Laravel IOC容器深度剖析

1、基础知识预备

1.1 PHP 反射详解

什么是反射？直观理解就是根据到达地找到出发地和来源。比如，一个光秃秃的对象，我们可以仅仅通过这个对象就能知道它所属的类，拥有哪些方法。

PHP的反射是指在PHP运行状态过程中，扩展分析PHP程序，导出或提出关于类、方法、属性、参数等详细信息，包括注释。这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为反射API

下面是一个PHP反射的一个简单demo。
详细可参考PHP docuement http://php.net/manual/zh/book.reflection.php

<?php
class Person{
    public $name;
    public $gender;
    private $age;

    public function __construct($name,$gender){
        $this->name = $name;
        $this->gender = $gender;
    }

    public function __set($key, $value){
        $this->$key = $value;
    }

    public function __get($key){
        if(!isset($this->$key)){
            return "$key not exists";
        }
        return $this->$key;
    }
}
//用ReflectionClass得到A的反射类对象，通过反射类对象可以得到类的各种属性，
//包括类名空间，父类，类名等，使用newInstanceArgs可以传入构造函数的参数创建一个新的类的实例
$reflect = new ReflectionClass("Person");
//注入参数
$student = $reflect->newInstanceArgs(["xiaoming", "male"]);
echo $student->name;
echo "\n";
echo $student->gender;
echo "\n";
echo $student->age;
echo "\n";
$student->age = 20;
echo $student->age;
echo "\n";

output:

xiaoming
male
age not exists
20

1.2 依赖

程序的执行过程就是方法的调用过程，有方法调用,就必然会促使对象和对象之间产生依赖，除非一个对象不参与程序的运行，这样的对象就像一座孤岛，与其他对象没有任何交互，但是这样的对象也就没有任何存在的价值了。因此，在我们的程序代码中，任何一个对象必然会与其他一个甚至更多个对象产生依赖关系。

依赖产生的原因主要有：

  • 方法调用
  • 继承（子类依赖于父类）
  • 传递参数（一个类作为参数传递给另外一个类的成员方法时）
  • 临时变量引入

下面有两段代码。
第一段是直接在代码中引入了Train类，这时候就形成了依赖。但是假如旅客不想坐火车，想坐飞机，只能修改StupidTraveller中的代码。
第二段代码使用依赖注入的方式解除了上面StupidTraveller对Train的依赖。代码的可扩展性变强了很多，如果还有其他的交通工具比如Car,只需要将Car注入Traveller类中即可。此处的依赖注入是手动的，Laravel的IOC容器是自动注入的。

<?php
class Train{
    public function go(){
        echo "move by train \n";
    }
}

class Airplane{
    public function go(){
        echo "move by airplane \n";
    }
}

class StupidTraveller{
    private $trafficTool;
    public function __construct(){
        $this->trafficTool = new Train();
    }

    public function travel(){
        $this->trafficTool->go();
    }
}
$mike = new StupidTraveller();
$mike->travel();


<?php
interface TrafficTool{
    public function go();
}

class Train implements TrafficTool{
    public function go(){
        echo "move by train \n";
    }
}

class Airplane implements TrafficTool{
    public function go(){
        echo "move by airplane \n";
    }
}

class Traveller{
    private $trafficTool;
    public function __construct(TrafficTool $tool){
        $this->trafficTool = $tool;
    }

    public function travel(){
        $this->trafficTool->go();
    }
}
//在这里进行了依赖注入
$mike = new Traveller(new Train());
$mike->travel();

2、IOC容器

2.1 IOC容器是什么？

在理解IOC之前，首先从1.2的例子中理解下什么是DI(Dependency Injection)。Traveller类在初始化的时候注入了TrafficTool类，这就是一个典型的依赖注入的例子。依赖注入有两个好处，一个是解耦，将依赖之间解耦，显然Traveller类要比StupidTraveller要优雅很多；第二个是由于已经解耦了，方便做单元测试，尤其是Mock测试。如果TrafficTool是一个数据库的操作类（打个比方啊），这个时候你做单元测试的时候可以直接Mock一个虚拟的数据库类注入到Traveller中去来做单元测试。

IOC(Inversion of Control) 控制反转是一种面对对象编程的设计原则，用于降低代码之间的耦合度。其基本思想是借助第三方实现具有依赖关系的对象之间的解耦。


混乱的依赖关系
IOC容器

软件系统在没有IOC之前，对象之间相互依赖，那么对象A在初始化或者运行到某一个点的时候，自己必须主动去创建一个对象B,或者使用之间已经创建好的对象B。无论是创建还是使用对象B,控制权都在自己手上。

但是在有了IOC容器后，这种情况改变了，由于IOC的加入，对象之间的直接联系消失了。在对象A运行时需要对象B的时候，IOC会主动创建一个对象B注入到对象A需要的地方。这也是Laravel中实现的IOC容器的神奇之处，自动注入依赖。

2.2 一段比较经典的IOC容器的代码

下面这段代码源于《laravel框架关键技术解析》

      <?php
// 容器类，将接口与实现绑定
class Container
{
    // 保存与接口绑定的闭包，
    // 闭包必须能够返回接口的实例。
    protected $bindings = [];

