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依赖注入的3种实现方式（附带C++实例）

依赖注入（dependency injection，DI）是一种设计模式，用于实现对象间的松耦合。通过将对象的依赖关系外部化并由容器进行管理，DI可以有效地提高模块的可维护性和灵活性。

依赖注入是控制反转（inversion of control，IoC）的一种实现形式，它将对象的依赖关系从内部转移到外部，使得对象不再直接依赖具体的实现类，而是依赖抽象接口。这种做法不仅简化了单元测试，还使得代码更易于扩展和维护。

依赖注入具有以下优势：

依赖注入的实现方式

依赖注入通常有 3 种实现方式：
以下是各实现方式的详细介绍。

1) 构造函数注入

构造函数注入是最常见的依赖注入方式，通过构造函数显式地将依赖传递给目标对象。
// 抽象接口
class IService {
public:
    virtual void execute() = 0;
};
// 具体实现
class ConcreteService : public IService {
public:
    void execute() override {
        // 实现具体逻辑
    }
};
// 客户端类
class Client {
private:
    IService* service;
public:
    // 通过构造函数注入依赖
    Client(IService* svc) : service(svc) {}
    void doSomething() {
        service->execute();
    }
};
int main() {
    ConcreteService service;
    Client client(&service);
    client.doSomething();
   return 0;
}

2) Setter方法注入

抽象接口和具体实现都是一致的，而 Setter 方法注入允许依赖对象在实例化之后进行设置，从而提供了更大的灵活性。 
class IService {
public:
    virtual void execute() = 0;
};

class ConcreteService : public IService {
public:
    void execute() override {
        // 实现具体逻辑
    }
};

class Client {
private:
    IService* service;

public:
    Client() : service(nullptr) {}

    void setService(IService* svc) {
        service = svc;
    }

    void doSomething() {
        if (service) {
            service->execute();
        }
    }
};

int main() {
    ConcreteService service;
    Client client;
    client.setService(&service);
    client.doSomething();

    return 0;
}

3) 接口注入

接口注入是一种更为高级的依赖注入方式，通过实现特定的接口将依赖传递给目标对象。 
class IService {
public:
    virtual void execute() = 0;
};

class ConcreteService : public IService {
public:
    void execute() override {
        // 实现具体逻辑
    }
};

class IClient {
public:
    virtual void setService(IService* svc) = 0;
};

class Client : public IClient {
private:
    IService* service;

public:
    Client() : service(nullptr) {}

    void setService(IService* svc) override {
        service = svc;
    }

    void doSomething() {
        if (service) {
            service->execute();
        }
    }
};

int main() {
    ConcreteService service;
    Client client;
    client.setService(&service);
    client.doSomething();

    return 0;
}

4) 依赖注入框架

在实际项目中，手动管理依赖关系可能会变得复杂且容易出错。因此，使用依赖注入框架可以简化依赖关系的管理。

常见的 C++ 依赖注入框架包括 Boost.DI 和 Google Guice 等，其中 Boost.DI 是一个轻量级的依赖注入框架，使用非常简便。
#include <boost/di.hpp>
namespace di = boost::di;
class IService {
public:
    virtual void execute() = 0;
};
class ConcreteService : public IService {
public:
    void execute() override {
        // 实现具体逻辑
    }
};
class Client {
private:
    IService* service;
public:
    Client(IService* svc) : service(svc) {}
    void doSomething() {
        service->execute();
    }
};
int main() {
    auto injector = di::make_injector(
        di::bind<IService>.to<ConcreteService>()
    );
    auto client = injector.create<Client>();
    client.doSomething();
    return 0;
}

下表整理了 3 种依赖注入方式以及与使用 Boost.DI 的多角度对比。这将有助于理解每种方法的特点和使用场景，帮助读者根据具体需求选择合适的依赖注入策略。

表：依赖注入方式对比
特征/方法 构造函数注入 Setter 方法注入 接口注入 Boost.DI
依赖设置时机 在对象构建时完成 在对象构建后任意时间 在对象构建后任意时间 在对象构建时完成
依赖安全性 高（依赖必须提供） 低（可能未设置依赖） 低（可能未设置依赖） 高（依赖必须提供）
灵活性 低（依赖不可更改） 高（可以随时更改依赖） 高（可以随时更改依赖） 低到中（取决于配置）
使用场景 适合必需依赖 适合可选依赖 适合动态依赖 适合复杂依赖关系
典型应用 基础框架、关键服务 配置加载、资源管理 插件系统、扩展模块 大型应用、多模块系统

通过引入依赖注入，我们进一步强化了设计原则与解耦策略，使得软件系统的模块化和灵活性得到提升。理解和应用依赖注入，可以帮助开发者构建更具可维护性和可扩展性的高质量软件系统。

依赖注入不仅是一种设计模式，更是一种设计思想，促使我们在开发过程中更加注重模块的解耦与职责分离。

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