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)”。本文就从这里开始。
IoC 容器, laravel 的核心
Laravel 的核心就是一个 IoC 容器,根据文档,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。作为初学者,很多人会在这一个概念上犯难,因此,我打算从一些基础的内容开始讲解,通过理解面向对象开发中依赖的产生和解决方法,来逐渐揭开“依赖注入”的面纱,逐渐理解这一神奇的设计理念。
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、类还有对象。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。当然这样说肯定不利于理解,我们就实际的写点中看不中用的代码辅助学习
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。
接下来我们写三个超能力类
class Flight
{
protected $speed;
protected $holdtime;
public function __construct($speed, $holdtime) {}
}
class Force
{
protected $force;
public function __construct($force) {}
}
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);
/*
$this->power = array(
new Force(45),
new Shot(99, 50, 2)
);
*/
}
}
我们需要自己手动的在构造函数内(或者其他方法里)实例化一系列需要的类,这样并不好。可以想象,假如需求变更(不同的怪物横行地球),需要更多的有针对性的 新的 超能力,或者需要 变更 超能力的方法,我们必须 重新改造 超人。换句话说就是,改变超能力的同时,我还得重新制造个超人。效率太低了!新超人还没创造完成世界早已被毁灭。
这时,灵机一动的人想到:为什么不可以这样呢?超人的能力可以被随时更换,只需要添加或者更新一个芯片或者其他装置啥的(想到钢铁侠没)。这样的话就不要整个重新来过了。
我们不应该手动在 “超人” 类中固化了他的 “超能力” 初始化的行为,而转由外部负责,由外部创造超能力模组、装置或者芯片等(我们后面统一称为 “模组”),植入超人体内的某一个接口,这个接口是一个既定的,只要这个 “模组” 满足这个接口的装置都可以被超人所利用,可以提升、增加超人的某一种能力。这种由外部负责其依赖需求的行为,我们可以称其为 “控制反转(IoC)”。
工厂模式,依赖转移!
工厂模式,顾名思义,就是一个类所依赖的外部事物的实例,都可以被一个或多个 “工厂” 创建的这样一种开发模式,就是 “工厂模式”。
我们为了给超人制造超能力模组,我们创建了一个工厂,它可以制造各种各样的模组,且仅需要通过一个方法:
//工厂类
class SuperModuleFactory
{
public function makeModule($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
$superman = new Superman([
'Fight' => [9, 100],
'Shot' => [99, 50, 2]
]);
现在修改的结果令人满意。现在,“超人” 的创建不再依赖任何一个 “超能力” 的类,我们如若修改了或者增加了新的超能力,只需要针对修改 SuperModuleFactory 即可。扩充超能力的同时不再需要重新编辑超人的类文件,使得我们变得很轻松。但是,这才刚刚开始。
再进一步!IoC 容器的重要组成 —— 依赖注入!
由 “超人” 对 “超能力” 的依赖变成 “超人” 对 “超能力模组工厂” 的依赖后,对付小怪兽们变得更加得心应手。但这也正如你所看到的,依赖并未解除,只是由原来对多个外部的依赖变成了对一个 “工厂” 的依赖。假如工厂出了点麻烦,问题变得就很棘手。
其实大多数情况下,工厂模式已经足够了。工厂模式的缺点就是:接口未知(即没有一个很好的契约模型,关于这个我马上会有解释)、产生对象类型单一。总之就是,还是不够灵活。虽然如此,工厂模式依旧十分优秀,并且适用于绝大多数情况。不过我们为了讲解后面的 依赖注入 ,这里就先夸大一下工厂模式的缺陷咯。
我们知道,超人依赖的模组,我们要求有统一的接口,这样才能和超人身上的注入接口对接,最终起到提升超能力的效果。
事实上,我之前说谎了,不仅仅只有一堆小怪兽,还有更多的大怪兽。嘿嘿。额,这时候似乎工厂的生产能力显得有些不足 —— 由于工厂模式下,所有的模组都已经在工厂类中安排好了,如果有新的、高级的模组加入,我们必须修改工厂类(好比增加新的生产线):
class SuperModuleFactory
{
public function makeModule($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!': .......
}
}
}
看到没。。。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。
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 (就这么俗)
*/
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。
什么叫做 依赖注入?
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) 。
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!
看上面的典型的依赖注入的例子
读者应该看出来了,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。
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。实现这种功能其实理论上并不麻烦
不过我告诉大家,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!
回归正常世界。我们开始重新审视 laravel 的核心。
现在,我们开始慢慢解读 laravel 的核心。其实,laravel 的核心就是一个 IoC 容器,也恰好是我之前所说的高级的 IoC 容器。
可以说,laravel 的核心本身十分轻量,并没有什么很神奇很实质性的应用功能。很多人用到的各种功能模块比如 Route(路由)、Eloquent ORM(数据库 ORM 组件)、Request and Response(请求和响应)等等等等,实际上都是与核心无关的类模块提供的,这些类从注册到实例化,最终被你所使用,其实都是 laravel 的服务容器负责的。
我们以大家最常见的 Route 类作为例子。大家可能经常见到路由定义是这样的:
Route::get('/', function() {
// bla bla bla...
});
实际上, Route 类被定义在这个命名空间:Illuminate\Routing\Router
,文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php
。
我们通过打开发现,这个类的这一系列方法,如 get,post,any 等都不是静态(static)方法,这是怎么一回事儿?不要急,我们继续。
服务提供者
我们在前文介绍 IoC 容器的部分中,提到了,一个类需要绑定、注册至容器中,才能被“制造”。
对,一个类要被容器所能够提取,必须要先注册至这个容器。既然 laravel 称这个容器叫做服务容器,那么我们需要某个服务,就得先注册、绑定这个服务到容器,那么提供服务并绑定服务至容器的东西,就是 服务提供者(ServiceProvider)。
服务提供者主要分为两个部分,register(注册) 和 boot(引导、初始化),具体参考文档。register 负责进行向容器注册“脚本”,但要注意注册部分不要有对未知事物的依赖,如果有,就要移步至 boot 部分。
Facade(门面)
我们现在解答之前关于 Route 的方法为何能以静态方法访问的问题。实际上这个问题文档上有写,简单说来就是模拟一个类,提供一个静态魔术方法__callStatic
,并将该静态方法映射到真正的方法上。
我们使用的 Route 类实际上是 Illuminate\Support\Facades\Route
通过 class_alias()
函数创造的别名而已,这个类被定义在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php
。
我们打开文件一看……诶?怎么只有这么简单的一段代码呢?
<?php namespace Illuminate\Support\Facades;
/**
* @see \Illuminate\Routing\Router
*/
class Route extends Facade {
/**
* Get the registered name of the component.
*
* @return string
*/
protected static function getFacadeAccessor()
{
return 'router';
}
}
其实仔细看,会发现这个类继承了一个叫做 Facade 的类,到这里谜底差不多要解开了。
上述简单的定义中,我们看到了 getFacadeAccessor
方法返回了一个 route,这是什么意思呢?事实上,这个值被一个 ServiceProvider
注册过,大家应该知道注册了个什么,当然是那个真正的路由类!