依賴注入 DI (Dependency Injection) 是編程領域中一個非常常見的設計模式，它指的是將應用程序所需的依賴關系（如服務或其他組件）通過構造函數參數或屬性自動注入的過程。這樣做的好處是可以減少組件之間的耦合，更容易測試和維護。
我們先舉個簡單的例子，我們有兩個簡單的 A 類和 B 類，在 B 類中依賴了 A 類，我們在 B 類中對它進行實例化，并調用它的方法：
class A {
constructor(name) {
this.name = name;
}
log() {
console.log("name: ", this.name);
}
}
class B {
a = new A("ConardLi");
start() {
this.a.log();
}
}
const b = new B();
b.start();但是這種寫法是非常不靈活的， A 類作為一個依賴項，它的初始化的邏輯被硬編碼到了 B 類中，如果我們想添加或修改其他的依賴項，必須要不斷修改 B 類。
借助依賴注入的設計思想，我們可以將代碼改寫成下面這樣：
class A {
constructor(name) {
this.name = name;
}
log() {
console.log("name: ", this.name);
}
}
class B {
constructor(a) {
this.a = a;
}
start() {
this.a.log();
}
}
const a = new A();
const b = new B(a);
b.start();代碼只做了很小的改動，最核心的變化就是我們將 A 類和 B 的實現完全分離開來了，他們無需再關心依賴的實例化，因為我們將依賴的注入提到的最外側。
這也就是為什么我們常常將依賴注入和控制反轉 IoC (Inversion of Control) 放在一起講，控制反轉即將創建對象的控制權進行轉移，以前創建對象的主動權和創建時機是由自己把控的，而現在這種權力轉移到第三方。
可能在這樣簡單的代碼中我們還看不出來什么好處，但是在大型的代碼庫中，這種設計可以顯著幫助我們減少樣板代碼，創建和連接依賴項的工作由一段程序統一處理，我們無需擔心創建特定類所需的類的實例。
在 JavaScript 的各大框架中，依賴注入的設計模式也發揮著非常重要的作用，在 Angular、Vue.js、Next.js 等框架中都用到了依賴注入的設計模式。
JavaScript 框架中的依賴注入
Angular
在 Angular 中大量應用了依賴注入的設計思想。Angular 使用依賴注入來管理應用的各個部分之間的依賴關系，以及如何將這些依賴關系注入到應用中，例如你可以使用依賴注入來注入服務、組件、指令、管道等。
比如我們現在有個日志打點的工具類，我們可以使用 Injectable 將其指定為可注入對象。
// logger.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
@Injectable({providedIn: 'root'})
export class Logger {
writeCount(count: number) {
console.warn(count);
}
}
然后在組件中使用時，無需進行實例化，直接在 constructor 的參數中就可以取出自動注入好的對象：
// hello-world-di.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { Logger } from '../logger.service';
@Component({
selector: 'hello-world-di',
templateUrl: './hello-world-di.component.html'
})
export class HelloWorldDependencyInjectionComponent {
count = 0;
constructor(private logger: Logger) { }
onLogMe() {
this.logger.writeCount(this.count);
this.count++;
}
}
Vue.js
在 Vue.js 中，provide 和 inject 其實也使用了依賴注入的設計模式。
provide 屬性可以用來在父組件中提供一個值，這個值可以在父組件的所有子組件中注入。
export default {
name: 'Parent',
provide() {
return {
user: this.user
};
},
data() {
return {
user: {
name: 'John',
age: 30
}
};
}
};inject 屬性可以用來在子組件中注入父組件提供的值。
// 子組件
export default {
name: 'Child',
inject: ['user'],
computed: {
userName() {
return this.user.name;
}
}
};
React.js
在 React.js 中，并沒有直接使用依賴注入的地方，不過我們依然可以借助一些第三方庫來實現， 比如我們可以通過 InversifyJS 提供的 injectable decorator 標記 class 是可被注入的。
import { injectable } from "inversify";
export interface IProvider<T> {
provide(): T;
}
@injectable()
export class NameProvider implements IProvider<string> {
provide() {
return "World";
}
}在組件中，我們可以直接調用注入的 provide 方法，而組件內部不用關心它的實現。
import * as React from "react";
import { IProvider } from "./providers";
export class Hello extends React.Component {
private readonly nameProvider: IProvider<string>;
render() {
return <h1>Hello {this.nameProvider.provide()}!</h1>;
}
}
手動實現依賴注入
前面我們提到的 InversifyJS 實際上就是一個專門用來實現依賴注入的工具庫，它主要就由 injectable 、inject 等幾個裝飾器組成的，這么神奇的功能究竟是咋實現的呢，下面我們手動來實現一下。
首先我們來明確一個需求場景，假設我們要使用 Koa 框架開發一個簡單的 Node.js 服務。
在 Koa 中，Controller 用來處理用戶請求和響應，它負責接收用戶的請求，然后調用相應的服務或業務邏輯進行處理，最后將處理結果返回給用戶。Service 用來封裝業務邏輯和數據處理，它負責實現應用程序的核心功能。
Service 通常會被多個 Controller 所調用，它們之間是松散耦合的關系，我們希望用兩裝飾器來實現 Service 的自動依賴注入：
export default class UserController extends Controller {
@Inject
user: UserService;
@UseService
async list(ctx: ThriftContext): Promise<void> {
const user = await this.user.findAll({ id: 1000 });
console.log(1, user);
}
}在實現過程中我們可能會用到兩個非常重要的 API，Metadata Reflection API 以及 Decorator API，我們先分別來回顧一下它們的基礎知識。
Decorator API
裝飾器模式是一種經典的設計模式，其目的是在不修改被裝飾者（如某個函數、某個類等）源碼的前提下，為被裝飾者增加 / 移除某些功能。一些現代編程語言在語法層面提供了對裝飾器模式的支持，并且各語言中的現代框架都大量應用了裝飾器。主要用處分為兩大類：
