深入理解Angular中的依赖注入
作者：Keriy
一、什么是依赖注入
控制反转（IoC）
控制反转的概念最早在2004年由Martin Fowler提出，是针对面向对象设计不断复杂化而提出的一种设计原则，是利用面向对象编程法则来降低应用耦合的设计模式。
IoC强调的是对代码引用的控制权由调用方转移到了外部容器，在运行是通过某种方式注入进来，实现了控制反转，这大大降低了程序之间的耦合度。依赖注入是最常用的一种实现IoC的方式，另一种是依赖查找。
依赖注入（Dependency Injection）
当然，按照惯例我们应该举个例子， 哦对，我们主要说明的是依赖注入，依赖查找请自行查阅资料。
假设我们有一个能做汉堡的设备(HRobot)，需要用肉（meat）和一些沙拉（salad）作为原料，我们可以这样实现：
export class HRobot {
public meat: Meat;
public salad: Salad;
constructor() {
this.meat = new Meat();
this.salad = new Salad();
}
cook() {}
}
看一下好像没有什么问题，可能你已经发现，我们的原材料都是放在机器里面的，如果我们想吃别的口味的汉堡恐怕就要去乡村基了。
为了可以吃到别的口味的汉堡，我们不得不改造一下我们的HRobot:
export class HRobot {
public meat: Meat;
public salad: Salad;
constructor(public meat: Meat, public salad: Salad) {
this.meat = meat;
this.salad = salad;
}
cook() {}
}
现在，只要要直接给它meat和salad就好了，我们的HRobot()并不需要知道给它的是什么样的meat：
let hRobot = new HRobot(new Meat(), new Salad());
比如，我们想吃鸡肉汉堡，只需要个它一块鸡肉就好：
class Chicken extends Meat {
meat = 'chiken';
}
let cRobot = new HRobot(new Chicken(), new Salad());
感觉还不错，我们再也不会为了吃一个鸡肉汉堡大费周章的去改造一台机器，这太不可思议了。
我可能想到了，你还是懒得弄块鸡肉给它，这时候可以使用工厂函数:
export class HRobotFactory {
createHRobot() {
let robot = new HRobot(this.createMeat(), this.createSalad());
}
createMeat() {
return new Meat();
}
creatSalad() {
return new Salad();
}
}
现在有了工厂，就有源源不断的汉堡可以吃了，开不开心，惊不惊喜？
好吧，没有最懒，只有更懒，连工厂都懒得管理我也是无话可说，幸运的是我们有Angular提供的依赖注入框架，它可以让你伸手就有汉堡吃！
二、 Angular依赖注入
在介绍Angular依赖注入之前，先来理一下三个概念：
- 注入器（Injector）：就想制造工厂，提供了一系列的接口，用于创建依赖对象的实例。
- 提供商（Provider）：用于配置注入器，注入器通过它来创建被依赖对象的实例，Provider把令牌(Token)映射到工厂方法，被依赖的对象就是通过这个方法创建的。
- 依赖（Denpendence）：指定了被依赖对象的类型，注入器会根据此类型创建对应的对象。
说了半天到底是什么样的？
用代码示例如下：
var injector = new Injector(...); var robot = injector.get(HRobot); robot.cook();
Injector()的实现如下：
import { ReflecttiveInjector } form '@angular/core';
var injector = ReflectiveInjector.resolveAndCreat([
{provide: HRobot, useClass: HRobot},
{provide: Meat, useClass: Meat},
{provide: Salad, useClass: Salad}
]);
还有注入器是这样知道知道初始化HRobot需要依赖Meat和Salad:
export class Robot {
//...
consructor(public meat: Meat, public salad: Salad) {}
//...
}
当然，看了头大是应该的，因为上面的东西压根就不需要自己动手写，Angular的依赖注入框架已经自动帮我们完成了（注入器的生成和调用）。
1. 在组件中注入服务
Angular在底层做了大量的初始化工作，这极大地降低了我们使用依赖注入的成本，现在要完成依赖注入，我们只需要三步：
- 通过import导入被依赖的对象服务
- 在组件中配置注入器。在启动组件时，Angular会读取@Component装饰器里的providers元数据，它是一个数组，配置了该组件需要使用的所有依赖，Angular的依赖注入框架会根据这个列表去创建对应的示例。
- 在组件构造函数中声明需要注入的依赖。注入器会根据构造函数上的声明，在组件初始化时通过第二步中的providers元数据配置依赖，为构造函数提供对应的依赖服务，最终完成依赖注入。
例子来了：
// app.component.ts
//...
// 1. 导入被依赖对象的服务
import { MyService } from './my-service/my-service.service';
@Component({
//...
// 2. 在组件中配置注入器
providers: [
MyService
]
//...
