Laravel 服務容器實例教學之深入理解控制反轉（IoC）與依賴注入（DI）

這篇文章介紹的內容是關於Laravel 服務容器實例教程之深入理解控制反轉（IoC）和依賴注入（DI），有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下

友情提示：本文有點長，但絕對都是乾貨，請耐心讀完，必有收穫！

容器，字面上理解就是裝東西的東西。常見的變數、物件屬性等都可以算是容器。容器能夠裝什麼，全部取決於你對容器的定義。當然，有這樣一種容器，它存放的不是文字、數值，而是物件、物件的描述（類別、介面）或是提供物件的回調，透過這種容器，我們得以實現許多高階的功能，其中最常提到的，就是「解耦」 、「依賴注入（DI）」。本文就從這裡開始。

IoC 容器—— Laravel 的核心

Laravel 的核心是一個IoC 容器，根據文檔，稱其為“服務容器”，顧名思義，該容器提供了整個框架中需要的一系列服務。作為初學者，很多人會在這一個概念上犯錯，因此，我打算從一些基礎的內容開始講解，透過理解物件導向開發中依賴的產生和解決方法，來逐漸揭開「依賴注入」的面紗，逐漸理解這神奇的設計理念。

本文一大半內容都是透過舉例來讓讀者去理解什麼是 IoC（控制反轉） 和 DI（依賴注入），透過理解這些概念，來更加深入。更多關於 laravel 服務容器的用法建議閱讀文件即可。

IoC 容器誕生的故事

講解 IoC 容器有很多的文章，我之前也寫過。但現在我打算利用當下的靈感重新來過，那就開始吧。

超人與超能力，依賴的產生

物件導向編程，有以下幾樣東西無時不刻的接觸：介面、類別還有物件。這其中，介面是類別的原型，一個類別必須遵守其實現的介面；物件則是一個類別實例化後的產物，我們稱之為一個實例。當然這樣說肯定不利於理解，我們就實際的寫點中看不中用的程式碼輔助學習。

怪物橫行的世界，總歸需要點超級人物來擺平。

我們把一個「超人」當作一個類，

class Superman {}

我們可以想像，一個超人誕生的時候肯定擁有至少一個超能力，這個超能力也可以抽象為一個對象，為這個物件定義一個描述他的類別吧。一個超能力肯定有多種屬性、（操作）方法，這個盡情的想像，但是目前我們先大致定義一個只有屬性的“超能力”，至於能幹啥，我們以後再豐富：

class Power {
   /**
    * 能力值
    */
   protected $ability;

   /**
    * 能力范围或距离
    */
   protected $range;

   public function __construct($ability, $range)
   {
       $this->ability = $ability;
       $this->range = $range;
   }
}

這時候我們回過頭，修改一下之前的「超人」類，讓一個「超人」創建的時候被賦予一個超能力：

class Superman
{
   protected $power;

   public function __construct()
   {
       $this->power = new Power(999, 100);
   }
}

這樣的話，當我們創建一個「超人」實例的時候，同時也創造了一個「超能力」的實例，但是，我們看到了一點，「超人」和「超能力」之間不可避免的產生了一個依賴。

所謂“依賴”，就是 “我若依賴你，我就不能離開你”。

在一個貫徹物件導向程式設計的專案中，這樣的依賴隨處可見。少量的依賴並不會有太過直覺的影響，我們隨著這個例子逐漸鋪開，讓大家慢慢意識到，當依賴達到一個量級時，是怎樣一番噩夢般的體驗。當然，我也會自然而然的敘述如何解決問題。

一堆亂麻－ 可怕的依賴

之前的例子中，超能力類別實例化後是一個具體的超能力，但是我們知道，超人的超能力是多元化的，每種超能力的方法、屬性都有不小的差異，沒辦法透過一種類別描述完全。我們現在進行修改，我們假設超人可以有以下多種超能力：

飛行，屬性有：飛行速度、持續飛行時間

蠻力，屬性有：力量值

能量彈，屬性有：傷害值、射擊距離、同時射擊個數

我們創建瞭如下類：

class Flight
{
   protected $speed;
   protected $holdtime;
   public function __construct($speed, $holdtime) {}
}

class Force
{
   protected $force;
   public function __construct($force) {}
}

class Shot
{
   protected $atk;
   protected $range;
   protected $limit;
   public function __construct($atk, $range, $limit) {}
}

