[译]Golang中的依赖注入

我最近使用Go创建了一个小项目，由于最近几年一直用Java，我立刻就被Go语言生态里依赖注入（DI）的缺失震惊了。我决定尝试用Uber的dig库来创建我的项目，结果非常不错。

我发觉DI帮我解决了很多在以前的Go应用中遇到的问题——init函数的过度使用，全局变量的滥用和复杂的应用初始化设置。
在这篇文章中，我会介绍DI，并展示一个应用在使用DI前后的区别（使用dig库）。

DI概述

依赖注入是这样一个概念，你的组件（在go中通常是structs）应该在被创建时接收到它们的依赖。这与组件初始化过程中创建自己的依赖的反面模式刚好相反。让我们来看一个例子。

假设你有一个Server结构，要实现其功能，需要一个Config结构。一种办法是在Server初始化时，构建它自己的Config。

type Server struct {
  config *Config
}

func New() *Server {
  return &Server{
    config: buildMyConfigSomehow(),
  }
}

这样看上去很方便，调用者甚至不需要知道我们的Server需要访问Config。这些对函数的使用者来说都是隐藏的。

然而这样也有些缺点。首先，如果我们想改变Config创建的方式，我们必须修改所有调用了它的创建方法的代码。假设，举个例子，我们的buildMyConfigSomehow函数现在需要一个参数，每个调用将必需访问那个参数，且需要将它传递给buildMyConfigSomehow方法。

而且，mock Config会变得很棘手。我们必须通过某种方式去触及到New函数的内部，去鼓捣Config的创建。

下面是使用DI的方式：

type Server struct {
  config *Config
}

func New(config *Config) *Server {
  return &Server{
    config: config,
  }
}

现在Server的创建与Config的创建解除了耦合，我们可以随意选择创建Config的逻辑，然后将结果数据传递给New方法。

而且，如果Config是个接口，mock就会变得更容易，只要实现了接口，都可传递给New方法。这使我们对Server进行mock变得容易。

主要的负面影响是，我们在创建Server前必须手动创建Config，这一点比较痛苦。我们创建了一个“依赖图”——我们必须首先创建Config因为Server依赖它。在现实的应用中，依赖图可能变得非常大，这会导致创建所有你的应用需要的组件的逻辑非常复杂。

这正是DI框架能提供帮助的地方。一个DI框架一般有两个主要功用：

1. 一个“提供”新组件的机制。笼统地说，这个机制告诉DI框架你需要哪些其他组件，来创建你自己（译者按：可以理解为你的一个程序），以及有了这些组件之后如何进行创建。
2. 一个用于“取用”创建好的组件的机制。

一个DI框架一般基于你告诉框架的“提供者”来创建一个图（graph），并且决定如何创建你的object。抽象的概念比较难以理解，所以让我们看一个合适的例子。

一个示例应用

我们将要看一段代码，一个在接收到客户端GET people请求时，会发送一个JSON响应的HTTP服务器。简单起见，我们吧代码都放在main包里，不过现实中千万别这么干。全部的实例代码可以在此处下载。

首先，让我们看一下Person结构，除了一些JSON tag之外，它没有任何行为定义。

type Person struct {
  Id   int    `json:"id"`
  Name string `json:"name"`
  Age  int    `json:"age"`
}

一个Person有Id，Name和Age，没别的了。

接下来，我们看一下Config，类似于Person，它没有任何依赖，不同于Person的是，我们将提供一个构造器(constructor)。

type Config struct {
  Enabled      bool
  DatabasePath string
  Port         string
}

func NewConfig() *Config {
  return &Config{
    Enabled:      true,
    DatabasePath: "./example.db",
    Port:         "8000",
  }
}

Enabled控制应用是否应该返回真实数据。DatabasePath表示数据库位置（我们使用sqlite）。Port表示服务器运行时监听的端口。

这个函数用于打开数据库连接，它依赖于Config并返回一个*sql.DB。

func ConnectDatabase(config *Config) (*sql.DB, error) {
  return sql.Open("sqlite3", config.DatabasePath)
}