})
export class AppComponent {
// 3. 在构造函数中声明需要注入的依赖
constructor(private myService: MyService) {}
}
2. 在服务中注入服务
除了组件依赖服务，服务间依的相互调用也很寒常见。例如我们想给我们的汉堡机器人加上一个计数器，来记录它的生产状况，但是计数器又依靠电源来工作，我们就可以用一个服务来实现：
// power.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
@Injectable()
export class PowerService {
// power come from here..
}
// count.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
import { PowerService } from './power/power.service';
@Injectable()
export class CountService {
constructor(private power: PoowerService) {}
}
// app.component.ts 这里是当前组件，其实模块中的注入也一样，后面讲到
//...
providers: [
CountService,
PowerService
]
这里需要注意的是@Injectable装饰器是非必须的，因为只有一个服务依赖其他服务的时候才必须需要使用@Injectable显式装饰，来表示这个服务需要依赖，所以我们的PowerService并不是必须加上@Injectable装饰器的，可是，Angular官方推荐是否依赖其他服务，都应该使用@Injectable来装饰服务。
3. 在模块中注入服务
在模块中注册服务和在组件中注册服务的方法是一样的，只是在模块中注入的服务在整个组件中都是可用的。
// app.module.ts
import { BrowserModule } from '@angular/platform-browser';
import { NgModule } from '@angular/core';
import { AppComponent } from './app.component';
@NgModule({
declarations: [
AppComponent,
],
imports: [
BrowserModule
],
providers: [CountService, PowerService],
bootstrap: [AppComponent]
})
export class AppModule { }
与在组件中注入不同的是，在Angular应用启动的时候，它好首先加载这个模块需要的所有依赖，，此时会生成一个全局的根注入器，由该依赖创建的依赖注入对象会再整个应用中可见，并共享一个实例。
Angular没有模块级作用域这个概念，只有应用程序级作用域和组件级作用域，这种设计主要是考虑模块的扩展性，一个应用通常由多个模块合并和成，在@NgModule中注册的服务，默认在整个应用中可用。
下面说两种特殊情况：
假设在两个模块中使用同样的Token注入了同一个服务，并且这两个模块先后导入到了根组件中：
// ...
@NgModule({
imports: [
AModule,
BModule
]
// ...
})
那么后面导入的模块中的服务会覆盖前面导入模块中的服务，也就是说BModule中的服务会覆盖AModule中的服务，即使是在AModule中注入的服务，同样使用的是BMoudle中提供的实例。
还是假设两个模块同样使用同一个Token注入了同一个服务，但是BModule模块是导入在AModule模块中的：
// a.module.ts
// ...
@NgModule({
imports: [BModule]
})
那么这种情况下两个模块使用的都是AModule中注入的服务。可以推断出在根模块中注入的服务是拥有最高优先级的，你可以在任何地方放心使用。
三、Provider
1. Provider的理解
Provider是有必要单独提出来一节的，上面第二节中我们其实只是简单的使用了其中一种的provider下面来详细说一下Provider
在Angular中，Provider描述了注入器(Injector)如何初始化令牌(Token)所对应的依赖服务。Provider一个运行时的依赖，注入器依靠它来创建服务对象的实例。
比如我们上面用到的例子：
// ...
@Component({
//...
// 2. 在组件中配置注入器
providers: [
MyService
]
//...
})
实际上它的完整形式应该是这样的：
@Component({
//...
// 2. 在组件中配置注入器
providers: [
{provide: MyService, useClass: MyService}
]
//...
})
所以说我们上面只使用了一种provider: 类Provider（ClassProvider）。
2. Provider注册方式
上面提到我只使用了其中一种注册方式，那么下面介绍Angular中提供的四中常见的注册方式：
- 类Provider（ClassProvider）
- 值Provider（ValueProvider）
- 别名Provider（ExistingProvider）
- 工厂Provider（FactoryProvider）
1. 类Provider
类Provider 基于令牌（Token）指定依赖项，这种方式可是让依赖被动态指定为其他不同的具体实现，只要接口不变，对于使用方就是透明的。比如数据渲染服务（Render），Render服务对上层提供的接口是固定的，倒是底层的渲染方式可以不同：
```ts
var inject = Injector.resolveAndCreate([
{provide: Render, useClass: DomRender}
//{provide: Render, useClass: DomRender} // canvas 渲染方式
//{provide: Render, useClass: DomRender} // 服务的想染方式
])
// 调用方不用做任何修改
class AppComponent {
construtor(private render: Render) {}
}
```
2. 值Provider
由于依赖的对象并不一定都是类，也可以是字符串、常量、对象等其他数据类型的，这可以方便用在全局变量、系统相关参数配置场景中。在创建Provider对象的时候，只需要使用useValue就可以声明一个值Provider：
```ts
let freeMan = {
freeJob: boolen;
live: () => {return 'do something u cant do'}
};
@Component({
// ...
providers: [
{provide: 'someone', useValue: freeMan}
]
})
```
3. 别名Provider
有了别名Provider，我们就可以在一个Provider中配置多个令牌（Token），其对于的对象指向同一个实例，从而实现了多个依赖、一个对象实例的作用：
// ...
providers: [
{provider: Power1, useClass: PowerService},
{provider: Power2, useClass: PowerService}
]
// ...