為了省事兒我沒有詳細寫出 __construct() 這個建構函數的全部，只寫了需要傳遞的參數。

好了，這下我們的超人有點「忙」了。在超人初始化的時候，我們會根據需要來實例化其擁有的超能力嗎，大致如下：

class Superman
{
   protected $power;

   public function __construct()
   {
       $this->power = new Fight(9, 100);
       // $this->power = new Force(45);
       // $this->power = new Shot(99, 50, 2);
       /*
       $this->power = array(
           new Force(45),
           new Shot(99, 50, 2)
       );
       */
   }
}

我們需要自己手動的在構造函數內（或其他方法裡）實例化一系列需要的類，這樣並不好。可以想像，假如需求變更（不同的怪物橫行地球），需要更多的有針對性的新的超能力，或者需要變更超能力的方法，我們必須 重新改造 超人。換句話說就是，改變超能力的同時，我還得重新製造個超人。效率太低了！新超人還沒創造完成世界早已被毀滅。

这时，灵机一动的人想到：为什么不可以这样呢？超人的能力可以被随时更换，只需要添加或者更新一个芯片或者其他装置啥的（想到钢铁侠没）。这样的话就不要整个重新来过了。

对，就是这样的。

我们不应该手动在 “超人” 类中固化了他的 “超能力” 初始化的行为，而转由外部负责，由外部创造超能力模组、装置或者芯片等（我们后面统一称为 “模组”），植入超人体内的某一个接口，这个接口是一个既定的，只要这个 “模组” 满足这个接口的装置都可以被超人所利用，可以提升、增加超人的某一种能力。这种由外部负责其依赖需求的行为，我们可以称其为 “控制反转（IoC）”。

工厂模式，依赖转移！

当然，实现控制反转的方法有几种。在这之前，不如我们先了解一些好玩的东西。

我们可以想到，组件、工具（或者超人的模组），是一种可被生产的玩意儿，生产的地方当然是 “工厂（Factory）”，于是有人就提出了这样一种模式： 工厂模式。

工厂模式，顾名思义，就是一个类所依赖的外部事物的实例，都可以被一个或多个 “工厂” 创建的这样一种开发模式，就是 “工厂模式”。

我们为了给超人制造超能力模组，我们创建了一个工厂，它可以制造各种各样的模组，且仅需要通过一个方法：

class SuperModuleFactory
{
   public function makeModule($moduleName, $options)
   {
       switch ($moduleName) {
           case 'Fight': 
               return new Fight($options[0], $options[1]);
           case 'Force': 
               return new Force($options[0]);
           case 'Shot': 
               return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
       }
   }
}

这时候，超人 创建之初就可以使用这个工厂！

class Superman
{
   protected $power;

   public function __construct()
   {
       // 初始化工厂
       $factory = new SuperModuleFactory;

       // 通过工厂提供的方法制造需要的模块
       $this->power = $factory->makeModule('Fight', [9, 100]);
       // $this->power = $factory->makeModule('Force', [45]);
       // $this->power = $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2]);
       /*
       $this->power = array(
           $factory->makeModule('Force', [45]),
           $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2])
       );
       */
   }
}

可以看得出，我们不再需要在超人初始化之初，去初始化许多第三方类，只需初始化一个工厂类，即可满足需求。但这样似乎和以前区别不大，只是没有那么多 new 关键字。其实我们稍微改造一下这个类，你就明白，工厂类的真正意义和价值了。

class Superman
{
   protected $power;

   public function __construct(array $modules)
   {
       // 初始化工厂
       $factory = new SuperModuleFactory;

       // 通过工厂提供的方法制造需要的模块
       foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) {
           $this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions);
       }
   }
}

// 创建超人
$superman = new Superman([
   'Fight' => [9, 100],
   'Shot' => [99, 50, 2]
]);

现在修改的结果令人满意。现在，“超人” 的创建不再依赖任何一个 “超能力” 的类，我们如若修改了或者增加了新的超能力，只需要针对修改 SuperModuleFactory 即可。扩充超能力的同时不再需要重新编辑超人的类文件，使得我们变得很轻松。但是，这才刚刚开始。

