[相依性注入] 從無到有

2016-06-22

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2016-10-30

為你的程式附魔吧，談相依性注入(DI)

前言

第一次接觸DI(Dependency Injection)，一開始覺得非常麻煩！因為在定義全新的獨立類別時，需要先額外抽象出介面，然後宣告此類別實作此介面，有點多此一舉的感覺。

而且抽象在系統設計裡是一把兩面刃，它帶來更高的彈性，但也相對提升其他開發者對程式碼理解的難度。

那這樣DI到底有甚麼好處？思考了許久，終於有點領悟。

情境案例

假設今天接到外包的案子，是一款三國歷史背景的策略遊戲，剛上線的時候，軍隊兵種只有步兵、騎兵、弓兵，以下是需求

步兵提供防禦功能
騎兵提供衝鋒功能
弓兵提供多重射擊功能。

在台灣開發遊戲，因為要靠~~改版坑錢~~，喔~不，是因為敏捷開發思維，所以要迅速先推出一個~~半殘版~~，然後再推出新的改版元素來吸引玩家。所以，已經知道這個案子的遊戲兵種一定會做大幅度的增加，假設事先就把擴充點建立起來，將會是一個很好的賺錢機會...笑

環境建置

這個遊戲的開發，我們就採取WebApi的架構，首先建立MVC WebApi專案並用nuget安裝DI相關套件，這個範例是用Autofac來做介紹。

再來，新增Modules資料夾，等會有關DI的相關邏輯都會封裝在這一層中。最後，新增Services資料夾，我們會把兵種相關的邏輯都封裝在Service層裡。

實作遊戲

在Services資料夾內新增步兵的資料夾，宣告步兵的介面，根據需求，它需要有一個防禦的功能，所以提供一個Guard方法。

public interface IInfantry
{
    string Guard();
}

接著定義步兵的實作，單純只回傳一個字串。

/// <summary>
/// 步兵
/// </summary>
public class Infantry: IInfantry
{
    public string Guard()
    {
        return "增加自身格檔能力";
    }
}

接著建立騎兵的介面，提供一個Charge方法，Charge的翻譯這裡是衝鋒的意思，而不是收費，不過中文似乎把對方買單也有幹掉對方的意思在，但我也不是很懂，反正不是在教英文就別那麼計較了。

public interface ICavalry
{
    string Charge();
}

然後實作騎兵的類別

public class Cavalry: ICavalry
{
    public string Charge()
    {
        return "騎兵衝鋒";
    }
}

最後一個是弓兵，就快速帶過

public interface IArcher
{
    string MultiShot();
}

public class Archer: IArcher
{
    public string MultiShot()
    {
        return "多重射擊";
    }
}

遊戲的Service部分已經實作完成，接下來我們要實作Api，我們在建構子的地方注入了步兵、騎兵、弓兵的服務，並且簡單提供一個SendOrder(發送命令)的Api，使用HttpGet，走預設的route=>api/{controller}/{id}，其餘就不贅述。

在建構子處，我們可以看到注入的服務都是介面型別，代表完全相依於介面，所以日後在做功能擴充時，只需要調整注入的類別即可，Api無需修改。

public class ArmyCommandController : ApiController
{
    private IArcher ArcherService;
    private ICavalry CavalryService;
    private IInfantry InfantryService;

    public ArmyCommandController(IInfantry infantryService, ICavalry cavalryService, IArcher archerService)
    {
        this.InfantryService = infantryService;
        this.CavalryService = cavalryService;
        this.ArcherService = archerService;
    }

    [HttpGet]
    [ResponseType(typeof(string))]
    public string SendOrder(ArmyType Id)
    {
        var result = "";
        switch (Id)
        {
            case ArmyType.Infantry:
                result = this.InfantryService.Guard();
                break;
            case ArmyType.Cavalry:
                result = this.CavalryService.Charge();
                break;
            case ArmyType.Archer:
                result = this.ArcherService.MultiShot();
                break;
            default:
                break;
        }
        return result;
    }
}

最後，再宣告一下ArmyType是一個Enum

public enum ArmyType
{
    Infantry = 0,

    Cavalry = 1,

    Archer=2
}

最後的資料夾架構如下所示，到這裡已經完成了遊戲程式碼撰寫。

將服務注入

這個階段會是玩DI第一個遇到的卡點，通常頭上都會有個問號，為何程式碼會知道要用哪個類別去實作此介面？這也是本段落的重點所在，大致分為三個步驟來做說明。

設定Startup，讓ASP.NET WebApi把處理相依性注入的功能交給Autofac服務來處理
設定WebConfig，定義Autofac要注入的module資訊
實作Autofac module