仔细想想，这样对吗？
显然是不对的，如果两个都使用了useClass那么按照令牌，将会创建两个不同的实例出来，那么应该怎么实现两个令牌同一个实例呢？答案是使用useExistiong:
// ...
providers: [
{provider: Power1, useClass: PowerService},
{provider: Power2, useExisting: PowerService}
]
// ...
4. 工厂Provider
工厂Provider允许我们根据不同的条件来实例化不同的服务，比如，我们在开发环境需要打印日志，但是在实际部署的时候可能并不需要打印这些东西，那么我们总不可能去找到整个应用中所有的console.log()这样的方法吧，这个时候我们可以使用工厂provider来帮我们处理，我们只需要在工厂provider中设定一个条件，使其能够根据条件返回实例化我们需要的服务就可以了。为了实现这样的功能我们可以在根模块中这样注入：
```ts
// app.module.ts
@NgModule({
// ...
providers: [
HeroService,
ConsoleService,
{
provide: LoggerService,
useFactory: (consoleService) => {
return new LoggerService(true, consoleService);
},
deps: [ConsoleService]
}
],
bootstrap: [AppComponent]
})
export class AppModule { }
哦哦，那两个服务是这样写的：
// console.service.ts
// ...
export class ConsoleService {
log(message) {
console.log(`ConsoleService: ${message}`);
}
}
// logger.service.ts
// ...
export class LoggerService {
constructor(private enable: boolean,
consoleService: ConsoleService
) { }
log(message: string) {
if (this.enable) {
console.log(`LoggerService: ${message}`);
}
}
}
然后在组件构造函数中写上需要的服务就好。
四、限定方式的依赖注入
想象一场景，你应用中的某个服务的provider被当做无效代码删掉了，那么你的应用可能就会出问题。还好这个问题早在设计的时候就已经考虑到了，我们可以使用Angular提供的@Optional和@Host装饰器来解决这个问题。
Optional可以兼容依赖不存在的情况，提高系统的健壮性；@Host可以限定查找规则，明确实例化的位置，避免一些莫名的共享对象问题。
@Optional
借助@Optional就可以实现可选注入：
// app.component.ts
// ...
import { Optional } from '@angular/core';
constructor(@Optional() private logger: LoggerService) {
if (this.logger) {
this.logger.log('i am choosed');
}
}
像例子中的那样只需要在宿主组件(Host Component)的构造函数中增加@Optional装饰器即可。
需要注意的是，上面例子中的LoggerService并不是不存在，只是并没有根据providers元数据中配置被实例化出来。
@Host
Angular中依赖查找的规则是按照注入器从当前组件向父组件查找，直到找到要注入的依赖位置，如果找不到就会报错。我们可以使用Angular提供的@Host装饰器来解决 这个问题。
宿主组件如果一个组件注入了依赖项，那么这个组件就是这个依赖的宿主组件；如果这个组件通过<ng-content>被嵌入到了父组件，那这个父组件就是这个依赖的宿主组件。
1、宿主组件是当前组件
我们给组件构造函数加上@Host装饰器：
// ...
@Component({
selector: 'parent',
template: `
<h1>这里是父组件</h1>
`
})
constructor(
@Host()
logger: LoggerService) {}
// 加上@Host之后会报错，因为我们并没有在这个组件中注入LoggerService
// 但是我们可以加上@Optional来避免报错
//@Host()
//@Optional()
//logger: LoggerService) {}
)
2、宿主组件是父组件
我们修改一下上面的组件为父组件：
// parent.component.ts
// ...
@Component({
selector: 'parent',
template: `
<h1>这里是父组件</h1>
<ng-content></content>
`
// 在父组件中注入 LoggerService
providers: [LoggerService]
})
constructor() {}
增加一个子组件：
// child.component.ts
// ...
@Component({
selector: 'child',
template: `
<h1>这里是子组件</h1>
`
})
constructor(
@Host()
@Optional()
logger: LoggerService)
){}
当然<parent>标签中应该这样写:
<parent> <child></child> </parent>
因为此时宿主组件是父组件，所以我们在父组件中注入LoggerService Angular注入器会自动向上查找，找到ParentComponet中的配置，从而完成注入。
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