主動的,包括付錢什麼的。但是,DI或者IoC這樣的卻不是,你只需要翻一下牌子,然後太監就用轎子把你想要的送到你的卧榻了,然後完事以後,太監就又把那位姑娘抬走。
OK,下面我也舉一些簡單例子來說(代碼的例子來源於:Patterns of Enterprise Application Architecture這本書籍,書籍有點兒老,但是引用垠神博客的一句話來說,great ideas never die)。
class MyMovieListener {
public Movie[] moviesActedBy(String arg) {
List allMovies = finder.findAll();
for (Iterator it = allMovies.iterator(); it.hasNext();) {
Movie movie = (Movie) it.next();
if (!movie.getDirector().equals(arg)) {
it.remove();
}
}
return (Movie[]) allMovies.toArray(new Movie[allMovies.size()]);
}
}
比如這裡有一個MyMovieListener類,含有一個由誰扮演的的方法moviesActedBy。而這些電影的查找核心在於了finder,由它去調用findAll方法。
好了,現在你想將finder獨立出來,那麼你就設計了一個MovieFinder的介面public interface MovieFinder {
List findAll();
}
class MyMovieListener {
public MyMovieListener() {
finder = new ColonDelimitedMovieFinder("moviestest.txt");
}
private MovieFinder finder;
}
一切都很完美,使用Colon符號分割這個movietest的文本,從而找到我需要的東西。然後突然有一天,你想使用XML來做這件事情,或者換了一個符號進行分割,那麼怎麼辦呢?那麼這樣的具體實例化,顯然不是一件好事,而應該由外面的東西(Assembler,如XML文件等)來負責提供必要信息後,我程序裡面自動選擇做什麼事情,至於怎麼做的,你就別管了,你只管翻牌子。這樣以後,將會達到不同的圖例:
通過DI,就變為這樣了而要完成這樣的DI具有多種方式,比如constructor DI, setter DI, interface DI等。如果我的記憶沒錯的話,你說的spring就是settert DI.(很久沒有做Java EE了,所以spring具體方式忘記了,不過DI和IoC的思想讓我記憶頗深)。
那麼,代碼變為這樣了:
class MyMovieLister {
public void setFinder(MovieFinder finder) {
this.finder = finder;
}
private MovieFinder finder;
}
class ColonMovieFinder implements MovieFinder {
public void setFilename(String filename) {
this.filename = filename;
}
// .......
}
然後,通過這樣的方式,你可以在XML文件裡面進行配置
&
&
&
.....&&spring快忘光了,應該大致框架如上所示,具體代碼你應該比我熟,即通過這樣的xml進行插件一樣的插入。
那麼你所需要做的就是去利用ApplicationContext載入這個XML,隨後,通過getBean等方式來做(翻牌子即可,別管框架與容器怎麼來做等)。
而#include則大大不同,如你#include 「MyClass.h",而MyClass.h有很多方法,如DI之前的圖例一般,要做什麼,調用MyClass裡面的方法,請自己動手,一切主動權在你手中。A的構造函數接受介面IB,你注入的時候把B給了A,A這個類就成為了callback。這跟模塊導入是不一樣的。在做IoC的時候,千萬不要把類寫成主動的,他是被動的。倘若你A自己去取了B,這就化神奇為腐朽了。
這跟介面是否具備狀態無關,這也不是什麼面向過程,也無法跟模塊導入類比。他們都是不一樣的。