接下来我们会看到PersonRepository。这个结构负责从数据库中获取people数据并将其反序列化，保存到Person结构当中。

type PersonRepository struct {
  database *sql.DB
}

func (repository *PersonRepository) FindAll() []*Person {
  rows, _ := repository.database.Query(
    `SELECT id, name, age FROM people;`
  )
  defer rows.Close()

  people := []*Person{}

  for rows.Next() {
    var (
      id   int
      name string
      age  int
    )

    rows.Scan(&id, &name, &age)

    people = append(people, &Person{
      Id:   id,
      Name: name,
      Age:  age,
    })
  }

  return people
}

func NewPersonRepository(database *sql.DB) *PersonRepository {
  return &PersonRepository{database: database}
}

PersonRepository需要一个待创建的数据库连接。它暴露一个叫做FindAll的函数，这个函数使用数据库连接，并返回一个包含数据库数据的Person顺序表。

为了在HTTP Server和PersonRepository中间新增一层，我们将会创建一个PersonService。

type PersonService struct {
  config     *Config
  repository *PersonRepository
}

func (service *PersonService) FindAll() []*Person {
  if service.config.Enabled {
    return service.repository.FindAll()
  }

  return []*Person{}
}

func NewPersonService(config *Config, repository *PersonRepository)
*PersonService {
  return &PersonService{config: config, repository: repository}
}

我们的PersonService依赖于Config和PersonRepository。它暴露一个叫做FindAll的函数，根据应用是否是enabled去调用PersonRepository。

最后，我们来到Server，负责运行一个HTTP Server，并且把请求分配到PersonService处理。

type Server struct {
  config        *Config
  personService *PersonService
}

func (s *Server) Handler() http.Handler {
  mux := http.NewServeMux()

  mux.HandleFunc("/people", s.people)

  return mux
}

func (s *Server) Run() {
  httpServer := &http.Server{
    Addr:    ":" + s.config.Port,
    Handler: s.Handler(),
  }

  httpServer.ListenAndServe()
}

func (s *Server) people(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  people := s.personService.FindAll()
  bytes, _ := json.Marshal(people)

  w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
  w.WriteHeader(http.StatusOK)
  w.Write(bytes)
}

func NewServer(config *Config, service *PersonService) *Server {
  return &Server{
    config:        config,
    personService: service,
  }
}

Server依赖于PersonService和Config。
好了，我们现在知道我们系统的所有组件了。现在怎么他妈的初始化它们并且启动我们的系统？

令人害怕的main()

func main() {
  config := NewConfig()

  db, err := ConnectDatabase(config)

  if err != nil {
    panic(err)
  }

  personRepository := NewPersonRepository(db)

  personService := NewPersonService(config, personRepository)

  server := NewServer(config, personService)

  server.Run()
}

我们首先创建Config，然后使用Config创建数据库连接。接下来我们可以创建PersonRepository，这样就可以创建PersonService了，最后，我们使用这些来创建Server并启动它。

呼，刚才那操作太复杂了。更糟糕的是，当我们的应用变得更复杂时，我们的main的复杂度会持续增长。每次我们的任何一个组件新增一个依赖，为了创建这个组件，我们都不得不琢磨这个依赖在main中的顺序和逻辑。
所以你也许会猜，一个依赖注入框架可以帮我们解决这个问题，我们来试一下怎么用。

创建一个容器

“容器(container)”这个属于在DI框架中，通常表示你存放“提供者(provider)”和获取创建好的对象的一个地方。
dig库提供给我们Provide函数，用于添加我们自己的提供者；还有Invoke函数，用于从容器中获取创建好的对象。

首先，我们创建一个新的容器。

container := dig.New()

