概述

       ASP.NET Core可以說是處處皆注入，本文從基礎角度理解一下原生DI容器，及介紹下怎麼使用並且如何替換官方提供的預設依賴注入容器。

什麼是依賴注入

       百度百科中對於依賴注入的定義：控制反轉（Inversion of Control，縮寫為IoC），是面向物件程式設計中的一種設計原則，可以用來減低計算機程式碼之間的耦合度。其中最常見的方式叫做依賴注入（Dependency Injection，簡稱DI），還有一種方式叫“依賴查詢”（Dependency Lookup）。通過控制反轉，物件在被建立的時候，由一個調控系統內所有物件的外界實體將其所依賴的物件的引用傳遞給它。也可以說，依賴被注入到物件中。

依賴反轉前

那麼在依賴反轉之前或者叫控制反轉之前，直接依賴是怎麼工作的呢，這裡ClassA直接依賴ClassB，而ClassB又直接依賴ClassC，任何一處的變動都會牽一髮而動全身，不符合軟體工程的設計原則。

依賴反轉後

應用依賴關係反轉原則後，A 可以呼叫 B 實現的抽象上的方法，讓 A 可以在執行時呼叫 B，而 B 又在編譯時依賴於 A 控制的介面（因此，典型的編譯時依賴項發生反轉） 。 執行時，程式執行的流程保持不變，但介面引入意味著可以輕鬆插入這些介面的不同實現。

依賴項反轉是生成鬆散耦合應用程式的關鍵一環，因為可以將實現詳細資訊編寫為依賴並實現更高級別的抽象，而不是相反 。 因此，生成的應用程式的可測試性、模組化程度以及可維護性更高。 遵循依賴關係反轉原則可實現依賴關係注入 。

何謂容器

       如果你用過Spring，就知道其龐大而全能的生態圈正是因為有了它包含各種各樣的容器來做各種事情，其本質也是一個依賴反轉工廠，那麼不知道你注意到沒有，控制反轉後產生依賴注入，這樣的工作我們可以手動來做，那麼如果注入的服務成千上萬呢，那怎麼玩呢？那麼問題來了，控制反轉了，依賴的關係也交給了外部，現在的問題就是依賴太多，我們需要有一個地方來管理所有的依賴，這就是容器的角色。
      容器的主要職責有兩個：繫結服務與例項之間的關係（控制生命週期）。獲取例項並對例項進行管理（建立和銷燬）。

ASP.NET Core裡依賴注入是怎麼實現的

     在.Net Core裡提供了預設的依賴注入容器IServiceCollection，它是一個輕量級容器。核心元件為兩個IServiceCollection和IServiceProvider，IServiceCollection負責註冊，IServiceProvider負責提供例項。

IServiceCollection serviceCollection=new ServiceCollection();
#三個方法都是註冊例項，只不過例項的生命週期不一樣。
#單例模式，只有一個例項
serviceCollection.AddSingleton<ILoginService, EFLoginService>();
#每次請求都是同一個例項，比如EntityFramework.Context
serviceCollection.AddScoped<ILoginService, EFLoginService>();
#每次呼叫都是不同的例項
serviceCollection.AddTransient<ILoginService, EFLoginService>();

#介面宣告
public interface IServiceCollection : IList<ServiceDescriptor>, ICollection<ServiceDescriptor>, IEnumerable<ServiceDescriptor>, IEnumerable
{
}

#預設的ServiceCollection實際上是一個提供了ServiceDescriptor的List。 
public class ServiceCollection : IServiceCollection, ICollection<ServiceDescriptor>, IEnumerable<ServiceDescriptor>, IEnumerable, IList<ServiceDescriptor>
  {
    private readonly List<ServiceDescriptor> _descriptors = new List<ServiceDescriptor>();

    public int Count
    {
      get
      {
        return this._descriptors.Count;
      }
    }
    
    public bool IsReadOnly
    {
      get
      {
        return false;
      }
    }

    public ServiceDescriptor this[int index]
    {
      get
      {
        return this._descriptors[index];
      }
      set
      {
        this._descriptors[index] = value;
      }
    }

    public void Clear()
    {
      this._descriptors.Clear();
    }

    public bool Contains(ServiceDescriptor item)
    {
      return this._descriptors.Contains(item);
    }
    
    public void CopyTo(ServiceDescriptor[] array, int arrayIndex)
    {
      this._descriptors.CopyTo(array, arrayIndex);
    }

    public bool Remove(ServiceDescriptor item)
    {
      return this._descriptors.Remove(item);
    }

    public IEnumerator<ServiceDescriptor> GetEnumerator()
    {
      return (IEnumerator<ServiceDescriptor>) this._descriptors.GetEnumerator();
    }

    void ICollection<ServiceDescriptor>.Add(ServiceDescriptor item)
    {
      this._descriptors.Add(item);
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
      return (IEnumerator) this.GetEnumerator();
    }

    public int IndexOf(ServiceDescriptor item)
    {
      return this._descriptors.IndexOf(item);
    }
    
    public void Insert(int index, ServiceDescriptor item)
    {
      this._descriptors.Insert(index, item);
    }

    public void RemoveAt(int index)
    {
      this._descriptors.RemoveAt(index);
    }
  }