    // 为某个接口绑定一个实现，有两种情况：
    //
    // 第一种是绑定接口的实现的类名；
    // 第二种是绑定一个闭包，这个闭包应该返回接口的实例。
    // 不管哪种情况，实例化操作都是调用 build() 方法完成。
    // 第二种情况，主要是为了能够在实例化前后进行额外的操作，
    // 实例化的逻辑就书写在闭包中。
    public function bind($abstract, $concrete = null)
    {
        // 如果提供的参数不是闭包，而是一个类，
        // 则构建一个闭包，直接调用 build() 方法进行实例化
        if (! $concrete instanceof Closure) {
            // 调用闭包时，传入的参数是容器本身，即 $this
            $concrete = function ($c) use ($concrete) {
                return $c->build($concrete);
            };
        }
        $this->bindings[$abstract] = $concrete;
    }

    // 生成指定接口的实例
    public function make($abstract)
    {
        // 取出闭包
        $concrete = $this->bindings[$abstract];
        // 运行闭包，即可取得一个实例
        return $concrete($this);
    }

    public function build($class)
    {
        // 取得类的反射
        $reflector = new ReflectionClass($class);

        // 检查类是否可实例化
        if (! $reflector->isInstantiable()) {
            // 如果不能，意味着接口不能正常工作，报错
            echo $message = "Target [$class] is not instantiable";
        }

        // 取得构造函数的反射
        $constructor = $reflector->getConstructor();

        // 检查是否有构造函数
        if (is_null($constructor)) {
            // 如果没有，就说明没有依赖，直接实例化
            return new $class;
        }

        // 取得包含每个参数的反射的数组
        $parameters = $constructor->getParameters();
        // 返回一个真正的参数列表，那些被类型提示的参数已经被注入相应的实例
        $realParameters = $this->resolveDependencies($parameters);

        return $reflector->newInstanceArgs($realParameters);
    }

    protected function resolveDependencies($parameters)
    {
        $realParameters = [];
        foreach($parameters as $parameter) {
            // 如果一个参数被类型提示为类 foo，
            // 则这个方法将返回类 foo 的反射
            $dependency = $parameter->getClass();
            if(is_null($dependency)) {
                $realParameters[] = NULL;
            } else {
                $realParameters[] = $this->make($dependency->name);
            }
        }

        return (array)$realParameters;
    }
}

下面在用上面的IOC容器来实现先前的Traveller

<?php
require __DIR__ . '/Container.php';

interface  TrafficTool
{
    public function go();
}

class Train implements TrafficTool
{
    public function go()
    {
        // TODO: Implement go() method.
        echo "move by train";
    }
}

class Airplane implements TrafficTool
{
    public function go()
    {
        // TODO: Implement go() method.
        echo "move by airplane\n";
    }

}

class Destination
{

    public function mark()
    {
        echo "I am here";
    }

}

class Traveller
{
    protected $trafficTool;
    protected $destination;

    public function __construct(TrafficTool $tool, Destination $destination)
    {
        $this->trafficTool = $tool;
        $this->destination = $destination;
    }

    public function travel()
    {
        $this->trafficTool->go();
        $this->destination->mark();
    }
}


// 实例化容器
$app = new Container();
//绑定某一功能到ioc
//将Train绑定到TrafficTool,abstract 是TrafficTool, concrete是Train
$app->bind('TrafficTool', 'AirPlane');
$app->bind("Destination", "Destination");
$app->bind('travellerA', 'Traveller');
//实例化对象
$tra = $app->make('travellerA');
$tra->travel();

注意$tra = $app->make('travellerA');这里并没有手动的注入依赖TrafficTool。这个依赖在container的resolveDependencies方法中获取，最后在$reflector->newInstanceArgs($realParameters)这行代码中间进行了注入。并且这一系列的注入都不是手动的，注入都是自动完成的。

2.3、laravel中的IOC容器

在laravel初始化的地方index.php中有这样一行代码

/*
|--------------------------------------------------------------------------
| Turn On The Lights
|--------------------------------------------------------------------------
|
| We need to illuminate PHP development, so let us turn on the lights.
| This bootstraps the framework and gets it ready for use, then it
| will load up this application so that we can run it and send
| the responses back to the browser and delight our users.
|
*/

$app = require_once __DIR__.'/../bootstrap/app.php';

开灯了！！！这里的app就是IOC容器，里面已经进行了一系列的绑定。具体的绑定如下。

<?php

$app = new Illuminate\Foundation\Application(
    realpath(__DIR__.'/../')
);


$app->singleton(
    Illuminate\Contracts\Http\Kernel::class,
    App\Http\Kernel::class
);

$app->singleton(
    Illuminate\Contracts\Console\Kernel::class,
    App\Console\Kernel::class
);

$app->singleton(
    Illuminate\Contracts\Debug\ExceptionHandler::class,
    App\Exceptions\Handler::class
);
return $app;

容器就是在vendor/laravel/framework/src/illuminate/Container/Container.php中实现的，具体的实现代码要比上面的那个简单版复杂很多，但是思想是一样的。

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