Laravel内核分析-神奇的服务容器

概述

容器,字面上理解就是装东西的东西。

常见的变量、对象属性等都可以算是容器。一个容器能够装什么,全部取决于你对该容器的定义。

当然,有这样一种容器,它存放的不是文本、数值,而是对象、对象的描述(类、接口)或者是提供对象的回调,通过这种容器,我们得以实现许多高级的功能,其中最常提到的,就是 “解耦” 、“依赖注入(DI)”

IoC 容器, laravel 的核心

Laravel 的核心就是一个 IoC 容器称其为“服务容器”,顾名思义,该容器提供了整个框架中需要的一系列服务。

本文一大半内容都是通过举例来让读者去理解什么是 IoC(控制反转)  DI(依赖注入),通过理解这些概念,来更加深入。

 

IoC 容器诞生的故事

超人和超能力,依赖的产生!

面向对象编程,有以下几样东西无时不刻的接触:接口还有对象

这其中,接口是类的原型,一个类必须要遵守其实现的接口;对象则是一个类实例化后的产物,我们称其为一个实例。

 

怪物横行的世界,总归需要点超级人物来摆平

我们把一个“超人”作为一个类

class Superman {}

我们可以想象,一个超人诞生的时候肯定拥有至少一个超能力,

这个超能力也可以抽象为一个对象,为这个对象定义一个描述他的类吧。

一个超能力肯定有多种属性、(操作)方法,这个尽情的想象,但是目前我们先大致定义一个只有属性的“超能力”,至于能干啥,我们以后再丰富:

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;
	}
}

 

这时候我们回过头,修改一下之前的“超人”类,让一个“超人”创建的时候被赋予一个超能力:

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

这样的话,当我们创建一个“超人”实例的时候,同时也创建了一个“超能力”的实例,但是,我们看到了一点,“超人”和“超能力”之间不可避免的产生了一个依赖

 

所谓“依赖”,就是 “我若依赖你,我就不能离开你“

在一个贯彻面向对象编程的项目中,这样的依赖随处可见。少量的依赖并不会有太过直观的影响,我们随着这个例子逐渐铺开,就会慢慢意识到,当依赖达到一个量级时,是怎样一番噩梦般的体验。

一堆乱麻 —— 可怕的依赖

之前的例子中,超能力类实例化后是一个具体的超能力,但是我们知道,超人的超能力是多元化的,每种超能力的方法、属性都有不小的差异,没法通过一种类描述完全。我们现在进行修改,我们假设超人可以有以下多种超能力:

  • 飞行,属性有:飞行速度、持续飞行时间
  • 蛮力,属性有:力量值
  • 能量弹,属性有:伤害值、射击距离、同时射击个数

 

那么就会有以下类

//飞行类
class Flight
{
	protected $speed;
	protected $holdtime;
	public function __construct($speed, $holdtime) {}
}
//蛮力类
class Force
{
	protected $force;
	public function __construct($force) {}
}
//能量弹类
class Shot
{
	protected $atk;
	protected $range;
	protected $limit;
	public function __construct($atk, $range, $limit) {}
}

好了,这下我们的超人有点“忙”了。在超人初始化的时候,我们会根据需要来实例化其拥有的超能力吗,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)
		);
		*/
	}
}

我们需要自己手动的在构造函数内(或者其他方法里)实例化一系列需要的类,这样并不好。

 

可以想象,假如需求变更(不同的怪物横行地球),需要更多的有针对性的 新的 超能力,或者需要 变更 超能力的方法,

我们必须 重新改造 超人。换句话说就是,改变超能力的同时,我还得重新制造个超人。效率太低了!新超人还没创造完成世界早已被毁灭。

 

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。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!

实现控制反转的方法有几种! 在这之前,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。

 

再进一步!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。

 

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!': .......
		}
	}
}

看看,如果有非常多的模块,是不是就是噩梦般的感受!

 

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。相当于通行证,你给我看的通行证必须是符合我这个场所的,我才能放你进去

 

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
	}
}

/**
 * 终极炸弹
 */
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);

 

 

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);

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。

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

本文来源:

 

版权声明:
作者:linrux
链接:https://www.tot7.cn/technology/php/440.html
来源:Code林
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THE END
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