三個方法對應的生命週期值，在列舉ServiceLifeTime中定義：

public enum ServiceLifetime
{
   Singleton, 
   Scoped,
   Transient,
}

三個方法確切來說是定義在擴充套件方法ServiceCollectionServiceExtensions中定義：

#這裡我列出個別方法，詳細可參看原始碼
#匯入Microsoft.Extensions.DependencyInjection
public static class ServiceCollectionServiceExtensions
{   
    public static IServiceCollection AddTransient(
      this IServiceCollection services,
      Type serviceType,
      Type implementationType)
    {
      if (services == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (services));
      if (serviceType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (serviceType));
      if (implementationType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (implementationType));
      //這裡注入時指定ServiceLifetime.Transient
      return ServiceCollectionServiceExtensions.Add(services, serviceType, implementationType, ServiceLifetime.Transient);
    }
    
    public static IServiceCollection AddScoped(
      this IServiceCollection services,
      Type serviceType,
      Type implementationType)
    {
      if (services == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (services));
      if (serviceType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (serviceType));
      if (implementationType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (implementationType));
      //這裡注入時指定ServiceLifetime.Scoped
      return ServiceCollectionServiceExtensions.Add(services, serviceType, implementationType, ServiceLifetime.Scoped);
    }
    
    public static IServiceCollection AddSingleton(
      this IServiceCollection services,
      Type serviceType,
      Type implementationType)
    {
      if (services == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (services));
      if (serviceType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (serviceType));
      if (implementationType == (Type) null)
        throw new ArgumentNullException(nameof (implementationType));
      //這裡注入時指定ServiceLifetime.Singleton
      return ServiceCollectionServiceExtensions.Add(services, serviceType, implementationType, ServiceLifetime.Singleton);
    }
}

ASP.NET Core裡依賴注入是怎樣執行的

在Startup中初始化

ASP.NET Core在Startup.ConfigureService中注入指定服務，可以從方法引數IServiceCollection中看出，這裡還有個方法services.AddMvc(), 這個MVC框架本身自己注入的服務，定義在MvcServiceCollectionExtesnsions類中。

#Startup
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
     services.AddMvc();
     services.AddSingleton<ILoginService, EFLoginService>();        
}

在建構函式中注入

官方推薦在構造器中注入，這裡也是為了體現顯示依賴。

public class AccountController
{
    private ILoginService _loginService;
    public AccountController(ILoginService loginService)
    {
        _loginService = loginService;
    }
}

如何替換其他容器

      前面提到原生的依賴注入容器只是一個輕量級容器，但是功能真的很有限，比如屬性注入、方法注入、子容器、lazy物件初始化支援。為何不好好借鑑一下Spring強大的背景呢，所以這裡我們用Autofac替換系統預設的依賴注入容器。先引用名稱空間Autofac、Autofac.Extensions.DependencyInjection。我本機環境使用的.Net Core3.0。 3.0不能修改直接修改Startup的ConfigureService方法了，直接修改ConfigureService方法返回值會丟擲異常ConfigureServices returning an System.IServiceProvider isn't supported. 這裡可以參考Autofac文件，已經有說明。

修改Startup

#直接宣告方法ConfigureContainer 
public class Startup
 {
     public Startup(IConfiguration configuration)
     {
         Configuration = configuration;
     }

     public IConfiguration Configuration { get; }

     public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
     {
         services.AddControllersWithViews();
         services.AddMvc();
     }

     public void ConfigureContainer(ContainerBuilder containerBuilder)
     {
         containerBuilder.RegisterType<EFLoginService>().As<ILoginService>();
     }

     public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
     {
         if (env.IsDevelopment())
         {
             app.UseDeveloperExceptionPage();
         }
         else
         {
             app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
             app.UseHsts();
         }

         app.UseStaticFiles();
         app.UseRouting();
         app.UseAuthorization();
         app.UseEndpoints(endpoints =>
                          {
                              endpoints.MapControllerRoute(
                                  name: "default",
                                  pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
                          });
     }
 }

修改Program

#匯入名稱空間Autofac.Extensions.DependencyInjections,然後呼叫UseServiceProviderFactory 
public class Program
 {
     public static void Main(string[] args)
     {
         CreateHostBuilder(args).Build().Run();
     }

     public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
         Host.CreateDefaultBuilder(args)
         .ConfigureWebHostDefaults(
         webBuilder => { webBuilder.UseStartup<Startup>(); })
         .UseServiceProviderFactory(new AutofacServiceProviderFactory());
 }

參考連結

https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/architecture/modern-web-apps-azure/architectural-principles#dependency-inversion
https://www.cnblogs.com/loogn/p/10566510.html
https://www.cnblogs.com/jesse2013/p/di-in-aspnetcore.h