详解如何实现Laravel的服务容器的方法示例

2023-08-24 14:22:06 196

1.容器的本质

服务容器本身就是一个数组，键名就是服务名，值就是服务。
服务可以是一个原始值，也可以是一个对象，可以说是任意数据。
服务名可以是自定义名，也可以是对象的类名，也可以是接口名。

//服务容器
$container=[
//原始值
'text'=>'这是一个字符串',
//自定义服务名
'customName'=>newStdClass(),
//使用类名作为服务名
'StdClass'=>newStdClass(),
//使用接口名作为服务名
'Namespace\\StdClassInterface'=>newStdClass(),
];

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

//绑定服务到容器
$container['standard']=newStdClass();
//获取服务
$standard=$container['standard'];
var_dump($standard);

2.封装成类

为了方便维护，我们把上面的数组封装到类里面。

$instances还是上面的容器数组。我们增加两个方法，instance用来绑定服务，get用来从容器中获取服务。

classBaseContainer
{

//已绑定的服务
protected$instances=[];

//绑定服务
publicfunctioninstance($name,$instance)
{
$this->instances[$name]=$instance;
}

//获取服务
publicfunctionget($name)
{
returnisset($this->instances[$name])?$this->instances[$name]:null;
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

$container=newBaseContainer();
//绑定服务
$container->instance('StdClass',newStdClass());
//获取服务
$stdClass=$container->get('StdClass');
var_dump($stdClass);

3.按需实例化

现在我们在绑定一个对象服务的时候，就必须要先把类实例化，如果绑定的服务没有被用到，那么类就会白白实例化，造成性能浪费。

为了解决这个问题，我们增加一个bind函数，它支持绑定一个回调函数，在回调函数中实例化类。这样一来，我们只有在使用服务时，才回调这个函数，这样就实现了按需实例化。

这时候，我们获取服务时，就不只是从数组中拿到服务并返回了，还需要判断如果是回调函数，就要执行回调函数。所以我们把get方法的名字改成make。意思就是生产一个服务，这个服务可以是已绑定的服务，也可以是已绑定的回调函数，也可以是一个类名，如果是类名，我们就直接实例化该类并返回。

然后，我们增加一个新数组$bindings，用来存储绑定的回调函数。然后我们把bind方法改一下，判断下$instance如果是一个回调函数，就放到$bindings数组，否则就用make方法实例化类。

classDeferContainerextendBaseContainer
{
//已绑定的回调函数
protected$bindings=[];

//绑定服务
publicfunctionbind($name,$instance)
{
if($instanceinstanceofClosure){
//如果$instance是一个回调函数，就绑定到bindings。
$this->bindings[$name]=$instance;
}else{
//调用make方法，创建实例
$this->instances[$name]=$this->make($name);
}
}

//获取服务
publicfunctionmake($name)
{
if(isset($this->instances[$name])){
return$this->instances[$name];
}

if(isset($this->bindings[$name])){
//执行回调函数并返回
$instance=call_user_func($this->bindings[$name]);
}else{
//还没有绑定到容器中，直接new.
$instance=new$name();
}

return$instance;
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

$container=newDeferContainer();
//绑定服务
$container->bind('StdClass',function(){
echo"我被执行了\n";
returnnewStdClass();
});
//获取服务
$stdClass=$container->make('StdClass');
var_dump($stdClass);

StdClass这个服务绑定的是一个回调函数，在回调函数中才会真正的实例化类。如果没有用到这个服务，那回调函数就不会被执行，类也不会被实例化。

4.单例

从上面的代码中可以看出，每次调用make方法时，都会执行一次回调函数，并返回一个新的类实例。但是在某些情况下，我们希望这个实例是一个单例，无论make多少次，只实例化一次。

这时候，我们给bind方法增加第三个参数$shared，用来标记是否是单例，默认不是单例。然后把回调函数和这个标记都存到$bindings数组里。

为了方便绑定单例服务，再增加一个新的方法singleton，它直接调用bind，并且$shared参数强制为true。

对于make方法，我们也要做修改。在执行$bindings里的回调函数以后，做一个判断，如果之前绑定时标记的shared是true，就把回调函数返回的结果存储到$instances里。由于我们是先从$instances里找服务，所以这样下次再make的时候就会直接返回，而不会再次执行回调函数。这样就实现了单例的绑定。

classSingletonContainerextendsDeferContainer
{
//绑定服务
publicfunctionbind($name,$instance,$shared=false)
{
if($instanceinstanceofClosure){
//如果$instance是一个回调函数，就绑定到bindings。
$this->bindings[$name]=[
'callback'=>$instance,
//标记是否单例
'shared'=>$shared
];
}else{
//调用make方法，创建实例
$this->instances[$name]=$this->make($name);
}
}

