Unity 入門 - 延遲解析

本文大纲:

  • 小引
  • 共享的范例代码
  • 使用 Lazy<T>
  • 使用自动工厂
  • 注入自定义工厂

 

小引

当我们说「解析某个型别/组件」时,意思通常是呼叫某类别的建构函式,以建立其实例(instance)。但有些场合,我们会希望解析时先不要生成对象,而是等到真正要呼叫对象的方法时才建立对象。这种延后建立对象的解析方式,叫做「延迟解析」(deferred resolution)。

延迟解析通常用在哪里呢?一个典型的场合是欲解析的对象的创建过程需要花较多时间(例如解析时可能因为建构函式需要注入其他对象,而产生多层巢状解析的情形),而我们希望能加快这个过程,以提升应用程序的响应速度。

本文介绍两种实现延迟解析的作法,一种是 Lazy&lt;T&gt;,另一种是「自动工厂」(automatic factories)。

共享的范例代码

为了避免往后重复太多相同的程序代码,这里先列出共享的接口与类别。

假设情境

假设应用程序需要提供讯息通知机制,而此机制需支持多种发送管道,例如:电子邮件、简讯服务(Short Message Service)、行动应用程序的讯息推送(push notification)等等。简单起见,这里仅实作其中两种服务,而且发送讯息的部分都使用简单的 Console.WriteLine() 来输出讯息,方便观察程序的执行结果。

设计

用一个 NotificationManager 类来作为整个讯息通知功能的管理员。各类讯息通知机制则由以下兩個类提供:

  • EmailService:透过电子邮件发送讯息
  • SmsService:透过简讯服务发送讯息

以上三个类均实作同一个接口: IMessageService, 而且 NotificationManager 只知道 IMessageService 接口,而不直接依赖具象类。下图描绘了它们的关系:

 

代码

讯息通知管理员的相关代码:

public interface IMessageService
{
    void SendMessage(string to, string msg);
}
 
public class EmailService : IMessageService
{
    public void SendMessage(string to, string msg)
    {
        Console.WriteLine(" 透过 EmailService 发送邮件给 {0}。", to);
    }
}
 
public class SmsService : IMessageService
{
    public void SendMessage(string to, string msg)
    {
        Console.WriteLine(" 透过 SmsService 发送简讯给 {0}。", to);
    }
}

这里采用了 Constructor Injection 的注入方式,由建构函式传入讯息服务。其中的 Notify 方法则利用事先注入的讯息服务来发送讯息给指定的接收对象(自变量 "to")。在真实世界中,你可能会需要用额外的类别来代表讯息接收对象(例如设计一个 MessageRecipient 类 别来封装收件人的各项信息),这里为了示范而对这部分做了相当程度的简化。

底下是各类讯息服务的程序代码:

public interface IMessageService
{
    void SendMessage(string to, string msg);
}
 
public class EmailService : IMessageService
{
    public void SendMessage(string to, string msg)
    {
        Console.WriteLine(" 透过 EmailService 发送邮件给 {0}。", to);
    }
}
 
public class SmsService : IMessageService
{
    public void SendMessage(string to, string msg)
    {
        Console.WriteLine(" 透过 SmsService 发送简讯给 {0}。", to);
    }
}

使用 Lazy<T>

Unity 可以让我们直接使用 .NET Framework 内建的 Lazy&lt;T&gt; 来实现延迟解析。试比较底下两个范例,首先是一般的写法:

// 一般写法
var container = new UnityContainer();
container.RegisterType<IMessageService, EmailService>(); // 注册

var svc = container.Resolve<IMessageService>(); // 解析组件(呼叫实作类别的建构函式)
svc.SendMessage("Michael", "Hello!"); // 使用组件

然后是 Lazy&lt;T&gt; 的延迟解析写法,由于注册型别的程序代码不变,故只列出解析的部分:

var lazyObj = container.Resolve<Lazy<IMessageService>>(); // 延迟解析
var svc = lazyObj.Value; // 此时才真正呼叫类别的建构函式
svc.SendMessage("Michael", "Hello!"); // 使用组件

注:有关 Lazy&T& 的用法,请参阅 MSDN 在线文件,或搜寻关键词「Lazy of T」。

使用自动工厂

「自动工厂」(automatic factories)指的是 DI 容器能够自动生成一个轻量级的工厂类别,这样我们就不用花工夫自己写了。那么,什么情况会用到自动工厂呢?通常是用来实现「延迟解析」,或者应付更复杂、更动态的晚期绑定(late binding)的需求。

仍旧以先前提过的 NotificationManager 和 IMessageService 为例。假设 EmailService 这个组件在建立实例时需要花费较长的时间(约五秒),参考以下程序片段:

public class EmailService : IMessageService
{
    public EmailService()
    {
        // 以暂停线程的方式来仿真对象生成的过程需要花费较长时间。
        System.Threading.Thread.Sleep(5000);
    }
 
    // 其余程序代码在这里并不重要,予以省略。
}

如果照一般的组件解析方式,会这么写: 

// (1) 注册
var container = new UnityContainer();
container.RegisterType<IMessageService, EmailService>();            
 
// (2) 解析
var notySvc = container.Resolve<NotificationManager>();
 
// (3) 呼叫
notySvc.Notify("Michael", "自动工厂范例");

这种写法,在其中的「(2) 解析」这个步骤会发生下列动作:

  1. DI 容器欲解析 NotificationManager,发现其建构函式需要传入 IMessageService 对象,于是先解析 IMessageService。
  2. 由于先前向容器注册组件时已经指定由 EmailService 来作为 IMessageService 的实作类别,故容器会先建立一个 EmailService 对象,然后将此对象传入 NotificationManager 的建构函式,以便建立一个 NotificationManager 对象。