IoC 容器的重要组成 —— 依赖注入

由 “超人” 对 “超能力” 的依赖变成 “超人” 对 “超能力模组工厂” 的依赖后，对付小怪兽们变得更加得心应手。但这也正如你所看到的，依赖并未解除，只是由原来对多个外部的依赖变成了对一个 “工厂” 的依赖。假如工厂出了点麻烦，问题变得就很棘手。

其实大多数情况下，工厂模式已经足够了。工厂模式的缺点就是：接口未知（即没有一个很好的契约模型，关于这个我马上会有解释）、产生对象类型单一。总之就是，还是不够灵活。虽然如此，工厂模式依旧十分优秀，并且适用于绝大多数情况。不过我们为了讲解后面的依赖注入 ，这里就先夸大一下工厂模式的缺陷咯。

我们知道，超人依赖的模组，我们要求有统一的接口，这样才能和超人身上的注入接口对接，最终起到提升超能力的效果。

事实上，我之前说谎了，不仅仅只有一堆小怪兽，还有更多的大怪兽。嘿嘿。额，这时候似乎工厂的生产能力显得有些不足 —— 由于工厂模式下，所有的模组都已经在工厂类中安排好了，如果有新的、高级的模组加入，我们必须修改工厂类（好比增加新的生产线）：

class SuperModuleFactory
{
   public function makeModule($moduleName, $options)
   {
       switch ($moduleName) {
           case 'Fight': 
               return new Fight($options[0], $options[1]);
           case 'Force': 
               return new Force($options[0]);
           case 'Shot': 
               return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
           // case 'more': .......
           // case 'and more': .......
           // case 'and more': .......
           // case 'oh no! its too many!': .......
       }
   }
}

看到没。。。噩梦般的感受！

其实灵感就差一步！你可能会想到更为灵活的办法！对，下一步就是我们今天的主要配角 —— DI （依赖注入）

由于对超能力模组的需求不断增大，我们需要集合整个世界的高智商人才，一起解决问题，不应该仅仅只有几个工厂垄断负责。不过高智商人才们都非常自负，认为自己的想法是对的，创造出的超能力模组没有统一的接口，自然而然无法被正常使用。这时我们需要提出一种契约，这样无论是谁创造出的模组，都符合这样的接口，自然就可被正常使用。

interface SuperModuleInterface
{
   /**
    * 超能力激活方法
    *
    * 任何一个超能力都得有该方法，并拥有一个参数
    *@param array $target 针对目标，可以是一个或多个，自己或他人
    */
   public function activate(array $target);
}

上文中，我们定下了一个接口 （超能力模组的规范、契约），所有被创造的模组必须遵守该规范，才能被生产。

其实，这就是 php 中接口（ interface ）的用处和意义！很多人觉得，为什么 php 需要接口这种东西？难道不是 java 、 C# 之类的语言才有的吗？这么说，只要是一个正常的面向对象编程语言（虽然 php 可以面向过程），都应该具备这一特性。因为一个 对象（object） 本身是由他的模板或者原型 —— 类 （class） ，经过实例化后产生的一个具体事物，而有时候，实现统一种方法且不同功能（或特性）的时候，会存在很多的类（class），这时候就需要有一个契约，让大家编写出可以被随时替换却不会产生影响的接口。这种由编程语言本身提出的硬性规范，会增加更多优秀的特性。

虽然有些绕，但通过我们接下来的实例，大家会慢慢领会接口带来的好处。

这时候，那些提出更好的超能力模组的高智商人才，遵循这个接口，创建了下述（模组）类：

/**
* X-超能量
*/
class XPower implements SuperModuleInterface
{
   public function activate(array $target)
   {
       // 这只是个例子。。具体自行脑补
   }
}

/**
* 终极* （就这么俗）
*/
class UltraBomb implements SuperModuleInterface
{
   public function activate(array $target)
   {
       // 这只是个例子。。具体自行脑补
   }
}

同时，为了防止有些 “砖家” 自作聪明，或者一些叛徒恶意捣蛋，不遵守契约胡乱制造模组，影响超人，我们对超人初始化的方法进行改造：

class Superman
{
   protected $module;

   public function __construct(SuperModuleInterface $module)
   {
       $this->module = $module;
   }
}

