聊聊Angular 依賴注入體系中的基本概念

這篇文章帶大家聊聊Angular，介紹一下依賴注入的基本概念，希望對大家有幫助！

作為「為大型前端專案」而設計的前端框架，Angular 其實有許多值得參考和學習的設計，本系列主要用於研究這些設計和功能的實現原理。本文主要圍繞在 Angular 中的最大特點──依賴注入，首先來介紹一些 Angular 依賴注入系統中的基本概念。

依賴注入

既然要介紹 Angular 框架的依賴注入設計，那麼先鋪墊一下依賴注入的基本概念。我們常常會搞混依賴倒置原則（DIP）、控制反轉（IoC）、依賴注入（DI）這幾個概念，因此這裡會先簡單介紹一下。 【相關教學推薦：《angular教學》】

依賴倒置原則、控制反轉、依賴注入

低耦合、高內聚大概是每個系統的設計目標之一，而為此產生了許多的設計模式和理念，其中便包括依賴倒置原則、控制反轉的設計思想。

(1) 依賴倒置原則（DIP）。

依賴倒置原則的原始定義為：

• 高層模組不應該依賴低層模組，兩者都應該依賴其抽象；
• #抽像不應該依賴細節，細節應該依賴抽象。

簡單來說就是：模組間不應該直接依賴對方，應該依賴一個抽象的規則（介面或時抽象類別）。

(2) 控制反轉（IoC）。

控制反轉的定義為：模組間的依賴關係從程式內部提到外部來實例化管理。即物件在被創建的時候，由一個調控系統內所有物件的外界實體控制，並將其所依賴的物件的引用傳遞(注入)給它。

實現控制反轉主要有兩種方式：

• 依賴注入：被動的接收依賴物件
• 依賴查找：主動索取依賴的物件

(3) 依賴注入。

依賴注入，是控制反轉的最常見的一種技術。

依賴倒置和控制反轉兩者相輔相成，常常可以一起使用，可有效降低模組間的耦合。

Angular 中的依賴注入

在Angular 中，同樣使用了依賴注入的技術，DI 框架會在實例化某個類別時，向其提供這個類別所聲明的依賴項（依賴項：指當類別需要執行其功能時，所需要的服務或物件）。

Angular 中的依賴注入基本上是圍繞著元件或是模組展開的，主要用於為新建的元件提供依賴。

Angular 中主要的依賴注入機制是注入器機制：

• 應用程式中所需的任何依賴，都必須使用該應用程式的注入器來註冊一個提供者，以便注入器可以使用這個提供者來創建新實例
• Angular 會在啟動過程中，創建全應用級注入器以及所需的其它注入器

這裡面主要涉及兩個概念，分別是Injector 注入器和Provider 提供者，我們來看看。

Injector 注入器

Injector 注入器用於建立依賴，會維護一個容器來管理這些依賴，並盡可能地重複使用它們。注入器會提供依賴的一個單例，並把這個單例物件注入到多個元件中。

顯然，作為一個用來建立、管理、維護依賴的容器，注入器的功能很簡單：建立依賴實例、取得依賴實例、管理依賴實例。我們也可以從抽象類別Injector的原始碼中看出來：

export abstract class Injector {
  // 找不到依赖
  static THROW_IF_NOT_FOUND = THROW_IF_NOT_FOUND;
  // NullInjector 是树的顶部
  // 如果你在树中向上走了很远，以至于要在 NullInjector 中寻找服务，那么将收到错误消息，或者对于 @Optional()，返回 null
  static NULL: Injector = new NullInjector();

  // 根据提供的 Token 从 Injector 检索实例
  abstract get<T>(
    token: Type<T> | AbstractType<T> | InjectionToken<T>,
    notFoundValue?: T,
    flags?: InjectFlags
  ): T;

  // 创建一个新的 Injector 实例，该实例提供一个或多个依赖项
  static create(options: {
    providers: StaticProvider[];
    parent?: Injector;
    name?: string;
  }): Injector;

  // ɵɵdefineInjectable 用于构造一个 InjectableDef
  // 它定义 DI 系统将如何构造 Token，并且在哪些 Injector 中可用
  static ɵprov = ɵɵdefineInjectable({
    token: Injector,
    providedIn: "any" as any,
    // ɵɵinject 生成的指令：从当前活动的 Injector 注入 Token
    factory: () => ɵɵinject(INJECTOR),
  });

  static __NG_ELEMENT_ID__ = InjectorMarkers.Injector;
}

#也就是說，我們可以將需要共享的依賴實例加入註入器中，並透過Token 查詢和檢索注入器來取得對應的依賴實例。

要注意的是，Angular 中的注入器是分層的，因此尋找依賴的過程也是向上遍歷注入器樹的過程。

這是因為在 Angular 中，應用是以模組的方式組織的，具體可以參考5.模組化組織篇。一般來說，頁面的 DOM 是以html作為根節點的樹狀結構，以此為基礎，Angular 應用中的元件和模組也是與之相伴的樹狀結構。

而注入器服務於元件和模組，同樣是掛載與模組和組織上的樹狀結構。因此，Injector 也劃分為模組和組件級別，可分別為組件和模組提供依賴的具體實例。注入器是可繼承的，這意味著如果指定的注入器無法解析某個依賴，它就會請求父注入器來解析它，我們同樣可以從上面的建立注入器程式碼中看到：

// 创建一个新的 Injector 实例，可传入 parent 父注入器
static create(options: {providers: StaticProvider[], parent?: Injector, name?: string}): Injector;