也就是说,在解析 NotificationManager 时便一并建立了 EmailService 对象,故此步骤至少要花五秒的时间才能完成。然而,现在我们想要延后相依对象的创建时机,亦即等到真正呼叫组件的方法时,才真正建立其相依对象的实例。像这种场合,我们可以利用 Func&lt;T&gt; 与 Unity 的「自动工厂」来达到延迟解析相依对象的效果。作法很简单,只要修改 NotificationManager 类别就行了。如下所示:

class NotificationManager 
{
    private IMessageService _msgService; 
    private Func<IMessageService> _msgServiceFactory
 
    public NotificationManager(Func<IMessageService> svcFactory) 
    {
        // 把工厂方法保存在委派对象里
        _msgServiceFactory = svcFactory;
    }
 
    public void Notify(string to, string msg) 
    {
        // 由于每次呼叫 _msgServiceFactory() 时都会建立一个新的 IMessageService 对象,
        // 这里用一个私有成员变量来保存先前建立的对象,以免不断建立新的实例。
        // 当然这并非必要;有些场合,你可能会想要每次都建立新的相依对象。
        if (_msgService == null)
        {
            _msgService = _msgServiceFactory(); 
        }
 
        _msgService.SendMessage(to, msg);
    }
}

另一方面,原先的「注册、解析、呼叫」三步骤的程序代码都不用任何改变。方便阅读起见,这里再将注册组件的程序代码贴上来:

// (1) 注册
var container = new UnityContainer();
container.RegisterType<IMessageService, EmailService>();

请注意,NotificationManager 的建构函式要求注入的明明是 Func&lt;IMessageService&gt;,可是向容器注册组件时,却依旧写 IMessageService,而不用改成 Func&lt;IMessageService&gt;(要五毛,给一块)。如此一来,当你想要为既有程序代码加入延迟解析(延迟建立相依对象)的能力时,就可以少改一些程序代码。这是 Unity 容器的「自动工厂」提供的好处。

进一步解释,当 Unity 容器欲解析 NotificationManager 时,发现其建构函式需要一个 Func&lt;IMessageService&gt; 委派(delegate),于是便自动帮你生成这个对象,并将它注入至 NotificationManager 类别的建构函式。由于注入的是委派对象(你可以把它当作是个工厂方法),故此时并没有真正建立 IMessageService 对象,而是等到上层模块呼叫此组件的 Notify 方法时,才透过呼叫委派方法来建立 IMessageService 对象 。

当然,Unity 容器的「自动工厂」可能无法满足某些需求。比如说,有些相依对象的创建逻辑比较复杂,需要你撰写自定义的对象工厂。这个时候,你可能会想要知道如何注入自定义工厂。

注入自定义工厂

当你想要让 Unity 容器在解析特定组件时使用你的自定义工厂来建立所需之相依对象,Unity 框架的 InjectionFactory 类别可以派上用场。
延续上一个小节的 NotificationManager 范例。现在假设你写了一个对象工厂来封装 IMessageService 的创建逻辑,像这样:

class MessageServiceFactory
{
    public IMessageService GetService()
    {
        bool isEmail = CheckIfEmailIsUsed();
        if (isEmail)
        {
            return new EmailService();
        }
        else
        {
            return new SmsService();
        }
    }
}

此对象工厂的 GetService 方法会根据执行时期的某些变量来决定要返回 EmailService 还是 SmsService 的实例。EmailService 与 SmsService 这两个类别都实作了 IMessageService 接口,它们的程序代码在这里并不重要,故未列出。如需查看这些类别的程序代码,可参阅稍早的〈共享的范例程序〉一节的内容。

NotificationManager 的建构函式与上一节的范例相同,仍旧是注入 Func&lt;IMessageService&gt;。如下所示:

class NotificationManager 
{
    private IMessageService _msgService; 
    private Func<IMessageService> _msgServiceFactory
 
    public NotificationManager(Func<IMessageService> svcFactory) 
    {
        // 把工厂方法保存在委派对象里
        _msgServiceFactory = svcFactory;
    }
 
    // (已省略其他不重要的程序代码)
}

剩下的工作,就是告诉 Unity 容器:「在需要解析 IMessageService 的时候,请使用我的 MessageServiceFactory 来建立对象。」参考以下程序片段: 

var container = new UnityContainer();
 
// 注册
Func&lt;IMessageService&gt; factoryMethod = new MessageServiceFactory().GetService;
container.RegisterType&lt;IMessageService&gt;(new InjectionFactory(c =&gt; factoryMethod()));
 
// 解析
container.Resolve&lt;NotificationManager&gt;();

注册组件的部分需要加以说明,如下:

  • 先建立一个 Func&lt;IMessageService&gt; 的委派对象,让它指向 MessageServiceFactory 对象的 GetService 方法。
  • 接着呼叫 Unity 容器的 RegisterType 方法,告诉容器:解析 IMessageService 时,请用我提供的自定义工厂的 GetService 方法,而这个工厂方法已经包在刚才建立的委派对象(变量 factoryMethod),并透过 Unity 的 InjectionFactory 将此工厂方法再包一层,以便保存于 Unity 容器。

此范例所使用的 RegisterType 是个扩充方法,其原型宣告如下:

public static IUnityContainer RegisterType<T>(this IUnityContainer container, 
                                              params InjectionMember[] injectionMembers); 

InjectionFactory 类别继承自 InjectionMember,而此范例所使用的建构函式之原型宣告为: 

public InjectionFactory(Func<IUnityContainer, object> factoryFunc);

注:如需 InjectionFactory 类别的详细说明,可参考在线文件

 

本文摘自:《 .NET 依赖注入 》第 7 章。

 

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