改造完毕！现在，当我们初始化 “超人” 类的时候，提供的模组实例必须是一个 SuperModuleInterface 接口的实现。否则就会提示错误。

正是由于超人的创造变得容易，一个超人也就不需要太多的超能力，我们可以创造多个超人，并分别注入需要的超能力模组即可。这样的话，虽然一个超人只有一个超能力，但超人更容易变多，我们也不怕怪兽啦！

现在有人疑惑了，你要讲的依赖注入呢？

其实，上面讲的内容，正是依赖注入。

什么叫做依赖注入？

本文从开头到现在提到的一系列依赖，只要不是由内部生产（比如初始化、构造函数 __construct 中通过工厂方法、自行手动 new 的），而是由外部以参数或其他形式注入的，都属于依赖注入（DI） 。是不是豁然开朗？事实上，就是这么简单。下面就是一个典型的依赖注入：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;
// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);

关于依赖注入这个本文的主要配角，也就这么多需要讲的。理解了依赖注入，我们就可以继续深入问题。慢慢走近今天的主角……

更为先进的工厂 —— IoC 容器

刚刚列了一段代码：

$superModule = new XPower;
$superMan = new Superman($superModule);

读者应该看出来了，手动的创建了一个超能力模组、手动的创建超人并注入了刚刚创建超能力模组。呵呵，手动。

现代社会，应该是高效率的生产，干净的车间，完美的自动化装配。

一群怪兽来了，如此低效率产出超人是不现实，我们需要自动化 —— 最多一条指令，千军万马来相见。我们需要一种高级的生产车间，我们只需要向生产车间提交一个脚本，工厂便能够通过指令自动化生产。这种更为高级的工厂，就是工厂模式的升华 —— IoC 容器。

class Container
{
   protected $binds;

   protected $instances;

   public function bind($abstract, $concrete)
   {
       if ($concrete instanceof Closure) {
           $this->binds[$abstract] = $concrete;
       } else {
           $this->instances[$abstract] = $concrete;
       }
   }

   public function make($abstract, $parameters = [])
   {
       if (isset($this->instances[$abstract])) {
           return $this->instances[$abstract];
       }

       array_unshift($parameters, $this);

       return call_user_func_array($this->binds[$abstract], $parameters);
   }
}

这时候，一个十分粗糙的容器就诞生了。现在的确很简陋，但不妨碍我们进一步提升他。先着眼现在，看看这个容器如何使用吧！

// 创建一个容器（后面称作超级工厂）
$container = new Container;

// 向该 超级工厂添加超人的生产脚本
$container->bind('superman', function($container, $moduleName) {
   return new Superman($container->make($moduleName));
});

// 向该 超级工厂添加超能力模组的生产脚本
$container->bind('xpower', function($container) {
   return new XPower;
});

// 同上
$container->bind('ultrabomb', function($container) {
   return new UltraBomb;
});

// ****************** 华丽丽的分割线 **********************
// 开始启动生产
$superman_1 = $container->make('superman', 'xpower');
$superman_2 = $container->make('superman', 'ultrabomb');
$superman_3 = $container->make('superman', 'xpower');
// ...随意添加

看到没？通过最初的 绑定（bind） 操作，我们向 超级工厂 注册了一些生产脚本，这些生产脚本在生产指令下达之时便会执行。发现没有？我们彻底的解除了 超人 与 超能力模组 的依赖关系，更重要的是，容器类也丝毫没有和他们产生任何依赖！我们通过注册、绑定的方式向容器中添加一段可以被执行的回调（可以是匿名函数、非匿名函数、类的方法）作为生产一个类的实例的 脚本 ，只有在真正的 生产（make） 操作被调用执行时，才会触发。

这样一种方式，使得我们更容易在创建一个实例的同时解决其依赖关系，并且更加灵活。当有新的需求，只需另外绑定一个“生产脚本”即可。

实际上，真正的 IoC 容器更为高级。我们现在的例子中，还是需要手动提供超人所需要的模组参数，但真正的 IoC 容器会根据类的依赖需求，自动在注册、绑定的一堆实例中搜寻符合的依赖需求，并自动注入到构造函数参数中去。Laravel 框架的服务容器正是这么做的。实现这种功能其实理论上并不麻烦，但我并不会在本文中写出，因为……我懒得写。