- 收集用戶定義的類/函數的信息（例如，用于生成路由表，用于實現依賴注入，等等）
- 對用戶定義的類/函數進行增強，增加額外功能
我們目前用的比較多的裝飾器就是 TypeScript 的實驗性裝飾器，以及 ECMAScript 中還處于 legacy 階段的 Decorator API，下面是它的用法：
裝飾類的時候，裝飾器方法一般會接收一個目標類作為參數，下面是一個示例，給類增加靜態屬性、原型方法：
const addField = target => {
target.age = 17;
target.prototype.speak = function () {
console.log('xxx');
};
};
@addField
class People {
}
console.log(People.age);
const a = new People();
a.speak();類屬性裝飾器可以用在類的屬性、方法、get/set 函數中，一般會接收三個參數：
- target：被修飾的類
- name：類成員的名字
- descriptor：屬性描述符，對象會將這個參數傳給 Object.defineProperty
下面是一個示例，可以修改類屬性為只讀：
function readonly(target, name, descriptor) {
descriptor.writable = false;
return descriptor;
}
class Person {
@readonly name = 'person'
}
const person = new Person();
person.name = 'tom'; Metadata Reflection API
Reflect 是 JavaScript 中的一個內置對象，它提供了一組用于操作對象的方法。它與其他內置對象類似，但是它的目的是為了提供一組用于操作對象的通用方法。
Reflect Metadata 是 ES7 的一個提案，它主要用來在聲明的時候添加和讀取元數據。
Reflect.getMetadata('design:type', target, key) 可以用來獲取類 target 中屬性 key 的類型信息：
function Inject() {
return function (target: any, key: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const type = Reflect.getMetadata('design:type', target, key);
console.log(type); // [class Service]
return descriptor;
};
}
export default class WebsiteController extends Controller {
@Inject()
service: Service
// ...
}Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target, key) 可以用來獲取類 target 中屬性 key 的函數參數類型；
Reflect.getMetadata('design:returntype', target, key) 可以用來獲取類 target 中屬性 key 的函數返回值類型。
除能獲取固定的類型信息之外，也可以自定義 MetaData，并在合適的時機獲取它的值，示例如下：
function classDecorator(): ClassDecorator {
return target => {
// 在類上定義元數據，key 為 `classMetaData`，value 為 `a`
Reflect.defineMetadata('classMetaData', 'a', target);
};
}
@classDecorator()
class SomeClass {
}
Reflect.getMetadata('classMetaData', SomeClass); // 'a'好了，有了這些知識，我們就可以手動來實現一個依賴注入裝飾器了。
實現依賴注入
再明確一下我們的需求：在不同服務的 Controller 中共用 Service，使用 Service 時可以自動獲取已注入的 Service 實例，同時 Service 里可以獲取到請求的 Context 信息。
首先我們來實現，Inject 裝飾器：
- 在Controller 中注冊需要用到哪些 Service
- 通過design:type 獲取 Service 的類型信息
- 通過自定義metadata 存儲 Controller 中用到哪些 Service
function Inject(target: any, key: string) {
console.log(`注冊 Controller: ${target} Service: ${key}`);
// 獲取當前 Service 的類型
const serviceClass = Reflect.getMetadata('design:type', target, key);
// 獲取當前 Controller 已經注冊過的 Service List
const serviceList = Reflect.getMetadata(META_KEY_CONTROLLER_SERVICE, target) || [];
// 將當前 Service 進行追加
Reflect.defineMetadata(
META_KEY_CONTROLLER_SERVICE,
[...serviceList, { serviceClass, serviceName: key }],
target
);
}然后是 UseService 裝飾器：
- 在請求過來時取出metadata 中存儲的 Controller 和 Service 對應信息
- 將Service 實例化，并將 Context 傳入 Service
function UseService(target: any, name: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const value = descriptor.value;
descriptor.value = async function (...args: any) {
// 獲取當前請求的 Context
const [ctx] = args;
// 取出當前 Controller 已綁定的 Service
const serviceList = Reflect.getMetadata(META_KEY_CONTROLLER_SERVICE, target) || [];
console.log(serviceList);
for (let i = 0; i < serviceList.length; i++) {
const { serviceClass, serviceName } = serviceList[i];
// 實例化 Service 并綁定 Context
const service = new serviceClass(ctx);
Reflect.set(service, 'ctx', ctx);
// 給當前 Controller 掛載 Service 實例
Reflect.set(target, serviceName, service);
}
return await Promise.resolve(value.apply(this, args));
};
return descriptor;
}好了，接下來就可以愉快的使用了～
export default class UserController extends Controller {
@Inject
user: UserService;
@UseService
async list(ctx: ThriftContext): Promise<void> {
const user = await this.user.findAll();
console.log(1, user);
}
}