簡單來說就是,類A依賴於B的一個實例,但是,B又分很多種(B1,B2,B3),這樣,你就得來回修改A中的B為B1/B2/B3,如果碰巧B這組類可以抽象為一個介面IB,就可以使用「依賴於介面,而不依賴於實現」這條設計原則了。A依賴於IB,創建A實例時,把創建的IB實現的實例賦值給A中的IB(這就是注入),這樣就可以保持A類的不變性了。
注入的起始就是個對象指針,你#include可是把整塊代碼覆蓋進去了。
那些年搞不懂的高深術語——依賴倒置?控制反轉?依賴注入?面向介面編程
那些年,空氣中彷彿還能聞到漢唐盛世的餘韻,因此你決不允許自己的臉上有油光,時刻保持活力。然而,你一定曾為這些「高深術語」感到過困擾。也許時至今日,你仍對它們一知半解。不過就在今天,這一切都將徹底改變!我將帶領你以一種全新的高清視角進入奇妙的編程世界,領略涵泳在這些「高深術語」中的活潑潑的地氣,以及翩躚於青萍之末的雲水禪心。
·內聚內聚,通俗的來講,就是自己的東西自己保管,自己的事情自己做。
經典理論告訴我們,程序的兩大要素:一個是數據(data),一個是操作(opration)。而 PASCAL之父Nicklaus Wirth則進一步提出了「程序 = 數據結構 + 演算法」的著名公式。雖然提法上有所差異,但是其根本內涵卻是一致的,微妙的差別在於,「數據 + 操作」是微觀的視域,「數據結構 + 演算法」則是中觀的視域。而在宏觀的視域下,我認為「程序 = 對象 + 消息」。對象是什麼?對象就是保管好自己的東西,做好自己的事情的程序模塊——這就是內聚!傳統的面向過程編程方法由於割裂了數據結構和演算法,使得軟體的內聚性普遍低迷,曾一度引發了軟體危機。試想,大家都自己的東西不好好保管,自己的事情也不好好做,不引發危機才怪呢!當然,對象的內聚只是內聚的一個層次,在不同的尺度下其實都有內聚的要求,比如方法也要講內聚,架構也要講內聚。
《周易·彖傳》中講「乾道變化,各正性命,保合太和,乃利貞」,就是要求每一個個體因循著各自的稟賦而努力成就各自的品性,然後各自保全,彼此和合,最終達成宇宙的完滿狀態。《論語·憲問》中,子路問君子。子曰:「修己以敬。」曰:「如斯而已乎?」曰:「修己以安人」,更是明確的教導我們要不斷提高自身的內聚性,最大限度地減少給他人造成的麻煩,從而達到安人、安百姓、安天下的目標。我想,成長的過程就是一個不斷提升內聚的過程。「自己的東西自己保管,自己的事情自己做」,這些孩提時代的教誨,放到今天仍能讓不少「大人」臉紅不已。太多的人保管不好自己的「東西」,保管不好自己的身體,保管不好自己的婚姻,更保管不好自己如蛛絲般震顫飄蕩的狂亂的心。至於做好自己的事情,則更是惘然,甚至很多人連自己的事情是什麼都搞不清楚,因此渾渾噩噩,飽食終日。內聚,是一個值得我們好好反思的問題。
·依賴·耦合在面向對象編程中,對象自身是內聚的,是保管好自己的數據,完成好自己的操作的,而對外界呈現出自己的狀態和行為。但是,沒有絕對的自力更生,對外開放也是必要的!一個對象,往往需要跟其他對象打交道,既包括獲知其他對象的狀態,也包括仰賴其他對象的行為,而一旦這樣的事情發生時,我們便稱該對象依賴於另一對象。只要兩個對象之間存在一方依賴一方的關係,那麼我們就稱這兩個對象之間存在耦合。 比如媽媽和baby,媽媽要隨時關注baby的睡、醒、困、哭、尿等等狀態,baby則要仰賴媽媽的餵奶、哄睡、換紙尿褲等行為,從程序的意義上說,二者互相依賴,因此也存在耦合。首先要說,耦合是必要的。我們來看以下這個實驗。
【王陽明與山中之花】
View Code
由於王陽明這個對象不依賴山花這個對象,又沒有其他的方式來獲知山花的盛開狀態,所以他要麼選擇不說,要麼瞎說,但不說編譯是通不過,而瞎說作為王陽明來講也是通不過的,所以這個系統是無法成立的。要想系統成立,必須要這樣寫:
public bool AdmireFlowers()
{
return flower.IsBloomed; ;
}
無論這個山花對象是怎麼來的,作為參數傳入還是作為屬性設置、還是在內部構造出來,總之,王陽明與山花之間發生了依賴,二者之間產生了耦合。 當然,這是一個很淺顯的問題。有趣的是王陽明對此事的看法:「你未看花時,花與你同寂;你來看花,花於你則一時分明起來。可見心外無物!」王陽明講的是對的!「心外無物」翻譯技術語言是這樣的:不存在耦合的兩個對象必然拿不到對方的引用!