不过我告诉大家，这种自动搜寻依赖需求的功能，是通过反射（Reflection）实现的，恰好的，php 完美的支持反射机制！关于反射，php 官方文档有详细的资料，并且中文翻译基本覆盖，足够学习和研究：

http://php.net/manual/zh/book.reflection.php

现在，到目前为止，我们已经不再惧怕怪兽们了。高智商人才集思广益，井井有条，根据接口契约创造规范的超能力模组。超人开始批量产出。最终，人人都是超人，你也可以是哦！

重新审视 Laravel 的核心

现在，我们开始慢慢解读 Laravel 的核心。其实，Laravel 的核心就是一个 IoC 容器，也恰好是我之前所说的高级的 IoC 容器。

可以说，Laravel 的核心本身十分轻量，并没有什么很神奇很实质性的应用功能。很多人用到的各种功能模块比如 Route（路由）、Eloquent ORM（数据库 ORM 组件）、Request（请求）以及 Response（响应）等等等等，实际上都是与核心无关的类模块提供的，这些类从注册到实例化，最终被你所使用，其实都是 Laravel 的服务容器负责的。

我们以大家最常见的 Route 类作为例子。大家可能经常见到路由定义是这样的：

Route::get('/', function() {
   // bla bla bla...
});

实际上， Route 类被定义在这个命名空间：Illuminate\Routing\Router，文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php。

我们通过打开发现，这个类的这一系列方法，如 get，post，any 等都不是静态（static）方法，这是怎么一回事儿？不要急，我们继续。

服务提供者

我们在前文介绍 IoC 容器的部分中，提到了，一个类需要绑定、注册至容器中，才能被“制造”。

对，一个类要被容器所能够提取，必须要先注册至这个容器。既然 Laravel 称这个容器叫做服务容器，那么我们需要某个服务，就得先注册、绑定这个服务到容器，那么提供服务并绑定服务至容器的东西，就是服务提供者（Service Provider）。

虽然，绑定一个类到容器不一定非要通过服务提供者。

但是，我们知道，有时候我们的类、模块会有需要其他类和组件的情况，为了保证初始化阶段不会出现所需要的模块和组件没有注册的情况，Laravel 将注册和初始化行为进行拆分，注册的时候就只能注册，初始化的时候就是初始化。拆分后的产物就是现在的服务提供者。

服务提供者主要分为两个部分，register（注册） 和 boot（引导、初始化），具体参考文档。register 负责进行向容器注册“脚本”，但要注意注册部分不要有对未知事物的依赖，如果有，就要移步至 boot 部分。

门面（Facade）

我们现在解答之前关于 Route 的方法为何能以静态方法访问的问题。实际上这个问题文档上有写，简单说来就是模拟一个类，提供一个静态魔术方法__callStatic，并将该静态方法映射到真正的方法上。

我们使用的 Route 类实际上是 Illuminate\Support\Facades\Route 通过 class_alias() 函数创造的别名而已，这个类被定义在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php 。

我们打开文件一看……诶？怎么只有这么简单的一段代码呢？

<?php 
   namespace Illuminate\Support\Facades;

   /**
    * @see \Illuminate\Routing\Router
    */
   class Route extends Facade {

       /**
        * Get the registered name of the component.
        *
        * @return string
        */
       protected static function getFacadeAccessor()
       {
           return &#39;router&#39;;
       }

}

其实仔细看，会发现这个类继承了一个叫做 Facade 的类，到这里谜底差不多要解开了。

上述简单的定义中，我们看到了 getFacadeAccessor 方法返回了一个 route，这是什么意思呢？事实上，这个值被一个 ServiceProvider 注册过，大家应该知道注册了个什么，当然是那个真正的路由类！

有人会问，Facade 是怎么实现的。我并不想说得太细，一个是我懒，另一个原因就是，自己发现一些东西更容易理解，并不容易忘记。很多细节我已经说了，建议大家自行去研究。

本文整理自：https://www.insp.top/article/learn-laravel-container

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