第一個步驟，設定Startup，可參考下列程式碼。

public void Configuration(IAppBuilder app)
{
    ConfigureAuth(app);
    ConfigureAutofac(app);
}


private void ConfigureAutofac(IAppBuilder app)
{
    var builder = new ContainerBuilder();
    //擴充WebApi的Controller提供額外的建構子可注入我們定義的服務
    builder.RegisterApiControllers(Assembly.GetExecutingAssembly());

    //註冊module來源，這個例子是從Web.config讀取 參數是標籤名稱
    builder.RegisterModule(new ConfigurationSettingsReader("autofac"));
    var container = builder.Build();

    //相依性注入的服務交給我們定義的container來處理
    var config = GlobalConfiguration.Configuration;
    config.DependencyResolver = new AutofacWebApiDependencyResolver(container);
}

第二個步驟，設定Web Config。

先定義section，name可自訂，這個例子是"autofac"，必須跟上面ConfigurationSettingsReader的參數名稱一致。

<configSections>
  <section name="autofac" type="Autofac.Configuration.SectionHandler, Autofac.Configuration" />
</configSections>

承上，再定義對應的標籤內容。標籤的名稱必須跟上方section內定義的name要一致，因為上方的name是定義為"autofac"，所以標籤名稱就會是<autofac>，它的結構是modules內可以含多個module，module的type設定包含兩個參數，用逗點隔開，第一個參數是型別名稱，第二個參數是這個型別在哪個dll內。

<autofac>
  <modules>
    <module type="DemoAutofac.Modules.ServiceModule,DemoAutofac"> </module>
  </modules>
</autofac>

最後一個步驟，就是定義module，把注入的邏輯封裝在module內。之前有建立一個Modules的資料夾，現在就在那新增一個ServiceModule類別，並實作注入的邏輯。

public class ServiceModule: Module
{
    protected override void Load(ContainerBuilder builder)
    {
        //當遇到IArcher介面時，以Archer類別注入
        builder.RegisterType<Archer>().As<IArcher>();
        //依此類推
        builder.RegisterType<Infantry>().As<IInfantry>();
        builder.RegisterType<Cavalry>().As<ICavalry>();
    }
}

到此大功告成，來測試一下呼叫Api並且給參數Archer，測試結果如下所示。

第一次改版

上線之後，玩的人不少，這是一個很好的改版時機，讓大家儲值更多的錢，在虛擬世界拚得你死我活，我們開發遊戲的人才能在現實世界當大爺。

一開始大家都練弓兵，騎兵都沒人練，因為技能太爛，所以最簡單的賺大錢方式，就是藉由修改平衡性為由，把騎兵改成神，讓那些花錢的玩家再繼續儲值來練騎兵。最快速的做法，新增一個騎兵的子類別。

public class PowerCavalry : ICavalry
{
    public string Charge()
    {
        return "衝鋒後進行踐踏";
    }
}

然後把註冊的ServiceModule做修改，將原本的程式碼註解(最好是直接刪掉，但這裡是為了讓說明更加清楚)，改由PowerCavalry的類別對ICavalry實作。

public class ServiceModule: Module
{
    protected override void Load(ContainerBuilder builder)
    {
        builder.RegisterType<Archer>().As<IArcher>();

        builder.RegisterType<Infantry>().As<IInfantry>();

        //builder.RegisterType<Cavalry>().As<ICavalry>();
        builder.RegisterType<PowerCavalry>().As<ICavalry>();
    }
}

大功告成，Api商業邏輯的部分完全不用動，然後來測試看看。

恩，騎兵明顯變強了，接下來就可以~~看到別人的錢不斷地跑入自己的口袋囉。~~

結論

藉由DI(相依性注入)，可以把new 物件這類的邏輯，把它從商業邏輯中隔離開來，這樣一來如果要更改實作的類別，便不會如果有1000個地方有new 這個類別，就得修改1000次。

另外，在開發大型架構，常會將很多服務模組化，所以常會在建構子注入多項服務的類別，如果是用傳統的寫法，就會在new的過程需要帶一堆參數，會造成使用上的嚴重不便利。單純以上面那個三國遊戲的為例，可以想像一下，未來兵種可能動不動就1~20種跑不掉，所以在建構子內就要塞20幾個參數才能new出來，真的是很恐怖，而利用DI的方式，可以把這些邏輯都封裝到module的相關類別內，Api可以更專注在商業邏輯，整體的架構會更加簡潔乾淨。

因上方的程式部分只有片段，如有需要可直接從Github下載完整程式。

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朕在coding

這年頭，皇上也要寫code....