//绑定一个单例
publicfunctionsingleton($name,$instance)
{
$this->bind($name,$instance,true);
}

//获取服务
publicfunctionmake($name)
{
if(isset($this->instances[$name])){
return$this->instances[$name];
}

if(isset($this->bindings[$name])){
//执行回调函数并返回
$instance=call_user_func($this->bindings[$name]['callback']);

if($this->bindings[$name]['shared']){
//标记为单例时，存储到服务中
$this->instances[$name]=$instance;
}
}else{
//还没有绑定到容器中，直接new.
$instance=new$name();
}

return$instance;
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

$container=newSingletonContainer();
//绑定服务
$container->singleton('anonymous',function(){
returnnewclass
{
publicfunction__construct()
{
echo"我被实例化了\n";
}
};
});
//无论make多少次，只会实例化一次
$container->make('anonymous');
$container->make('anonymous');
//获取服务
$anonymous=$container->make('anonymous');
var_dump($anonymous)

上面的代码用singleton绑定了一个名为anonymous的服务，回调函数里返回了一个匿名类的实例。这个匿名类在被实例化时会输出一段文字。无论我们make多少次anonymous，这个回调函数只会被执行一次，匿名类也只会被实例化一次。

5.自动注入

自动注入是Ioc容器的核心，没有自动注入就无法做到控制反转。

自动注入就是指，在实例化一个类时，用反射类来获取__construct所需要的参数，然后根据参数的类型，从容器中找到已绑定的服务。我们只要有了__construct方法所需的所有参数，就能自动实例化该类，实现自动注入。

现在，我们增加一个build方法，它只接收一个参数，就是类名。build方法会用反射类来获取__construct方法所需要的参数，然后返回实例化结果。

另外一点就是，我们之前在调用make方法时，如果传的是一个未绑定的类，我们直接new了这个类。现在我们把未绑定的类交给build方法来构建，因为它支持自动注入。

classInjectionContainerextendsSingletonContainer
{

//获取服务
publicfunctionmake($name)
{
if(isset($this->instances[$name])){
return$this->instances[$name];
}
if(isset($this->bindings[$name])){
//执行回调函数并返回
$instance=call_user_func($this->bindings[$name]['callback']);

if($this->bindings[$name]['shared']){
//标记为单例时，存储到服务中
$this->instances[$name]=$instance;
}
}else{
//使用build方法构建此类
$instance=$this->build($name);
}

return$instance;
}

//构建一个类，并自动注入服务
publicfunctionbuild($class)
{

$reflector=newReflectionClass($class);

$constructor=$reflector->getConstructor();

if(is_null($constructor)){
//没有构造函数，直接new
returnnew$class();
}

$dependencies=[];

//获取构造函数所需的参数
foreach($constructor->getParameters()as$dependency){
if(is_null($dependency->getClass())){
//参数类型不是类时，无法从容器中获取依赖
if($dependency->isDefaultValueAvailable()){
//查找参数的默认值，如果有就使用默认值
$dependencies[]=$dependency->getDefaultValue();
}else{
//无法提供类所依赖的参数
thrownewException('找不到依赖参数：'.$dependency->getName());
}
}else{
//参数类型是类时，就用make方法构建该类
$dependencies[]=$this->make($dependency->getClass()->name);
}
}

return$reflector->newInstanceArgs($dependencies);
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

classRedis
{
}

classCache
{
protected$redis;

//构造函数中依赖Redis服务
publicfunction__construct(Redis$redis)
{
$this->redis=$redis;
}
}

$container=newInjectionContainer();
//绑定Redis服务
$container->singleton(Redis::class,function(){
returnnewRedis();
});
//构建Cache类
$cache=$container->make(Cache::class);
var_dump($cache);

6.自定义依赖参数

现在有个问题，如果类依赖的参数不是类或接口，只是一个普通变量，这时候就无法从容器中获取依赖参数了，也就无法实例化类了。

那么接下来我们就支持一个新功能，在调用make方法时，支持传第二个参数$parameters，这是一个数组，无法从容器中获取的依赖，就从这个数组中找。

当然，make方法是用不到这个参数的，因为它不负责实例化类，它直接传给build方法。在build方法寻找依赖的参数时，就先从$parameters中找。这样就实现了自定义依赖参数。

