依賴注入的邏輯基于Java語言

對于一個廚師，要做一道菜。傳統的做法是：你需要什么食材，就自己去菜市場買什么。這意味著你必須知道去哪個菜市場、怎么挑選食材、怎么討價還價等等。你不僅要會做菜，還要會買菜，職責變得復雜了。

而依賴注入就像是有一個貼心的助手，他會提前把你需要的所有食材準備好，直接送到你手上。你只需要專心做菜就行了，不用操心食材從哪里來、怎么來的。

技術層面的深入理解

在軟件開發中，**依賴注入（Dependency Injection，簡稱DI）**是一種設計模式，它的核心思想是：不要讓對象自己創建它所依賴的其他對象，而是由外部容器來創建并注入這些依賴對象。

傳統方式下，如果類A需要使用類B的功能，類A會在內部直接創建類B的實例。這就像廚師自己去買菜一樣，造成了緊耦合。依賴注入則是讓外部的"容器"來創建類B的實例，然后"注入"給類A使用。

為什么需要依賴注入？

降低耦合度：類不再負責創建它的依賴對象，只需要聲明需要什么依賴
提高可測試性：可以輕松地注入模擬對象進行單元測試
增強靈活性：可以在運行時動態地改變依賴關系
符合開閉原則：對擴展開放，對修改關閉

依賴注入的三種主要方式

構造器注入：通過構造函數參數注入依賴
Setter注入：通過setter方法注入依賴
接口注入：通過實現特定接口來注入依賴

Java代碼示例演示

第一步：沒有依賴注入的傳統方式

// 數據庫服務類
class DatabaseService {public void save(String data) {System.out.println("保存數據到數據庫: " + data);}
}// 郵件服務類
class EmailService {public void sendEmail(String message) {System.out.println("發送郵件: " + message);}
}// 用戶服務類 - 傳統方式（緊耦合）
class UserService {private DatabaseService databaseService;private EmailService emailService;public UserService() {// 直接在內部創建依賴對象 - 這就是緊耦合的問題所在this.databaseService = new DatabaseService();this.emailService = new EmailService();}public void registerUser(String username) {// 保存用戶信息databaseService.save("用戶: " + username);// 發送歡迎郵件emailService.sendEmail("歡迎 " + username + " 注冊我們的系統！");}
}

問題分析：

UserService直接創建了DatabaseService和EmailService的實例
如果要換成其他類型的數據庫或郵件服務，必須修改UserService的代碼
難以進行單元測試，因為無法模擬這些依賴對象

第二步：使用依賴注入重構

首先定義接口，實現依賴倒置：

// 定義數據庫服務接口
interface DatabaseServiceInterface {void save(String data);
}// 定義郵件服務接口
interface EmailServiceInterface {void sendEmail(String message);
}// MySQL數據庫實現
class MySQLDatabaseService implements DatabaseServiceInterface {@Overridepublic void save(String data) {System.out.println("保存數據到MySQL數據庫: " + data);}
}// MongoDB數據庫實現
class MongoDatabaseService implements DatabaseServiceInterface {@Overridepublic void save(String data) {System.out.println("保存數據到MongoDB: " + data);}
}// SMTP郵件服務實現
class SMTPEmailService implements EmailServiceInterface {@Overridepublic void sendEmail(String message) {System.out.println("通過SMTP發送郵件: " + message);}
}// 短信服務實現（也可以發送通知）
class SMSService implements EmailServiceInterface {@Overridepublic void sendEmail(String message) {System.out.println("發送短信通知: " + message);}
}

第三步：構造器注入方式

class UserService {private final DatabaseServiceInterface databaseService;private final EmailServiceInterface emailService;// 通過構造器注入依賴public UserService(DatabaseServiceInterface databaseService, EmailServiceInterface emailService) {this.databaseService = databaseService;this.emailService = emailService;}public void registerUser(String username) {databaseService.save("用戶: " + username);emailService.sendEmail("歡迎 " + username + " 注冊我們的系統！");}
}

第四步：Setter注入方式

class UserServiceWithSetter {private DatabaseServiceInterface databaseService;private EmailServiceInterface emailService;// 通過setter方法注入依賴public void setDatabaseService(DatabaseServiceInterface databaseService) {this.databaseService = databaseService;}public void setEmailService(EmailServiceInterface emailService) {this.emailService = emailService;}public void registerUser(String username) {if (databaseService == null || emailService == null) {throw new IllegalStateException("依賴服務未正確注入！");}databaseService.save("用戶: " + username);emailService.sendEmail("歡迎 " + username + " 注冊我們的系統！");}
}

第五步：簡單的依賴注入容器

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;// 簡單的依賴注入容器
class DIContainer {private Map<Class<?>, Object> services = new HashMap<>();// 注冊服務public <T> void register(Class<T> serviceType, T implementation) {services.put(serviceType, implementation);}// 獲取服務@SuppressWarnings("unchecked")public <T> T getService(Class<T> serviceType) {return (T) services.get(serviceType);}// 創建UserService實例，自動注入依賴public UserService createUserService() {DatabaseServiceInterface dbService = getService(DatabaseServiceInterface.class);EmailServiceInterface emailService = getService(EmailServiceInterface.class);if (dbService == null || emailService == null) {throw new IllegalStateException("必要的服務未注冊到容器中！");}return new UserService(dbService, emailService);}
}

第六步：完整的使用示例

public class DependencyInjectionDemo {public static void main(String[] args) {// 創建依賴注入容器DIContainer container = new DIContainer();// 注冊具體的實現到容器中container.register(DatabaseServiceInterface.class, new MySQLDatabaseService());container.register(EmailServiceInterface.class, new SMTPEmailService());// 通過容器創建UserService，依賴會自動注入UserService userService = container.createUserService();// 使用服務userService.registerUser("張三");System.out.println("\n--- 切換到不同的實現 ---");// 可以輕松切換到不同的實現container.register(DatabaseServiceInterface.class, new MongoDatabaseService());container.register(EmailServiceInterface.class, new SMSService());UserService userService2 = container.createUserService();userService2.registerUser("李四");System.out.println("\n--- 演示Setter注入 ---");// 演示Setter注入UserServiceWithSetter userServiceSetter = new UserServiceWithSetter();userServiceSetter.setDatabaseService(new MySQLDatabaseService());userServiceSetter.setEmailService(new SMTPEmailService());userServiceSetter.registerUser("王五");}
}

第七步：單元測試的便利性

// 模擬對象用于測試
class MockDatabaseService implements DatabaseServiceInterface {public boolean saveCalled = false;public String savedData = null;@Overridepublic void save(String data) {saveCalled = true;savedData = data;System.out.println("模擬保存: " + data);}
}class MockEmailService implements EmailServiceInterface {public boolean emailSent = false;public String sentMessage = null;@Overridepublic void sendEmail(String message) {emailSent = true;sentMessage = message;System.out.println("模擬發送郵件: " + message);}
}// 簡單的測試示例
class UserServiceTest {public static void testUserRegistration() {// 創建模擬對象MockDatabaseService mockDB = new MockDatabaseService();MockEmailService mockEmail = new MockEmailService();// 注入模擬對象UserService userService = new UserService(mockDB, mockEmail);// 執行測試userService.registerUser("測試用戶");// 驗證結果System.out.println("數據庫保存被調用: " + mockDB.saveCalled);System.out.println("保存的數據: " + mockDB.savedData);System.out.println("郵件發送被調用: " + mockEmail.emailSent);System.out.println("發送的郵件: " + mockEmail.sentMessage);}public static void main(String[] args) {System.out.println("=== 單元測試演示 ===");testUserRegistration();}
}