现在我们可以添加新的提供者，方法很简单，我们用container调用Provide函数，这个函数接收一个参数：一个函数。这个参数函数可以有任意数量的参数（代表将要创建的组件的依赖）以及一个或两个返回值（代表这个函数提供的组件，以及一个可选的error）。

container.Provide(func() *Config {
  return NewConfig()
})

上述代码表示，“我提供一个Config给容器，为了创建它，我并不需要其他东西。”。现在我们已经告诉了容器如何创建一个Config类型，我们可以使用它来创建其他类型了。

container.Provide(func(config *Config) (*sql.DB, error) {
  return ConnectDatabase(config)
})

这部分代码表示，“我提供一个*sql.DB类型给容器，为了创建它，我需要一个Config，我可能会返回一个可选的error”。
在这两个例子中，我们有点啰嗦了，因为我们已经定义了NewConfig和ConnectDatabase函数，我们可以直接将它们作为提供者给容器使用。

container.Provide(NewConfig)
container.Provide(ConnectDatabase)

现在，我们可以直接向容器请求一个构造好的组件，任何我们给出了提供者的类型都可以。我们用Invoke函数来做这个操作。Invoke函数接收一个参数——一个接收任意数量参数的函数，这些参数正是我们想要容器为我们创建的组件。

container.Invoke(func(database *sql.DB) {
  // sql.DB is ready to use here
})

容器的操作很聪明，它是这样做的：

• 容器识别到我们在请求一个*sql.DB
• 它发现我们的函数ConnectDatabase提供了这种类型
• 接下来它发现ConnectDatabase依赖一个Config
• 它会找到Config的提供者，NewConfig函数
• NewConfig函数没有任何依赖，于是被调用
• NewConfig的返回值是一个Config，被作为参数传递给ConnectDatabase
• ConnectionData的结果是一个*sql.DB，被传回给Invoke的调用者

容器为我们做了很多事，实际上它做的更多。容器只会为每种类型提供一个实例，这意味着我们永远不会意外的创建了第二个数据库连接，即使我们在多个地方调用（比如多个repository）。

一个更好的main()

现在我们知道dig容器是如何工作的了，让我们用它来创建一个更好的main。

func BuildContainer() *dig.Container {
  container := dig.New()

  container.Provide(NewConfig)
  container.Provide(ConnectDatabase)
  container.Provide(NewPersonRepository)
  container.Provide(NewPersonService)
  container.Provide(NewServer)

  return container
}

func main() {
  container := BuildContainer()

  err := container.Invoke(func(server *Server) {
    server.Run()
  })

  if err != nil {
    panic(err)
  }
}

除了Invoke的error返回，其它的我们都见过了。如果任何被Invoke使用的提供者返回错误，对Invoke的调用就会停止，并返回error。
即使这个例子很小，应该也足以看出这种方法相对于“标准”main的一些好处了。随着我们的应用规模的增长，好处也会更多更明显。
其中一个最重要的好处就是解耦组件的创建和依赖的创建。比方说，我们的PersonRepository需要访问Config，我们只需要修改构造器NewPersonRepository，给它加上一个Config参数，其它什么都不用变。
也有一些其它的好处，减少了全局的状态，减少了init的调用（依赖会在被需要时延迟创建，且只会创建一次，避免了有报错倾向的init调用），让独立组件的测试更加容易。想象下创建一个容器，去请求一个创建好的对象做测试，或者mock所有的依赖并创建对象。所有的这些都会随着DI的引入变得容易。

一个值得推广的想法

我相信依赖注入帮助我们创建更健壮，更易测试的程序。随着应用程序规模的增长，这一点也更加颠扑不破。Go非常适合创建大型的应用程序，并且dig是一个很好的DI工具。我认为Go社区应该接受DI并且在尽可能多的应用程序中使用它。

更新

Google最近发布了它们自己的DI容器，叫做wire。它通过代码生成的方式避免了运行时反射。比起dig我更建议用wire。