深入理解WPF中的依賴注入和控制反轉

在WPF開發中，依賴注入（Dependency Injection）和控制反轉（Inversion of Control）是程序解耦的關鍵，在當今軟件工程中佔有舉足輕重的地位，兩者之間有着密不可分的聯繫。今天就以一個簡單的小例子，簡述如何在WPF中實現依賴注入和控制反轉，僅供學習分享使用，如有不足之處，還請指正。

 

什麼是依賴注入和控制反轉？

 

依賴注入又稱爲依賴項注入，那什麼是依賴項呢？比如在一個類A中，實現某中功能，而此功能是另外一個類B實現的，那就說明A依賴B，B就是A的依賴項。或者是另一個對象A所依賴的對象B。示例如下：

namespace DemoIoc
{
    public class MessageWriter
    {
        public void Print(string message)
        {
            Console.WriteLine($"MessageWriter.Write(message: \"{message}\")");
        }
    }

    public class Worker : BackgroundService
    {
        private readonly MessageWriter writer = new();

        protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
        {
            while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
            {
                writer.Print($"Worker running at: {DateTimeOffset.Now}");
                await Task.Delay(1_000, stoppingToken);
            }
        }
    }
}

注意：在上述示例中，Worker類依賴於MessageWriter類，所以MessageWriter就是Worker的依賴項。 硬編碼的依賴項（如前面的示例）會產生問題，應避免使用。

強依賴關係具有以下幾個問題：

• 如果要用不同的實現替換 MessageWriter，必須修改 Worker 類。
• 如果 MessageWriter 具有依賴項，則必須由 Worker 類對其進行配置，且很難進行初始化。
• 這種實現很難進行單元測試。

那如何解決上述依賴關係所造成的弊端呢？答案就是依賴項注入。可通過如下幾個步驟實現：

• 使用接口或基類將依賴關係實現抽象化。
• 在服務容器中註冊依賴關係。
• 將服務注入到使用它的類的構造函數中。

 .NET 提供了一個內置的服務容器 IServiceProvider。 服務通常在應用啓動時註冊，並追加到 IServiceCollection。 添加所有服務後，可以使用 BuildServiceProvider 創建服務容器。 框架負責創建依賴關係的實例，並在不再需要時將其釋放。

簡單一句話說：依賴注入（DI）將所依賴的對象參數化，接口化，並且將依賴對象的創建和釋放剝離出來，這樣就做到了解耦，並且實現了控制反轉（IoC）。

控制反轉（IoC）具有如下兩個特點：

• 高等級的代碼不能依賴低等級的代碼；
• 抽象接口不能依賴具體實現；

控制反轉解決代碼的強耦合，增加了代碼的可擴展性。依賴注入將依賴具體實現類和控制實現類的創建和釋放，變成了依賴接口或抽象類，不再控制接口的創建和釋放。兩者之間相輔相成，互相成就。

 

WPF中實現依賴注入的步驟

 

1. 安裝DI庫

 

首先創建一個WPF應用程序，然後在Nuget包管理器中安裝微軟提供的依賴注入庫【Microsoft.Extensions.DependencyInjection】，如下所示：

 

2. 創建接口和實現類

 

創建測試用的接口ITextService和實現類TextService，如下所示：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace DemoIoc
{
    public interface ITextService
    {
       public string GetText();
    }

    public class TextService : ITextService
    {
        public string GetText()
        {
            return DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff");
        }
    }
}

 

3. 接口注入

 

在需要調用的地方（如：MainWindow）進行ITextService接口注入，如下所示：

namespace DemoIoc
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for MainWindow.xaml
    /// </summary>
    public partial class MainWindow : Window
    {
        private ITextService textService;

        public MainWindow(ITextService textService)
        {
            this.textService = textService;
            InitializeComponent();
        }

        private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            this.txtCurrentTime.Text = textService.GetText();
        }
    }
}

注意：以上可以看出MainWindow依賴ITextService接口，而不依賴於接口的實現。這樣就實現了依賴注入。

 

4. 配置容器

 

在啓動程序App.xaml.cs中，添加當前對象成員，和服務提供對象，並在實例化服務對象的時候一次性註冊，以便在後續需要的時候進行獲取。如下所示：

namespace DemoIoc
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for App.xaml
    /// </summary>
    public partial class App : Application
    {
        /// <summary>
        /// 獲取當前 App 實例
        /// </summary>
        public new static App Current => (App)Application.Current;
        /// <summary>
        /// 獲取存放應用服務的容器
        /// </summary>
        public IServiceProvider ServiceProvider { get; }

        public App()
        {
            ServiceProvider = ConfigureServices();
        }

        /// <summary>
        /// 配置應用的服務
        /// </summary>
        private static IServiceProvider ConfigureServices()
        {
            var serviceCollection = new ServiceCollection()
                .AddSingleton<ITextService,TextService>()
                .AddSingleton<MainWindow>();
                
            return serviceCollection.BuildServiceProvider();
        }

        protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
        {
            var mainWindow = ServiceProvider.GetRequiredService<MainWindow>();
            mainWindow.Show();
        }
    }
}

注意：在此示例中，MainWindow通過服務註冊的方式進行實例化，所以需要刪除默認的App.xaml中StartUri屬性設置，否則將提示默認構造函數不存在。

 

示例測試

 

經過上述步驟，就實現了WPF中依賴注入和控制反轉，測試結果如下：

說明：正常輸出，則表示依賴注入成功。

 

參考文檔

 

1. .Net依賴項注入：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/extensions/dependency-injection

 

以上就是依賴注入和控制反轉的全部內容，希望可以拋磚引玉，一起學習，共同進步。