浅谈控制反转(IoC)
Inversion of Control
什么是控制反转?
程序的流程控制权相对于传统的面向过程编程而言发生了反转。下面是维基百科的描述
In software engineering, inversion of control (IoC) is a programming principle. IoC inverts the flow of control as compared to traditional control flow.
看到这里大家可能会觉得云里雾里的…控制反转(Inversion of Control)实际是控制(Control)和反转(Inversion)两个词的组合,所以拨开云雾的关键在于理解控制和反转。
怎么理解“控制”?
程序的流程控制权,决定程序的运行方式和流程。
举个例子,想必大家都知道,要把大象放进冰箱需要三步:1)打开冰箱门;2)把大象放进冰箱;3)关上冰箱门。用一段代码用表示的话,代码可能长这样
void putElephantToRefrigerator() {打开冰箱门;放进大象;关闭冰箱门;
}int main() {putElephantToRefrigerator();return 0;
}
不过,冰箱可能已经被塞满放不下大象了,我们需要把冰箱里没用的东西清理掉,再把大象团成团放进去,代码会变成这样
void putElephantToRefrigerator() {打开冰箱门;清理冰箱;把大象团成团;放进大象;关闭冰箱门;
}
...
当然,我们完全可以先把大象团成团,像这样
void putElephantToRefrigerator() {把大象团成团;打开冰箱门;清理冰箱;放进大象;关闭冰箱门;
}
...
所以,我们要把大象放进冰箱里都会经过一个流程,目前这个流程是由我们自己控制的。
怎么理解“反转”?
相对于传统的面向过程编程实践而言
- 程序的流程控制权发生了转变
- 应用程序与第三方代码之间的调用关系发生了转变
继续看上面的例子,假如我们有一款极其智能的冰箱,不需要手动开门、关门,只要关心放什么东西进去、怎么放进去(nice,事情变得更简单了),代码会变成这样(考虑设计模式-模板方法)
typedef struct AutoRefrigerator;struct MyRefrigerator : AutoRefrigerator {private void putSomething() {...}
}int main() {MyRefrigerator refrigerator;refrigerator.put(elephant);return 0;
}
代码中“refrigerator.put(elephant);”由框架提供,包含多条子语句(open、close、putSomething…),但putSomething没具体实现,需要我们自己定制。
此时,控制程序流程的不是我们的代码而是框架提供的AutoRefrigerator,程序流程控制权发生了反转,控制权由我们自己的代码转移到了框架中。
控制反转前后有哪些变化呢?
- 反转前:我们自己的代码决定程序的工作流程,并调用第三方代码(我们自己的代码是甲方,第三方代码是乙方)
- 反转后:第三方代码(框架)决定程序的工作流程,并调用我们写的代码(我们自己的代码是乙方,第三方代码是甲方)
可见,在控制反转前我们写的代码会调用第三方代码,而控制反转后则是由第三方代码(框架)调用我们的代码,这种代码调用关系的反转也是控制反转的意义。
有什么好处?
好处?怎么可以这么物质?这个问题超纲了,暂且不谈…笔者是个物质的人,所以只谈谈有什么好处。
好处用两个字概括:复用(用Paul Graham的话来说,复用就是软件圣杯)。
复用代码有三种方式:类库、框架、设计模式。
- 类库:强调代码复用;
定义一组可复用的代码,供其他程序调用——拿来主义,别人的东西拿来用,用别人的锤子砸核桃。- 框架:强调设计复用;
定义程序的体系结构,开发人员通过预留的接口插入代码(做填空题)——把自己的锤子装在流水线上,让它砸核桃。- 设计模式:复用解决方案;
设计模式提供了解决一类问题的有效经验,复用这些经验往往可以很好地解决问题——看别人是怎么砸核桃的,依葫芦画瓢模仿一遍。
控制反转为复用框架提供了可能性。框架定义了解决一类问题的流程、体系结构,但程序的特定细节需要定制,因此框架需要调用我们写的代码,控制反转提供了这种可能性。控制反转和编码原则之一的好莱坞原则(It calls me rather me calling the framework) 也存在着紧密的联系。
另外,按照Martin Fowler的描述,控制反转还有Seperating Configuration from Use的作用。实际上这是一些容器的主要作用(如Spring),而这些容器又不可避免地使用了控制反转。
怎么实践?
说了这么多,又有这么诱人的好处,怎么才能得到它呢?
最简单的实践就是设计模式-模板方法,不过最常见的实践方法还是依赖注入和依赖查询。
依赖注入(DI:Dependency Inject):被动接收依赖对象,由容器将被依赖对象注入到对象内部;
依赖查询(DL:Dependency Lookup):主动查询依赖对象,由对象自身通过 服务定位器 查询被依赖对象;依赖查询也经常以服务定位器模式(Service Locator)的形式出现。
DI | DL |
---|---|
![]() |
![]() |
Context依赖各事例 | 各实例依赖context |
通过构造函数、setter函数等容易查看依赖关系 | 依赖关系不容易查看,需要分析调用locator的源码分析依赖关系 |
装配关系在业务类外的配置文件中 | 装配关系在业务类中 |
被动接收依赖对象 | 主动查询依赖对象 |
这两种方式的主要区别在于配置方式不同、获得依赖对象的方式不同。
该怎么决定在代码中使用DI还是DL呢?Martin Fowler有话说
So the decision between locator and injector depends on whether that dependency is a problem.
参考连接
https://www.martinfowler.com/bliki/InversionOfControl.html
https://www.martinfowler.com/articles/injection.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Inversion_of_control
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