需要注意的一点是，build方法是按照参数的名字来找依赖的，所以parameters中的键名也必须跟__construct中参数名一致。

classParametersContainerextendsInjectionContainer
{
//获取服务
publicfunctionmake($name,array$parameters=[])
{
if(isset($this->instances[$name])){
return$this->instances[$name];
}
if(isset($this->bindings[$name])){
//执行回调函数并返回
$instance=call_user_func($this->bindings[$name]['callback']);

if($this->bindings[$name]['shared']){
//标记为单例时，存储到服务中
$this->instances[$name]=$instance;
}
}else{
//使用build方法构建此类
$instance=$this->build($name,$parameters);
}

return$instance;
}

//构建一个类，并自动注入服务
publicfunctionbuild($class,array$parameters=[])
{
$reflector=newReflectionClass($class);

$constructor=$reflector->getConstructor();

if(is_null($constructor)){
//没有构造函数，直接new
returnnew$class();
}

$dependencies=[];

//获取构造函数所需的参数
foreach($constructor->getParameters()as$dependency){

if(isset($parameters[$dependency->getName()])){
//先从自定义参数中查找
$dependencies[]=$parameters[$dependency->getName()];
continue;
}

if(is_null($dependency->getClass())){
//参数类型不是类或接口时，无法从容器中获取依赖
if($dependency->isDefaultValueAvailable()){
//查找默认值，如果有就使用默认值
$dependencies[]=$dependency->getDefaultValue();
}else{
//无法提供类所依赖的参数
thrownewException('找不到依赖参数：'.$dependency->getName());
}
}else{
//参数类型是类时，就用make方法构建该类
$dependencies[]=$this->make($dependency->getClass()->name);
}
}

return$reflector->newInstanceArgs($dependencies);
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

classRedis
{
}

classCache
{
protected$redis;

protected$name;

protected$default;

//构造函数中依赖Redis服务和name参数，name的类型不是类，无法从容器中查找
publicfunction__construct(Redis$redis,$name,$default='默认值')
{
$this->redis=$redis;
$this->name=$name;
$this->default=$default;
}
}

$container=newParametersContainer();
//绑定Redis服务
$container->singleton(Redis::class,function(){
returnnewRedis();
});
//构建Cache类
$cache=$container->make(Cache::class,['name'=>'test']);
var_dump($cache);

提示：实际上，Laravel容器的build方法并没有第二个参数$parameters，它是用类属性来维护自定义参数。原理都是一样的，只是实现方式不一样。这里为了方便理解，不引入过多概念。

7.服务别名

别名可以理解成小名、外号。服务别名就是给已绑定的服务设置一些外号，使我们通过外号也能找到该服务。

这个就比较简单了，我们增加一个新的数组$aliases，用来存储别名。再增加一个方法alias，用来让外部注册别名。

唯一需要我们修改的地方，就是在make时，要先从$aliases中找到真实的服务名。

classAliasContainerextendsParametersContainer
{
//服务别名
protected$aliases=[];

//给服务绑定一个别名
publicfunctionalias($alias,$name)
{
$this->aliases[$alias]=$name;
}

//获取服务
publicfunctionmake($name,array$parameters=[])
{
//先用别名查找真实服务名
$name=isset($this->aliases[$name])?$this->aliases[$name]:$name;

returnparent::make($name,$parameters);
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

$container=newAliasContainer();

//绑定服务
$container->instance('text','这是一个字符串');
//给服务注册别名
$container->alias('string','text');
$container->alias('content','text');

var_dump($container->make('string'));
var_dump($container->make('content'));

8.扩展绑定

有时候我们需要给已绑定的服务做一个包装，这时候就用到扩展绑定了。我们先看一个实际的用法，理解它的作用后，才看它是如何实现的。

//绑定日志服务
$container->singleton('log',newLog());

//对已绑定的服务再次包装
$container->extend('log',function(Log$log){
//返回了一个新服务
returnnewRedisLog($log);
});

现在我们看它是如何实现的。增加一个$extenders数组，用来存放扩展器。再增加一个extend方法，用来注册扩展器。

然后在make方法返回$instance之前，按顺序依次调用之前注册的扩展器。

classExtendContainerextendsAliasContainer
{
//存放扩展器的数组
protected$extenders=[];

//给服务绑定扩展器
publicfunctionextend($name,$extender)
{
if(isset($this->instances[$name])){
//已经实例化的服务，直接调用扩展器
$this->instances[$name]=$extender($this->instances[$name]);
}else{
$this->extenders[$name][]=$extender;
}
}

//获取服务
publicfunctionmake($name,array$parameters=[])
{
$instance=parent::make($name,$parameters);

if(isset($this->extenders[$name])){
//调用扩展器
foreach($this->extenders[$name]as$extender){
$instance=$extender($instance);
}
}

return$instance;
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

classRedis
{
public$name;

publicfunction__construct($name='default')
{
$this->name=$name;
}

publicfunctionsetName($name)
{
$this->name=$name;
}
}

$container=newExtendContainer();

//绑定Redis服务
$container->singleton(Redis::class,function(){
returnnewRedis();
});

//给Redis服务绑定一个扩展器
$container->extend(Redis::class,function(Redis$redis){
$redis->setName('扩展器');
return$redis;
});
$redis=$container->make(Redis::class);
var_dump($redis->name);

9.上下文绑定

有时侯我们可能有两个类使用同一个接口，但希望在每个类中注入不同的实现，例如两个控制器，分别为它们注入不同的Log服务。

classApiController
{
publicfunction__construct(Log$log)
{
}
}

classWebController
{
publicfunction__construct(Log$log)
{
}
}

最终我们要用以下方式实现：

//当ApiController依赖Log时，给它一个RedisLog
$container->addContextualBinding('ApiController','Log',newRedisLog());

//当WebController依赖Log时，给它一个FileLog
$container->addContextualBinding('WebController','Log',newFileLog());

为了更直观更方便更语义化的使用，我们把这个过程改成链式操作：

$container->when('ApiController')
->needs('Log')
->give(newRedisLog());

我们增加一个$context数组，用来存储上下文。同时增加一个addContextualBinding方法，用来注册上下文绑定。以ApiController为例，$context的真实模样是：

$context['ApiController']['Log']=newRedisLog();

然后build方法实例化类时，先从上下文中查找依赖参数，就实现了上下文绑定。

接下来，看看链式操作是如何实现的。

首先定义一个类Context，这个类有两个方法，needs和give。

然后在容器中，增加一个when方法，它返回一个Context对象。在Context对象的give方法中，我们已经具备了注册上下文所需要的所有参数，所以就可以在give方法中调用addContextualBinding来注册上下文了。

classContextContainerextendsExtendContainer
{
//依赖上下文
protected$context=[];

//构建一个类，并自动注入服务
publicfunctionbuild($class,array$parameters=[])
{
$reflector=newReflectionClass($class);

$constructor=$reflector->getConstructor();

if(is_null($constructor)){
//没有构造函数，直接new
returnnew$class();
}

$dependencies=[];

//获取构造函数所需的参数
foreach($constructor->getParameters()as$dependency){

if(isset($this->context[$class])&&isset($this->context[$class][$dependency->getName()])){
//先从上下文中查找
$dependencies[]=$this->context[$class][$dependency->getName()];
continue;
}

if(isset($parameters[$dependency->getName()])){
//从自定义参数中查找
$dependencies[]=$parameters[$dependency->getName()];
continue;
}

if(is_null($dependency->getClass())){
//参数类型不是类或接口时，无法从容器中获取依赖
if($dependency->isDefaultValueAvailable()){
//查找默认值，如果有就使用默认值
$dependencies[]=$dependency->getDefaultValue();
}else{
//无法提供类所依赖的参数
thrownewException('找不到依赖参数：'.$dependency->getName());
}
}else{
//参数类型是一个类时，就用make方法构建该类
$dependencies[]=$this->make($dependency->getClass()->name);
}
}

return$reflector->newInstanceArgs($dependencies);
}

//绑定上下文
publicfunctionaddContextualBinding($when,$needs,$give)
{
$this->context[$when][$needs]=$give;
}

//支持链式方式绑定上下文
publicfunctionwhen($when)
{
returnnewContext($when,$this);
}
}

classContext
{
protected$when;

protected$needs;

protected$container;

publicfunction__construct($when,ContextContainer$container)
{
$this->when=$when;
$this->container=$container;
}

publicfunctionneeds($needs)
{
$this->needs=$needs;

return$this;
}

publicfunctiongive($give)
{
//调用容器绑定依赖上下文
$this->container->addContextualBinding($this->when,$this->needs,$give);
}
}

//-----------↓↓↓↓示例代码↓↓↓↓-----------//

classDog
{
public$name;

publicfunction__construct($name)
{
$this->name=$name;
}
}

classCat
{
public$name;

publicfunction__construct($name)
{
$this->name=$name;
}
}

$container=newContextContainer();

//给Dog类设置上下文绑定
$container->when(Dog::class)
->needs('name')
->give('小狗');
//给Cat类设置上下文绑定
$container->when(Cat::class)
->needs('name')
->give('小猫');

$dog=$container->make(Dog::class);
$cat=$container->make(Cat::class);
var_dump('Dog:'.$dog->name);
var_dump('Cat:'.$cat->name);

10.完整代码

classContainer
{
//已绑定的服务
protected$instances=[];
//已绑定的回调函数
protected$bindings=[];
//服务别名
protected$aliases=[];
//存放扩展器的数组
protected$extenders=[];
//依赖上下文
protected$context=[];

//绑定服务实例
publicfunctioninstance($name,$instance)
{
$this->instances[$name]=$instance;
}

//绑定服务
publicfunctionbind($name,$instance,$shared=false)
{
if($instanceinstanceofClosure){
//如果$instance是一个回调函数，就绑定到bindings。
$this->bindings[$name]=[
'callback'=>$instance,
//标记是否单例
'shared'=>$shared
];
}else{
//调用make方法，创建实例
$this->instances[$name]=$this->make($name);
}
}

//绑定一个单例
publicfunctionsingleton($name,$instance)
{
$this->bind($name,$instance,true);
}

//给服务绑定一个别名
publicfunctionalias($alias,$name)
{
$this->aliases[$alias]=$name;
}

//给服务绑定扩展器
publicfunctionextend($name,$extender)
{
if(isset($this->instances[$name])){
//已经实例化的服务，直接调用扩展器
$this->instances[$name]=$extender($this->instances[$name]);
}else{
$this->extenders[$name][]=$extender;
}
}

//获取服务
publicfunctionmake($name,array$parameters=[])
{
//先用别名查找真实服务名
$name=isset($this->aliases[$name])?$this->aliases[$name]:$name;

if(isset($this->instances[$name])){
return$this->instances[$name];
}

if(isset($this->bindings[$name])){
//执行回调函数并返回
$instance=call_user_func($this->bindings[$name]['callback']);

if($this->bindings[$name]['shared']){
//标记为单例时，存储到服务中
$this->instances[$name]=$instance;
}
}else{
//使用build方法构建此类
$instance=$this->build($name,$parameters);
}

if(isset($this->extenders[$name])){
//调用扩展器
foreach($this->extenders[$name]as$extender){
$instance=$extender($instance);
}
}

return$instance;
}

//构建一个类，并自动注入服务
publicfunctionbuild($class,array$parameters=[])
{
$reflector=newReflectionClass($class);

$constructor=$reflector->getConstructor();

if(is_null($constructor)){
//没有构造函数，直接new
returnnew$class();
}

$dependencies=[];

//获取构造函数所需的参数
foreach($constructor->getParameters()as$dependency){

if(isset($this->context[$class])&&isset($this->context[$class][$dependency->getName()])){
//先从上下文中查找
$dependencies[]=$this->context[$class][$dependency->getName()];
continue;
}

if(isset($parameters[$dependency->getName()])){
//从自定义参数中查找
$dependencies[]=$parameters[$dependency->getName()];
continue;
}

if(is_null($dependency->getClass())){
//参数类型不是类或接口时，无法从容器中获取依赖
if($dependency->isDefaultValueAvailable()){
//查找默认值，如果有就使用默认值
$dependencies[]=$dependency->getDefaultValue();
}else{
//无法提供类所依赖的参数
thrownewException('找不到依赖参数：'.$dependency->getName());
}
}else{
//参数类型是一个类时，就用make方法构建该类
$dependencies[]=$this->make($dependency->getClass()->name);
}
}

return$reflector->newInstanceArgs($dependencies);
}

//绑定上下文
publicfunctionaddContextualBinding($when,$needs,$give)
{
$this->context[$when][$needs]=$give;
}

//支持链式方式绑定上下文
publicfunctionwhen($when)
{
returnnewContext($when,$this);
}
}

classContext
{
protected$when;

protected$needs;

protected$container;

publicfunction__construct($when,Container$container)
{
$this->when=$when;
$this->container=$container;
}

publicfunctionneeds($needs)
{
$this->needs=$needs;

return$this;
}

publicfunctiongive($give)
{
//调用容器绑定依赖上下文
$this->container->addContextualBinding($this->when,$this->needs,$give);
}
}

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详解如何实现Laravel的服务容器的方法示例

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