在某个注入器的范围内，服务是单例的。也就是说，在指定的注入器中最多只有某个服务的最多一个实例。如果不希望在所有地方都使用该服务的同一个实例，则可以通过注册多个注入器、并按照需要关联到组件和模块中的方式，来按需共享某个服务依赖的实例。

我们可以看到创建一个新的Injector实例时，传入的参数包括Provider，这是因为Injector不会直接创建依赖，而是通过Provider来完成的。每个注入器会维护一个提供者的列表，并根据组件或其它服务的需要，用它们来提供服务的实例。

Provider 提供者

Provider 提供者用来告诉注入器应该如何获取或创建依赖，要想让注入器能够创建服务（或提供其它类型的依赖），必须使用某个提供者配置好注入器。

一个提供者对象定义了如何获取与 DI 令牌（token） 相关联的可注入依赖，而注入器会使用这个提供者来创建它所依赖的那些类的实例。

关于 DI 令牌：

• 当使用提供者配置注入器时，就会把提供者和一个 DI 令牌关联起来；
• 注入器维护一个内部令牌-提供者的映射表，当请求一个依赖项时就会引用它，令牌就是这个映射表的键。

提供者的类型很多，从官方文档中可以阅读它们的具体定义：

export type Provider =
  | TypeProvider
  | ValueProvider
  | ClassProvider
  | ConstructorProvider
  | ExistingProvider
  | FactoryProvider
  | any[];

提供者的解析过程如下：

function resolveReflectiveFactory(
  provider: NormalizedProvider
): ResolvedReflectiveFactory {
  let factoryFn: Function;
  let resolvedDeps: ReflectiveDependency[];
  if (provider.useClass) {
    // 使用类来提供依赖
    const useClass = resolveForwardRef(provider.useClass);
    factoryFn = reflector.factory(useClass);
    resolvedDeps = _dependenciesFor(useClass);
  } else if (provider.useExisting) {
    // 使用已有依赖
    factoryFn = (aliasInstance: any) => aliasInstance;
    // 从根据 token 获取具体的依赖
    resolvedDeps = [
      ReflectiveDependency.fromKey(ReflectiveKey.get(provider.useExisting)),
    ];
  } else if (provider.useFactory) {
    // 使用工厂方法提供依赖
    factoryFn = provider.useFactory;
    resolvedDeps = constructDependencies(provider.useFactory, provider.deps);
  } else {
    // 使用提供者具体的值作为依赖
    factoryFn = () => provider.useValue;
    resolvedDeps = _EMPTY_LIST;
  }
  //
  return new ResolvedReflectiveFactory(factoryFn, resolvedDeps);
}

根据不同类型的提供者，通过解析之后，得到由注入器 Injector 使用的提供者的内部解析表示形式：

export interface ResolvedReflectiveProvider {
  // 键，包括系统范围内的唯一 id，以及一个 token
  key: ReflectiveKey;
  // 可以返回由键表示的对象的实例的工厂函数
  resolvedFactories: ResolvedReflectiveFactory[];
  // 指示提供者是多提供者，还是常规提供者
  multiProvider: boolean;
}

提供者可以是服务类ClassProvider本身，如果把服务类指定为提供者令牌，那么注入器的默认行为是用new来实例化那个类。

Angular 中的依赖注入服务

在 Angular 中，服务就是一个带有@Injectable装饰器的类，它封装了可以在应用程序中复用的非 UI 逻辑和代码。Angular 把组件和服务分开，是为了增进模块化程度和可复用性。

用@Injectable标记一个类，以确保编译器将在注入类时生成必要的元数据（元数据在 Angular 中也是很重要的一部分），以创建类的依赖项。

@Injectable装饰器的类会在编译之后，得到 Angular 可注入对象：

// 根据其 Injectable 元数据，编译 Angular 可注入对象，并对结果进行修补
export function compileInjectable(type: Type<any>, srcMeta?: Injectable): void {
  // 该编译过程依赖 @angular/compiler
  // 可参考编译器中的 compileFactoryFunction compileInjectable 实现
}

Angular 中可注入对象（InjectableDef）定义 DI 系统将如何构造 token 令牌，以及在哪些注入器（如果有）中可用：

export interface ɵɵInjectableDef<T> {
  // 指定给定类型属于特定注入器，包括 root/platform/any/null 以及特定的 NgModule
  providedIn: InjectorType<any> | "root" | "platform" | "any" | null;
  // 此定义所属的令牌
  token: unknown;
  // 要执行以创建可注入实例的工厂方法
  factory: (t?: Type<any>) => T;
  // 在没有显式注入器的情况下，存储可注入实例的位置
  value: T | undefined;
}

使用@Injectable()的providedIn时，优化工具可以进行 Tree-shaking 优化，从而删除应用程序中未使用的服务，以减小捆绑包尺寸。

总结

本文简单介绍了在 Angular 依赖注入体系中比较关键的几个概念，主要包括Injector、Provider和Injectable。

对于注入器、提供者和可注入服务，我们可以简单地这样理解：

• 注入器用于创建依赖，会维护一个容器来管理这些依赖，并尽可能地复用它们。

• 一个注入器中的依赖服务，只有一个实例。

• 注入器需要使用提供者来管理依赖，并通过 token（DI 令牌）来进行关联。

• 提供者用于高速注入器应该如何获取或创建依赖。

• 可注入服务类会根据元数据编译后，得到可注入对象，该对象可用于创建实例。

更多编程相关知识，请访问：编程入门！！

以上是聊聊Angular 依賴注入體系中的基本概念的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！