·耦合度·解耦和耦合的程度就是耦合度,也就是雙方依賴的程度。上文所說的媽媽和baby就是強耦合。而你跟快遞小哥之間則是弱耦合。一般來說耦合度過高並不是一件好事。就拿作為IT精英的你來說吧,上級隨時敦促你的工作進度,新手頻繁地需要你指導問題,隔三差五還需要參加酒局飯局,然後還要天天看領導的臉色、關注老婆的心情,然後你還要關注代碼中的bug 、bug、bug,和需求的變化、變化、變化,都夠焦頭爛額了,還猝不及防的要關注眼睛、頸椎、前列腺和頭髮的狀態,然後你再炒個股,這些加起來大概就是個強耦合了。從某種意義上來說,耦合天生就與自由為敵,無論是其他對象依賴於你,還是你依賴其他對象。比如有人嗜煙、酗酒,你有多依賴它們就有多不自由;比如有人家裡生了七八個娃,還有年邁的父母、岳父母,他們有多依賴你,你就有多不自由。所以老子這樣講:「五音令人耳聾,五色令人目盲,馳騁狩獵令人心發狂,難得之貨令人行妨。」盧梭也是不無悲涼的說「人生而自由,卻又無往而不在枷鎖中」。因此,要想自由,就必須要降低耦合,而這個過程就叫做解耦和。
·依賴倒置(Dependence Inversion Principle)解耦和最重要的原則就是依賴倒置原則:
高層模塊不應該依賴底層模塊,他們都應該依賴抽象。抽象不應該依賴於細節,細節應該依賴於抽象。
《資本論》中都曾闡釋依賴倒轉原則——在商品經濟的萌芽時期,出現了物物交換。假設你要買一個IPhone,賣IPhone的老闆讓你拿一頭豬跟他換,可是你並沒有養豬,你只會編程。所以你找到一位養豬戶,說給他做一個養豬的APP來換他一頭豬,他說換豬可以,但是得用一條金項鏈來換——所以這裡就出現了一連串的對象依賴,從而造成了嚴重的耦合災難。解決這個問題的最好的辦法就是,買賣雙發都依賴於抽象——也就是貨幣——來進行交換,這樣一來耦合度就大為降低了。
再舉一個編程中的依賴倒置的例子。我們知道,在通信中,消息的收發和消息的處理往往密不可分。就一般的通信框架而言,消息的收發通常是已經實現了的,而消息的處理則是需要用戶來自定義完成的。先看一個正向依賴的例子:輕量級通信引擎StriveEngine。tcpServerEngine是StriveEngine.dll提供通信引擎,它發布有一個MessageReceived事件。假設我定義了一個CustomizeHandler類來用於消息處理,那麼CustomizeHandler的內部需要預定tcpServerEngine的MessageReceived事件,因此customizeHandler依賴於tcpServerEngine,這就是一個普通的依賴關係,也就是高層模塊依賴於低層模塊。
而ESFramework通信框架則應用了依賴倒轉原則。ESFramework定義了一個IcustomizeHandler介面,用戶在進行消息處理時,實現該介面,然後將其注入到rapidPassiveEngine客戶端通信引擎之中。
