在.NET Core控制台程序中如何使用依赖注入详解

背景介绍

Dependency Injection：又称依赖注入，简称DI。在以前的开发方式中，层与层之间、类与类之间都是通过new一个对方的实例进行相互调用，这样在开发过程中有一个好处，可以清晰的知道在使用哪个具体的实现。随着软件体积越来越庞大，逻辑越来越复杂，当需要更换实现方式，或者依赖第三方系统的某些接口时，这种相互之间持有具体实现的方式不再合适。为了应对这种情况，就要采用契约式编程：相互之间依赖于规定好的契约（接口），不依赖于具体的实现。这样带来的好处是相互之间的依赖变得非常简单，又称松耦合。至于契约和具体实现的映射关系，则会通过配置的方式在程序启动时由运行时确定下来。这就会用到DI。

依赖注入(Dependency Injection), 是面向对象编程中的一种设计原则，可以用来减低代码之间的耦合度。在.NET Core MVC中

我们可以在Startup.cs文件的ConfigureService方法中使用服务容器IServiceCollection注册接口及其实现类的映射。

例如，当我们需要访问Http上下文时，我们需要配置IHttpContextAccessor接口及其实现类HttpContextAccessor


 public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
 {
 services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_1);
 services.AddSingleton<IHttpContextAccessor, HttpContextAccessor>();
 }

那么当我们编写一个.NET Core控制台程序的时候，我们该如何使用依赖注入呢？

使用内置依赖注入

在.NET Core中，内置依赖注入模块使用的程序集是Microsoft.Extensions.DependencyInjection。

所以如果希望在控制台程序中使用内置依赖注入，我们首先需要使用NUGET添加对Microsoft.Extensions.DependencyInjection程序集的引用。


PM> Install-Package Microsoft.Extensions.DependencyInjection

这里为了说明如何使用.NET Core内置的依赖注入模块, 我们创建以下2个服务接口。


 public interface IFooService
 {
 void DoThing(int number);
 }

 public interface IBarService
 {
 void DoSomeRealWork();
 }

然后我们针对这2个服务接口，添加2个对应的实现类


 public class BarService : IBarService
 {
 private readonly IFooService _fooService;
 public BarService(IFooService fooService)
 {
  _fooService = fooService;
 }

 public void DoSomeRealWork()
 {
  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
  _fooService.DoThing(i);
  }
 }
 }

 public class FooService : IFooService
 {
 private readonly ILogger<FooService> _logger;
 public FooService(ILoggerFactory loggerFactory)
 {
  _logger = loggerFactory.CreateLogger<FooService>();
 }

 public void DoThing(int number)
 {
  _logger.LogInformation($"Doing the thing {number}");
 }
 }

代码解释

BarService类构造函数依赖了一个IFooService接口的实现
FooService类构造函数依赖一个ILoggerFactory接口的实现
FooService中，我们输出了一个Information级别的日志

在以上实现类代码中，我们使用了.NET Core内置的日志模块，所以我们还需要使用NUGET添加对应的程序集Microsoft.Extensions.Logging.Console


PM> Install-Package Microsoft.Extensions.Logging.Console

最后我们来修改Program.cs, 代码如下


using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Logging;

 public class Program
 {
 public static void Main(string[] args)
 {
  //setup our DI
  var serviceProvider = new ServiceCollection()
  .AddLogging()
  .AddSingleton<IFooService, FooService>()
  .AddSingleton<IBarService, BarService>()
  .BuildServiceProvider();

  //configure console logging
  serviceProvider
  .GetService<ILoggerFactory>()
  .AddConsole(LogLevel.Debug);

  var logger = serviceProvider.GetService<ILoggerFactory>()
  .CreateLogger<Program>();
  logger.LogInformation("Starting application");

  //do the actual work here
  var bar = serviceProvider.GetService<IBarService>();
  bar.DoSomeRealWork();

  logger.LogInformation("All done!");

 }
 }

代码解释

这里我们手动实例化了一个ServiceCollection类, 这个类是IServiceCollection>接口的一个实现类，它就是一个.NET Core内置服务容器。
然后我们在服务容器中注册了IFooService接口的实现类FooService以及IBarService接口的实现类BarService。
当时需要从服务容器中获取接口类的对应实现类时，我们只需要调用服务容器类的GetSerivce方法。

最终效果

运行程序，我们期望的日志，正确的输出了

info: DIInConsoleApp.Program[0]
      Start application.
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 0
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 1
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 2
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 3
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 4
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 5
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 6
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 7
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 8
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 9
info: DIInConsoleApp.Program[0]
      All done!

使用第三方依赖注入

除了使用内置的依赖注入模块，我们还可以直接使用一些第三方的依赖注入框架，例如Autofac, StructureMap。

这里我们来使用StructureMap来替换当前的内置的依赖注入框架。

首先我们需要先添加程序集引用。


PM> Install-Package StructureMap.Microsoft.DependencyInjection

然后我们来修改Program.cs文件，代码如下


using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using StructureMap;
using System;

namespace DIInConsoleApp
{
 class Program
 {
 static void Main(string[] args)
 {
  var services = new ServiceCollection().AddLogging();

  var container = new Container();
  container.Configure(config =>
  {
  config.Scan(_ =>
  {
   _.AssemblyContainingType(typeof(Program));
   _.WithDefaultConventions();
  });

  config.Populate(services);
  });

  var serviceProvider = container.GetInstance<IServiceProvider>();

  serviceProvider.GetService<ILoggerFactory>().AddConsole(LogLevel.Debug);

  var logger = serviceProvider.GetService<ILoggerFactory>().CreateLogger<Program>();
  logger.LogInformation("Start application.");

  var bar = serviceProvider.GetService<IBarService>();
  bar.DoSomeRealWork();

  logger.LogInformation("All done!");
  Console.Read();
 }
 }
}

代码解释

这里我们实例化了一个StructureMap的服务容器Container, 并在其Configure方法中配置了接口类及其实现类的自动搜索。这里使用的是一种约定，接口类必须以字母“I”开头, 实现类的名字和接口类只相差一个字母“I”, 例IFooService, FooService, IBarService, BarService
后续代码和前一个例子基本一样。虽然看起来代码多了很多，但是实际上这种使用约定的注入方式非常强力，可以省去很多手动配置的代码。

最终效果

运行程序，代码和之前的效果一样

info: DIInConsoleApp.Program[0]
      Start application.
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 0
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 1
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 2
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 3
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 4
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 5
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 6
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 7
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 8
info: DIInConsoleApp.FooService[0]
      Doing the thing 9
info: DIInConsoleApp.Program[0]
      All done!