Laravel 服務容器實現原理

前言

通過實現laravel 框架功能，以便深入理解laravel框架的先進思想。

什麼是服務容器

服務容器是用來管理類依賴與執行依賴注入的工具。Laravel框架中就是使用服務容器來實現 控制反轉 和 依賴注入 。

什麼是控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）

控制反轉(IoC) 就是說把建立物件的 控制權 進行轉移，以前建立物件的主動權和建立時機是由自己把控的，而現在這種權力轉移到第三方，也就是 Laravel 中的容器。

依賴注入（DI）則是幫助容器實現在執行中動態的為物件提供提依賴的資源。

概念容易不太容易讓人理解，舉個例子：

//我們構建一個人的類和一個狗的類
 class People
{
    public $dog = null;

    public function __construct()
    {
        $this->dog = new Dog();
    }

    public function putDog(){
        return $this->dog->dogCall();
    }

}

class Dog{
    public function dogCall(){
        return '汪汪汪';
    }
}

這個人在遛狗，突然遇到了死對頭，他於是放狗咬人

$people = new People();
$people->putDog();

在這個操作中，people類要執行putDog()這個方法，需要依賴Dog類，一般我們像上面一樣，在people中利用建構函式來新增這個Dog依賴。如果使用控制反轉 依賴注入則是這個樣子

class People
{
    public $dog = null;

    public function __construct(Dog $dog)
    {
        $this->dog = $dog;
    }

    public function putDog(){
        return $this->dog->dogCall();
    }

}

People類通過構造引數宣告自己需要的 依賴類，由容器自動注入。這樣就實現了程式的有效解耦，好處在這就不多說了。

Laravel容器依賴注入的實現

實現原理需要了解的知識點：

閉包（匿名函式）：
匿名函式（Anonymous functions），也叫閉包函式（closures），允許 臨時建立一個沒有指定名稱的函式

反射：PHP 5 以上版本具有完整的反射 API，新增了對類、介面、函式、方法和擴充套件進行反向工程的能力。 此外，反射 API 提供了方法來取出函式、類和方法中的文件註釋

理解了閉包和反射的基本用法我們來看Laravel中是怎麼實現容器的，下面程式碼是我對laravel框架容器部分程式碼的簡化核心版：

class Container
{
    /**
     *  容器繫結，用來裝提供的例項或者 提供例項的回撥函式
     * @var array
     */
    public $building = [];

    /**
     * 註冊一個繫結到容器
     */
    public function bind($abstract, $concrete = null, $shared = false)
    {
        if(is_null($concrete)){
            $concrete = $abstract;
        }

        if(!$concrete instanceof Closure){
            $concrete = $this->getClosure($abstract, $concrete);
        }

        $this->building[$abstract] =  compact("concrete", "shared");
    }

    //註冊一個共享的繫結 單例
    public function singleton($abstract, $concrete, $shared = true){
        $this->bind($abstract, $concrete, $shared);
    }

    /**
     * 預設生成例項的回撥閉包
     *
     * @param $abstract
     * @param $concrete
     * @return Closure
     */
    public function getClosure($abstract, $concrete)
    {
        return function($c) use($abstract, $concrete){
            $method = ($abstract == $concrete)? 'build' : 'make';

            return $c->$method($concrete);
        };
    }

    /**
     * 生成例項 
     */
    public function make($abstract)
    {
        $concrete = $this->getConcrete($abstract);

        if($this->isBuildable($concrete, $abstract)){
            $object = $this->build($concrete);
        }else{
            $object = $this->make($concrete);
        }

        return $object;
    }

    /**
     * 獲取繫結的回撥函式
     */
    public function getConcrete($abstract)
    {
        if(! isset($this->building[$abstract])){
            return $abstract;
        }

        return $this->building[$abstract]['concrete'];
    }

    /**
     * 判斷 是否 可以建立服務實體
     */
    public function isBuildable($concrete, $abstract)
    {
        return $concrete === $abstract || $concrete instanceof Closure;
    }

    /**
     * 根據例項具體名稱例項具體物件
     */
    public function build($concrete)
    {
        if($concrete instanceof Closure){
            return $concrete($this);
        }

        //建立反射物件
        $reflector = new ReflectionClass($concrete);

        if( ! $reflector->isInstantiable()){
            //丟擲異常
            throw new \Exception('無法例項化');
        }

        $constructor = $reflector->getConstructor();
        if(is_null($constructor)){
            return new $concrete;
        }

        $dependencies = $constructor->getParameters();
        $instance = $this->getDependencies($dependencies);

        return $reflector->newInstanceArgs($instance);

    }

    //通過反射解決引數依賴
    public function getDependencies(array $dependencies)
    {
        $results = [];
        foreach( $dependencies as $dependency ){
            $results[] = is_null($dependency->getClass())
                ?$this->resolvedNonClass($dependency)
                :$this->resolvedClass($dependency);
        }

        return $results;
    }

    //解決一個沒有型別提示依賴
    public function resolvedNonClass(ReflectionParameter $parameter)
    {
        if($parameter->isDefaultValueAvailable()){
            return $parameter->getDefaultValue();
        }
        throw new \Exception('出錯');

    }

    //通過容器解決依賴
    public function resolvedClass(ReflectionParameter $parameter)
    {
        return $this->make($parameter->getClass()->name);

    }

}

容器的工作流程

接著上面遛狗的例子：

//例項化容器類
$app =  new Container();
//向容器中填充Dog
$app->bind('Dog','App\Dog');
//填充People
$app->bind('People', 'App\People');
//通過容器實現依賴注入，完成類的例項化；
$people = $app->make('People');
//呼叫方法
echo $people->putDog();

上面示例中我們先例項化容器類，然後使用bind()方法 繫結介面和 生成相應的例項的閉包函式。然後使用make() 函式生成例項物件，在make()中會呼叫 isBuildable($concrete, $abstract) 來判斷 給定的服務實體（$concrete引數）是否可以建立，可以建立 就會呼叫 build($concrete) 函式 ，build($concrete) 函式會判斷傳的引數是 是 閉包 還是 具體類名 ，如果是閉包則直接執行，如果是具體類名的話，則通過反射獲取該類的建構函式所需的依賴，完成例項化。

重點理解 下面這幾個函式中 反射的用法，應該就很好理解了

build($concrete)
getDependencies(array $dependencies)
resolvedNonClass(ReflectionParameter $parameter)
resolvedClass(ReflectionParameter $parameter) 

最後

IoC 理解起來是有點難度，可能文中描述讓你感覺不是很清楚，可以將文中程式碼 在php中用debug觀察 執行狀態。
理解了容器的具體實現原理，再去看Laravel中的相關實現，就會感覺豁然開朗。