View Code很明顯,相比於上一個例子,這裡的依賴關係變成了rapidPassiveEngine依賴於customizeHandler,也就是說依賴關係倒置了過來,上層模塊不再依賴於底層模塊,而是它們共同依賴於抽象。rapidPassiveEngine依賴的是IcustomizeHandler介面類型的參數,customizeHandler同樣是以實現的介面的方式依賴於IcustomizeHandler——這就是一個依賴倒置的典範。
·控制反轉(Inversion of Control)控制反轉跟依賴倒置是如出一轍的兩個概念,當存在依賴倒置的時候往往也存在著控制反轉。但是控制反轉也有自己的獨特內涵。
首先我們要區分兩個角色,server 跟 Client,也就是服務方和客戶方。提供服務端的一方稱為服務方,請求服務的一方稱為客戶方。我們最熟悉的例子就是分散式應用的C/S架構,服務端和客戶端。其實除此之外,C/S關係處處可見。比如在TCP/IP協議棧中,我們知道,每層協議為上一層提供服務,那麼這裡就是一個C/S關係。當我們使用開發框架時,開發框架就是作為服務方,而我們自己編寫的業務應用就是客戶方。當Client調用server時,這個叫做一般的控制;而當server調用Client時,就是我們所說的控制反轉,同時我們也將這個調用稱為「回調」。控制反轉跟依賴倒置都是一種編程思想,依賴倒置著眼於調用的形式,而控制反轉則著眼於程序流程的控制權。一般來說,程序的控制權屬於server,而一旦控制權交到Client,就叫控制反轉。比如你去下館子,你是Client餐館是server。你點菜,餐館負責做菜,程序流程的控制權屬於server;而如果你去自助餐廳,程序流程的控制權就轉到Client了,也就是控制反轉。
控制反轉的思想體現在諸多領域。比如事件的發布/ 訂閱就是一種控制反轉,GOF設計模式中也多處體現了控制反轉,比如典型的模板方法模式等。而開發框架則是控制反轉思想應用的集中體現。比如之前所舉的ESFramework通信框架的例子,通信引擎回調用戶自定義的消息處理器,這就是一個控制反轉。以及ESFramework回調用戶自定義的群組關係和好友關係,回調用戶自定義的用戶管理器以管理在線用戶相關狀態,回調用戶自定義的登陸驗證處理,等等不一而足。再比如與ESFramework一脈相承的輕量級通信引擎StriveEngine,通過回調用戶自定義的通信協議來實現更加靈活的通信。
由此我們也可以總結出開發框架與類庫的區別:使用開發框架時,框架掌握程序流程的控制權,而使用類庫時,則是應用程序掌握程序流程的控制權。或者說,使用框架時,程序的主循環位於框架中,而使用類庫時,程序的主循環位於應用程序之中。框架會回調應用程序,而類庫則不會回調應用程序。ESFramework和StriveEngine中最主要的對象都以engine來命名,我們也可以看出框架對於程序主循環的控制——它會為你把握方向、眼看前方、輕鬆駕馭!
