Java DI 依賴注入示例

依賴注入 (DI) 是一種讓類從外部接收其依賴的技術(shù)。如果類 A 使用類 B，則類 A 依賴于類 B，而 B 是 A 的依賴項(xiàng)。

以下示例顯示了 Java 中的依賴項(xiàng)和 DI 是什么。在第一個(gè)示例中，A 類依賴于 B 類，因?yàn)?B 是 A 的成員。A 和 B 是緊密耦合的。每當(dāng) B 改變時(shí)，A 就必須改變。這種情況稱為硬依賴。

// hard dependency
class A{
    private B b;
 
    public A(){
        this.b = new B();
    }
 
    ...
}

在第二個(gè)例子中，A 仍然依賴于 B，但依賴不是硬編碼的。它通過在構(gòu)造函數(shù)中使用參數(shù)來解耦。如果 A 需要 B 的不同實(shí)現(xiàn)，A 可以使用 B 的不同實(shí)現(xiàn)來構(gòu)造實(shí)例。這導(dǎo)致了 DI 的一個(gè)關(guān)鍵特性：被注入的類應(yīng)該是一個(gè)抽象接口，以便可以將不同的實(shí)現(xiàn)注入到 A。如果 B 的實(shí)現(xiàn)只有一個(gè)，則不需要進(jìn)行 DI。

// dependency injection through constructor
class A{
    private B b;
 
    public A(B b){
        this.b = b;
    }
 
    ...
}

使用依賴注入的好處

DI 的一個(gè)示例用途是數(shù)據(jù)訪問對(duì)象 (DAO)。執(zhí)行 CRUD 操作的類通常需要訪問數(shù)據(jù)庫。使用 DI 向應(yīng)用程序注入 DAO 將應(yīng)用程序?qū)优c數(shù)據(jù)持久層解耦。如果底層數(shù)據(jù)庫發(fā)生變化，只要這些 DAO 實(shí)現(xiàn)相同的接口，應(yīng)用程序類就可以更改為不同的 DAO。另一個(gè)好處是使單元測試更容易。單元測試可以使用偽造的（硬編碼或內(nèi)存中的）DAO 來測試應(yīng)用程序邏輯，而無需擔(dān)心底層數(shù)據(jù)庫訪問。

DI 是流行的 Java 框架（如 Spring 和 Hibernate）中使用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?？蚣懿皇鞘謩?dòng)創(chuàng)建 B 對(duì)象并將其傳遞給 A 的構(gòu)造函數(shù)，而是使用反射來創(chuàng)建依賴對(duì)象并根據(jù)配置將它們注入到適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

一個(gè)展示依賴注入的簡單例子

下面是一個(gè)簡單的例子來說明使用框架時(shí) DI 的樣子以及使用 DI 的兩個(gè)好處。我使用 Guice 框架，但其他框架在幕后以相同的方式工作。

假設(shè)我們有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它有很多部分協(xié)同工作，例如 CPU、內(nèi)存等。 CPU 中有兩種方法。

public interface CPU {
    public void start();
    public int getUsage();
}

CPU 可以是 Intel，

public class Intel implements CPU{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("Intel is started.");
    }
 
    @Override
    public int getUsage() {
        return new Random().nextInt(100);
    }
}

或 AMD。

public class Amd implements CPU {
    @Override
    public void start() {
        System.out.print("Amd is started");
    }
 
    @Override
    public int getUsage() {
        return new Random().nextInt(100);
    }
}

在 Guice 中，通過構(gòu)造函數(shù)注入依賴就像添加 @Inject 注釋一樣簡單。

public class Computer {
    private CPU cpu;
 
    @Inject
    Computer(CPU cpu) {
        this.cpu = cpu;
    }
 
    public void start() {
        cpu.start();
        // start other parts
    }
 
    public boolean isStatusOk() {
        //assuming this random
        if (cpu.getUsage() > 50) {
            return false;
        }
 
        // check other things, such as memory, hard drives.
 
        return true;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Injector injector = Guice.createInjector(new BasicModule());
        Computer computer = injector.getInstance(Computer.class);
        computer.start();
        System.out.println("Status:" + (computer.isStatusOk() ? "OK" : "Not OK"));
    }
}

Guice 使用模塊來配置注入。在此示例中，當(dāng)請(qǐng)求 CPU 時(shí)，模塊將具體的 Intel 綁定到 CPU。

public class BasicModule extends AbstractModule {
    @Override
    protected void configure() {
        bind(CPU.class).to(Intel.class);
    }
}

這樣做的好處是顯而易見的。計(jì)算機(jī)可以在需要時(shí)靈活地使用其他類型的 CPU。此外，如果 CPU 依賴于另一個(gè)類，例如 Cache 或 Clock，我們可以使用相同的方式注入依賴項(xiàng)，而無需耦合這些類。

關(guān)于第二個(gè)好處——讓單元測試更簡單，我們可以做一個(gè)簡單的單元測試來測試 isStatusOk() 方法。在實(shí)際情況下，CPU 使用率可以是基于實(shí)際使用情況的隨機(jī)數(shù)。如果我們想把測試的重點(diǎn)放在方法的其他部分，我們可以模擬 CPU 的使用情況，假設(shè) CPU 使用率沒問題，然后測試其他部分。

public class ComputerTest {
    @Test
    public void testIsStatusOk(){
        CPU cpu = mock(CPU.class);
        // mock cpu usage, so we can focus on testing other part
        when(cpu.getUsage()).thenReturn(10);
        assertTrue(new Computer(cpu).isStatusOk());
    }
}

總之，DI 是為了分離對(duì)象創(chuàng)建和使用的關(guān)注點(diǎn)。DI 解耦類依賴并使單元測試更容易。