Java 中的依赖注入模式：通过松耦合提高可维护性

大约 3 分钟

也称为

控制反转 (IoC)
依赖倒置

依赖注入设计模式的意图

将对象依赖的创建与使用解耦，从而实现更灵活和可测试的代码。

依赖注入模式的详细解释及真实世界示例

真实世界示例

想象一家高档餐厅，厨师需要各种食材来烹饪菜肴。厨师不会亲自去不同的供应商那里获取每种食材，而是由一个值得信赖的供应商每天提供所有需要的鲜货。这使得厨师可以专注于烹饪，而不必担心食材的来源。
在依赖注入设计模式中，值得信赖的供应商充当“注入器”，为厨师（对象）提供必要的依赖项（食材）。然后，厨师可以使用这些依赖项，而无需了解它们的来源，确保了依赖项创建和使用之间的清晰分离。这种设置提高了厨房的效率、灵活性和可维护性，就像在软件系统中一样。

通俗地讲

依赖注入将客户依赖项的创建与客户自身的行为分离。

维基百科说

在软件工程中，依赖注入是一种技术，其中一个对象接收它所依赖的其他对象。这些其他对象被称为依赖项。

Java 中依赖注入模式的编程示例

老巫师喜欢偶尔装满他的烟斗并抽烟草。然而，他不想只依赖一个烟草品牌，而是希望能够随意享受所有品牌。

首先，让我们介绍Tobacco接口和具体的品牌。


@Slf4j
public abstract class Tobacco {

    public void smoke(Wizard wizard) {
        LOGGER.info("{} smoking {}", wizard.getClass().getSimpleName(),
                this.getClass().getSimpleName());
    }
}

public class SecondBreakfastTobacco extends Tobacco {
}

public class RivendellTobacco extends Tobacco {
}

public class OldTobyTobacco extends Tobacco {
}

接下来是Wizard类层次结构。

public interface Wizard {

    void smoke();
}

public class AdvancedWizard implements Wizard {

    private final Tobacco tobacco;

    public AdvancedWizard(Tobacco tobacco) {
        this.tobacco = tobacco;
    }

    @Override
    public void smoke() {
        tobacco.smoke(this);
    }
}

最后，我们可以展示为老巫师提供任何品牌的烟草是多么容易。

public static void main(String[] args) {
    var simpleWizard = new SimpleWizard();
    simpleWizard.smoke();

    var advancedWizard = new AdvancedWizard(new SecondBreakfastTobacco());
    advancedWizard.smoke();

    var advancedSorceress = new AdvancedSorceress();
    advancedSorceress.setTobacco(new SecondBreakfastTobacco());
    advancedSorceress.smoke();

    var injector = Guice.createInjector(new TobaccoModule());
    var guiceWizard = injector.getInstance(GuiceWizard.class);
    guiceWizard.smoke();
}

程序输出

11:54:05.205 [main] INFO com.iluwatar.dependency.injection.Tobacco -- SimpleWizard smoking OldTobyTobacco
11:54:05.207 [main] INFO com.iluwatar.dependency.injection.Tobacco -- AdvancedWizard smoking SecondBreakfastTobacco
11:54:05.207 [main] INFO com.iluwatar.dependency.injection.Tobacco -- AdvancedSorceress smoking SecondBreakfastTobacco
11:54:05.308 [main] INFO com.iluwatar.dependency.injection.Tobacco -- GuiceWizard smoking RivendellTobacco

依赖注入模式的详细解释及真实世界示例

何时在 Java 中使用依赖注入模式

当旨在减少类之间的耦合并提高应用程序的模块化时。
在对象创建过程很复杂或应该与类使用分离的情况下。
在需要更轻松地进行单元测试的应用程序中，允许对依赖项进行模拟或存根。
在管理对象生命周期和依赖项的框架或库中，例如 Spring 或 Jakarta EE（以前称为 Java EE）。

Java 中依赖注入模式的真实世界应用

Spring、Jakarta EE 和 Google Guice 等框架广泛使用依赖注入 (DI) 来管理组件生命周期和依赖项。
需要灵活架构且组件易于互换的桌面和 Web 应用程序。

依赖注入模式的优缺点

优点

增强模块化和关注点分离。
通过允许轻松模拟依赖项来简化单元测试。
通过促进松耦合来提高灵活性 and 可维护性。

权衡

可能会在配置中引入复杂性，尤其是在大型项目中。
可能会增加不熟悉依赖注入模式或框架的开发人员的学习曲线。
需要仔细管理对象生命周期和作用域。

工厂方法和抽象工厂：用于创建 DI 机制将注入的实例。
服务定位器：一种替代 DI 的方法，用于定位服务或组件，但它不像 DI 那样有效地解耦查找过程。
单例：通常与 DI 结合使用，以在整个应用程序中提供服务的单个实例。