·依賴注入(Dependency Injection)
依賴注入與依賴倒置、控制反轉的關係仍舊是一本萬殊。依賴注入,就其廣義而言,即是通過「注入」的方式,來獲得依賴。我們知道,A對象依賴於B對象,等價於A對象內部存在對B對象的「調用」,而前提是A對象內部拿到了B對象的引用。B對象的引用的來源無非有以下幾種:A對象內部創建(無論是作為欄位還是作為臨時變數)、構造器注入、屬性注入、方法注入。後面三種方式統稱為「依賴注入」,而第一種方式我也生造了一個名詞,稱為「依賴內生」,二者根本的差異即在於,我所依賴的對象的創建工作是否由我自己來完成。當然,這個是廣義的依賴注入的概念,而我們一般不會這樣來使用。我們通常使用的,是依賴注入的狹義的概念。不過,直接陳述其定義可能會過於詰屈聱牙,我們還是從具體的例子來看。
比如OMCS網路語音視頻框架,它實現了多媒體設備(麥克風、攝像頭、桌面、電子白板)的採集、編碼、網路傳送、解碼、播放(或顯示)等相關的一整套流程,可以快速地開發出視頻聊天系統、視頻會議系統、遠程醫療系統、遠程教育系統、網路監控系統等等基於網路多媒體的應用系統。然而,OMCS直接支持的是通用的語音視頻設備,而在某些系統中,需要使用網路攝像頭或者特殊的視頻採集卡作為視頻源,或者其它的聲音採集設備作為音頻源,OMCS則提供了擴展介面——用戶自己實現這個擴展的介面,然後以「依賴注入」的方式將對象實例注入到OMCS中,從而完成對音、視頻設備的擴展。
「依賴注入」常常用於擴展,尤其是在開發框架的設計中。從某種意義上來說,任何開發框架,天生都是不完整的應用程序。因此,一個優秀的開發框架,不僅要讓開發者能夠重用這些久經考驗的的卓越的解決方案,也要讓開發者能夠向框架中插入自定義的業務邏輯,從而靈活自由地適應特定的業務場景的需要——也就是說要具備良好的可擴展性。比如上面提到的OMCS網路語音視頻框架可應用於音、視頻聊天系統、視頻會議系統、遠程醫療系統、遠程教育系統、網路監控系統等等基於網路多媒體的應用系統;以及ESFramework通信框架能夠應用於即時通訊系統,大型多人在線遊戲、在線網頁遊戲、文件傳送系統、數據採集系統、分散式OA系統等任何需要分散式通信的軟體系統中——這種良好的擴展性都與「依賴注入」的使用密不可分!
·面向介面編程談到最後,「面向介面編程」已經是呼之欲出。無論是依賴倒置、控制反轉、還是依賴注入,都已經蘊含著「面向介面編程」的思想。面向介面,就意味著面向抽象。作為哲學範疇而言,規定性少稱為抽象,規定性多稱為具體。而介面,就是程序中的一種典型的「抽象」的形式。面向抽象,就意味著面向事物的本質規定性,擺脫感性雜多的牽絆,從而把握住「必然」——而這本身就意味著自由,因為自由就是對必然的認識。
也許以上的這段論述太過「哲學」,但是「一本之理」與「萬殊之理」本身就「體用不二」——總結來看,依賴倒置、控制反轉、依賴注入都圍繞著「解耦和」的問題,而同時自始至終又都是「面向介面編程」的方法——因此,「面向介面編程」天生就是「解耦和」的好辦法。由此也印證了從「抽象」到「自由」的這一段範疇的辯證衍化。
「面向對象」與「面向介面」並非兩種不同的方法學,「面向介面」其實是「面向對象」的內在要求,是其一部分內涵的集中表述。我們對於理想軟體的期待常被概括為「高內聚,低耦合」,這也是整個現代軟體開發方法學所追求的目標。面向對象方法學作為現代軟體開發方法學的代表,本身就蘊含著「高內聚,低耦合」的思想精髓,從這個意義上來說,「面向對象」這個表述更加側重於「高內聚」,「面向介面」的表述則更加側重於「低耦合」——不過是同一事物的不同側面罷了。
除此之外,我們也能從「面向介面編程」的思想中得到「世俗」的啟迪——《論語》裡面講,不患無位,患所以立;不患人之不己知,患其不能也——就是教導我們要面向「我有沒有的本事?」、「我有沒有能力?」這樣的介面,而不是面向「我有沒有搞到位子?」、「別人了不了解我?」這樣的具體。依我看,這是莫大的教誨!
依賴注入和控制反轉,好吧這兩個高大上的名詞都是用了幾十年用爛了的技術,所以與面向對象還是面向過程沒有一毛錢關係。
你要說本質上是不是和#include是一樣的,我覺得只能說類比不起恰當而不能說是錯,#include相當於把幾個文件拼接在一起,這顯然和IoC沒有半毛錢關係。但是如果考慮到#include進來的只是一堆函數的聲明,而其實現是在Link的時候再行確定的,本質上來說就是一個靜態聯編和動態聯編的區別了。推薦閱讀: