在Golang中依赖注入

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一、依赖注入是什么？

有时候一个结构体非常复杂，包含了非常多各种类型的属性，这些属性又包含了更多的属性，当我们创建这样一个结构体时需要编写大量的代码。面向接口编程可以让我们的代码避免耦合更具扩展性，但统一更换接口实现时需要大范围的修改代码。

依赖注入帮助我们解决类似的问题，依赖注入框架能够自动解析依赖关系，帮助我们自动构建结构体实例。依赖注入可以对接口注入实例，让整个代码系统不用关注具体的接口实现。

由于Go语言静态的特性，依赖注入在Go中应用并不广泛，主要有两种实现方式：代码生成和反射。

wire

二、安装

如上所述，wire利用代码生成来实现依赖注入，所以我们需要安装wire命令到PATH中

go install github.com/google/wire/cmd/wire@latest

执行wire -h 有如下显示说明安装成功

$ wire -h
Usage: wire <flags> <subcommand> <subcommand args>

Subcommands:
 check            print any Wire errors found
 commands         list all command names
 diff             output a diff between existing wire_gen.go files and what gen would generate
 flags            describe all known top-level flags
 gen              generate the wire_gen.go file for each package
 help             describe subcommands and their syntax
 show             describe all top-level provider sets


Use "wire flags" for a list of top-level flags

1.快速入门

设计一个程序，其中 Event依赖Greeter，Greeter依赖Message

type Message string

func NewMessage() Message {
 return Message("Hi there!")
}

type Greeter struct {
 Message Message
}

func NewGreeter(m Message) Greeter {
 return Greeter{Message: m}
}

func (g Greeter) Greet() Message {
 return g.Message
}

type Event struct {
 Greeter Greeter // <- adding a Greeter field
}

func NewEvent(g Greeter) Event {
 return Event{Greeter: g}
}

func (e Event) Start() {
 msg := e.Greeter.Greet()
 fmt.Println(msg)
}

如果运行Event需要逐个构建依赖，代码如下

func main() {
    message := NewMessage()
    greeter := NewGreeter(message)
    event := NewEvent(greeter)

    event.Start()
}

2.两个概念

正式开始前需要先了解一下 wire 当中的两个概念：provider 和 injector

Provider
Provider 你可以把它理解成工厂函数，这个函数的入参是依赖的属性，返回值为新一个新的类型实例

如下所示都是 provider 函数，在实际使用的时候，往往是一些简单的工厂函数，这个函数不会太复杂。

func NewMessage() Message {
 return Message("Hi there!")
}

func NewGreeter(m Message) Greeter {
 return Greeter{Message: m}
}

不过需要注意的是在 wire 中不能存在两个 provider 返回相同的组件类型。即如下两个函数不能同时存在

func NewMessage1() Message {
 return Message("Hi there!")
}

func NewMessage2() Message {
 return Message("Hi there!")
}

Injector

我们常常在 wire.go 文件中定义 injector ，injector也是一个普通函数，它用来声明组件之间的依赖关系

如下代码，我们把Event、Greeter、Message 的工厂函数(provider)一股脑塞入wire.Build()中，代表着构建 Event依赖Greeter、Message。我们不必关心Greeter、Message之间的依赖关系，wire会帮我们处理

// wire.go
func InitializeEvent() Event {
    wire.Build(NewEvent, NewGreeter, NewMessage)
    return Event{}
}

3.使用wire生成代码

当准备好provider 和 injector之后，通过 wire 命令可以自动生成一个完整的函数。如果 wire.go 不再当前路径下，也可以指定包名

# 等价 wire ./internal 
$ wire gen ./internal
wire: github.com/liangwt/note/golang/demo/wire/internal: wrote /golang/demo/wire/internal/wire_gen.go

在执行完wire命令之后就会生成wire_gen.go，它的内容就是构建 Event。我们需要连同wire_gen.go一起提交到版本控制系统里

// Code generated by Wire. DO NOT EDIT.

//go:generate go run github.com/google/wire/cmd/wire
//go:build !wireinject
// +build !wireinject

package internal

// Injectors from wire.go:

func InitializeEvent() Event {
 message := NewMessage()
 greeter := NewGreeter(message)
 event := NewEvent(greeter)
 return event
}

此时我们就可以直接在main里这样用，省去逐个构建依赖的麻烦

func main() {
 event := internal.InitializeEvent()
 event.Start()
}

小技巧

可以在wire.go第一行加入 //+build wireinject （与//go:build wireinject等效）注释，确保了这个文件在我们正常编译的时候不会被引用

而 wire . 生成的文件 wire_gen.go 会包含 //+build !wireinject 注释，正常编译的时候，不指定 tag 的情况下会引用这个文件

//go:build wireinject
// +build wireinject

// wire.go
package internal

import "github.com/google/wire"

func InitializeEvent() Event {
 wire.Build(NewEvent, NewGreeter, NewMessage)
 return Event{}
}

4.进阶用法

返回错误

在Go中如果遇到错误，我们会在最后一个返回值返回error，wire同样也支持返回错误的情况，只需要在 injector的函数签名中加上error返回值即可

调整provider的签名

type Event struct {
 Greeter Greeter
}

//func NewEvent(g Greeter) Event {
// return Event{Greeter: g}
//}
func NewEvent(g Greeter) (Event, error) {
 if time.Now().Unix()%2 == 0 {
  return Event{}, errors.New("could not create event: event greeter is grumpy")
 }

 return Event{Greeter: g}, nil
}

func (e Event) Start() {
 msg := e.Greeter.Greet()
 fmt.Println(msg)
}

调整injector的签名

// wire.go
func InitializeEvent() (Event, error) {
 panic(wire.Build(NewEvent, NewGreeter, NewMessage))
}

生成的代码如下所示，可以发现会像我们自己写代码一样判断一下 if err 然后返回

// Code generated by Wire. DO NOT EDIT.

//go:generate go run github.com/google/wire/cmd/wire
//go:build !wireinject
// +build !wireinject

package main

// Injectors from wire.go:

func InitializeEvent() (Event, error) {
 message := NewMessage()
 greeter := NewGreeter(message)
 event, err := NewEvent(greeter)
 if err != nil {
  return Event{}, err
 }
 return event, nil
}

main中的调用

func main() {
    e, err := InitializeEvent()
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to create event: %s\n", err)
        os.Exit(2)
    }
    e.Start()
}

传入参数

如果要构建的目标组件需要外部的输入时，可以在定义provider 和 injector时同步加上输入

调整provider的签名

// provider.go
type Message string

func NewMessage(phrase string) Message {
 return Message(phrase)
}

调整injector的签名

// wire.go
func InitializeEvent(phrase string) (Event, error) {
 wire.Build(NewEvent, NewGreeter, NewMessage)
}

不展示生成的代码了，main中的调用

func main() {
 event, err := InitializeEvent("Hi there!")
 if err != nil {
  fmt.Printf("failed to create event: %s\n", err)
  os.Exit(2)
 }

 event.Start()
}

ProviderSet

有时候可能多个类型有相同的依赖，我们每次都将相同的构造器传给wire.Build()不仅繁琐，而且不易维护，一个依赖修改了，所有传入wire.Build()的地方都要修改。为此，wire提供了一个ProviderSet（构造器集合），可以将多个构造器打包成一个集合，后续只需要使用这个集合即可。

如下，后续再调整NewGreeter和NewMessage，就可以统一改了

// wire.go

var wireSet = wire.NewSet(NewGreeter, NewMessage)

func InitializeEvent(phrase string) (Event, error) {
 wire.Build(wireSet, NewEvent)
}

结构构造器

对于Greeter，前文使用NewGreeter作为provider

type Greeter struct {
 Message Message
}

func NewGreeter(m Message) Greeter {
 return Greeter{Message: m}
}
}

如果不显式实现NewGreeter，可以直接使用wire提供的结构构造器（Struct Provider）。结构构造器创建某个类型的结构，然后用参数或调用其它构造器填充它的字段

结构构造器使用wire.Struct函数，第一个参数固定为new(结构名)，后面可接任意多个参数，表示需要为该结构的哪些字段注入值

我们也可以使用通配符*表示注入所有字段

如下的例子代表Greeter需要注入Message字段，不用再单独实现NewGreeter了

Greeter
var wireSet = wire.NewSet(NewMessage, wire.Struct(new(Greeter), "Message"))

func InitializeEvent(phrase string) (Event, error) {
 wire.Build(wireSet, NewEvent)
}

结构字段作为构造器

有时候我们编写一个构造器，只是简单的返回某个结构的一个字段，这时可以使用wire.FieldsOf简化操作。

type Foo struct {
    S string
    N int
    F float64
}

func getS(foo Foo) string {
    // Bad! Use wire.FieldsOf instead.
    return foo.S
}

func provideFoo() Foo {
    return Foo{ S: "Hello, World!", N: 1, F: 3.14 }
}

func injectedMessage() string {
    wire.Build(
        provideFoo,
        getS)
    return ""
}

func injectedMessage() string {
    wire.Build(
        provideFoo,
        wire.FieldsOf(new(Foo), "S"))
    return ""
}

同样的，第一个参数为new(结构名)，后面跟多个参数表示将哪些字段作为构造器，*表示全部。

绑定值

有时候，我们需要为某个类型绑定一个值，而不想依赖构造器每次都创建一个新的值。有些类型天生就是单例，例如配置，数据库对象（sql.DB）。这时我们可以使用wire.Value绑定值，使用wire.InterfaceValue绑定接口

修改一下 Greeter 使他依赖一个int和io.Reader然后为它直接绑定 a=10 、io.Reader = os.Stdin

// main.go
var singletonMessage = NewMessage("Hello, world!")

type Message string

func NewMessage(phrase string) Message {
 return Message(phrase)
}

type Greeter struct {
 a int
 r io.Reader

 Message Message
}

var wireSet = wire.NewSet(
 wire.Struct(new(Greeter), "*"),
 wire.Value(10),
 wire.InterfaceValue(new(io.Reader), os.Stdin),
 wire.Value(singletonMessage),
)

func InitializeEvent(phrase string) (Event, error) {
 panic(wire.Build(wireSet, NewEvent))
}

绑定接口
使用 wire.Bind 将 Struct 和接口进行绑定，表示这个结构体实现了这个接口，wire.Bind 的使用方法就是 wire.Bind(new(接口), new(实现))

func NewGreeter(m Message, phrase string) Greeter {
 return Greeter{Message: m}
}

func (g Greeter) Greet() Message {
 return g.Message
}

type IGreeter interface{
 Greet() Message
}

type Event struct {
 Greeter IGreeter
}

var wireSet = wire.NewSet(
 wire.Struct(new(Greeter), "*"),
 wire.Value(10),
 wire.InterfaceValue(new(io.Reader), os.Stdin),
 wire.Value(singletonMessage),
)

func InitializeEvent(phrase string) (Event, error) {
 panic(wire.Build(wireSet, NewEvent, wire.Bind(new(IGreeter), new(*Greeter))))
}

总结

本文介绍依赖注入框架wire的基础用法：

• 实现各struct的工厂函数，wire称之为provider
• 在wire.go中利用函数签名和函数体中调用wire.Build描述一个struct的所有依赖，此函数被称为 injector
• 执行wire命令，会生成wire_gen.go 其中包含和injector签名相同的函数，函数的内容为构建的相关依赖并组合
• 使用wire_gen.go中的函数创建我们的实例

除了基础用法之外，还有很多高级用法，例如绑定接口、绑定值，来实现面向接口编程和单例模式，此部分可以参考官方文档