當(dāng)我們需要某個類A中使用到另外一個類B時，最直接的方式就是在A中直接依賴B，但是，今天我們要講解的主角卻是反其道而行之，它就是依賴倒置原則，那么，什么是依賴倒置原則？這種反向思維可以帶來什么收益？這篇文章就來聊一聊。

什么是依賴倒置？

依賴倒置原則，英文為：Dependency inversion principle（簡稱DIP），也是 Robert C. Martin提出的 SOLID原則中的一種，老規(guī)矩，還是先看看作者 Robert C. Martin 對接口依賴倒置原則是如何定義的：

The Dependency Inversion Principle (DIP) states that high-level
modules should not depend on low-level modules; both should 
depend on abstractions. Abstractions should not depend on details.
Details should depend upon abstractions.

通過作者對依賴倒置的定義，可以總結(jié)出其核心思想是：高層模塊不應(yīng)該依賴低層模塊，兩者都應(yīng)該依賴于抽象。抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)該取決于抽象。

直接依賴的問題

對于上述依賴倒置的定義，如何理解呢？我們先來看下傳統(tǒng)這種直接依賴會存在什么問題？如下為一張直接依賴的關(guān)系圖：

在上圖中，高層組件 ObjectA直接依賴于低層組件 ObjectB，高層組件的重用機會受到限制，因為任何對低層組件的更改都會直接影響高層組件。

為了更好的說明直接依賴的問題，這里以一個真實的電商場景為例進(jìn)行說明，其中有一個高層模塊 OrderService用于處理訂單，這個高層模塊依賴于一個低層模塊 OrderRepository來存儲和檢索訂單數(shù)據(jù)。示例代碼如下：

// 高層模塊：OrderService
public class OrderService {
    private MySQLOrderRepository mySQLRepository;

    public OrderService(MySQLRepository mySQLRepository) {
        this.mySQLRepository = mySQLRepository;
    }

    public void createOrder(Order order) {
        // 一些業(yè)務(wù)邏輯
        mySQLRepository.save(order);
    }
}

// 低層模塊：MySQLRepository
public class MySQLRepository {
    public void save(Order order) {
        // 使用 MySQL數(shù)據(jù)庫保存訂單
    }
}

在上述例子中，OrderService直接依賴于 OrderRepository，這種設(shè)計存在幾個缺點：

• 緊耦合：如果要把數(shù)據(jù)庫從 MySQL切換到其他的數(shù)據(jù)庫，我們需要修改 OrderService，因為它直接依賴于 OrderRepository。
• 難以測試：在進(jìn)行單元測試時，我們無法輕松地對 OrderService 進(jìn)行模擬，因為它直接依賴于具體實現(xiàn) MySQLRepository。
• 重用性差：如果在另一個項目中我們需要使用 OrderService 但存儲訂單的方式不同，例如使用文件系統(tǒng)或遠(yuǎn)程服務(wù)，我們將無法直接重用 OrderService。

那么，對于這些缺點，該如何解決呢？接下來我們將重點講解。

如何實現(xiàn)依賴倒置？

這里提供兩種主流的解決方案。

方案一：引入抽象層

通過低級組件實現(xiàn)高級組件的接口，要求低級組件包依賴于高級組件進(jìn)行編譯，從而顛倒了傳統(tǒng)的依賴關(guān)系，如下圖：

圖1中，高層對象A依賴于底層對象B的實現(xiàn)；圖2中，把高層對象A對底層對象的需求抽象為一個接口A，底層對象B實現(xiàn)了接口A，這就是依賴反轉(zhuǎn)。

因此，上面的問題我們也可以通過引入一個抽象層 OrderRepository來解耦高層模塊和低層模塊，整個關(guān)系圖如下：

通過這種方式，OrderService依賴于 OrderRepository接口而不是具體實現(xiàn) MySQLRepository。這樣，我們可以輕松替換低層實現(xiàn)而無需修改高層模塊，修改后的代碼如下：

// 高層模塊：OrderService
public class OrderService {
    private OrderRepository orderRepository;

    public OrderService(OrderRepository orderRepository) {
        this.orderRepository = orderRepository;
    }

    public void placeOrder(Order order) {
        // 一些業(yè)務(wù)邏輯
        orderRepository.save(order);
    }
}

// 抽象層：OrderRepository接口
public interface OrderRepository {
    void save(Order order);
}

// 低層模塊：MySQLRepository實現(xiàn)
public class MySQLRepository implements OrderRepository {
    public void save(Order order) {
        // 使用MySQL數(shù)據(jù)庫保存訂單
    }
}

// 另一個低層模塊：PostgreSQLRepository實現(xiàn)
public class PostgreSQLRepository implements OrderRepository {
    public void save(Order order) {
        // 使用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫保存訂單
    }
}

在應(yīng)用程序中，我們可以靈活選擇使用哪種具體實現(xiàn)，也可以把數(shù)據(jù)庫的選擇做成配置：

OrderRepository orderRepository = new MySQLRepository(); // 或 new PostgreSQLRepository();
OrderService orderService = new OrderService(orderRepository);

通過這種方式，OrderService變得更具重用性、可測試性更強，并且與具體的存儲實現(xiàn)解耦，滿足依賴倒置原則的要求。

方案二：引入抽象層升級版

盡管方式一也實現(xiàn)了依賴倒置，但是這種實現(xiàn)方式高層組件以及組件是封裝在一個包中，對低層組件的重用會差一些，因此，另一種更靈活的解決方案是將抽象組件提取到一組獨立的包/庫中，如下圖：

因此，上述電商示例的依賴關(guān)系會變成下圖：

這種實現(xiàn)方式將每一層分離成自己的封裝，鼓勵任何層的再利用，提供穩(wěn)健性和移動性。

兩種方案的核心思想都是一樣的，只是在靈活性和組件復(fù)用的考慮上略有差異。

依賴倒置的實例

在 Java語言中，使用依賴倒置原則的框架或者技術(shù)點有很多，這里列舉2個比較較常用的例子：

1.Spring

Spring框架的核心之一是依賴注入（Dependency Injection, DI），這是依賴倒置原則的一個實現(xiàn)。通過Spring容器管理對象的創(chuàng)建和依賴關(guān)系，可以使得高層模塊和低層模塊都依賴于抽象。Spring支持構(gòu)造器注入、setter注入和接口注入等多種方式。

2.Java SPI

Java SPI（Service Provider Interface）機制也體現(xiàn)了依賴倒置原則，SPI機制通過定義接口和服務(wù)提供者（Service Providers），使得高層模塊（使用者）和低層模塊（提供者）之間的依賴關(guān)系可以通過接口進(jìn)行解耦。具體來說，高層模塊依賴于抽象（接口），而不是具體的實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了依賴倒置原則。

JDBC（Java Database Connectivity）就是使用 SPI機制來加載和注冊數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序，使得應(yīng)用程序可以動態(tài)地使用不同的數(shù)據(jù)庫而無需修改代碼。

JDBC SPI的工作原理：

• 定義服務(wù)接口：JDBC API定義了一組接口，如 java.sql.Driver。
• 實現(xiàn)服務(wù)接口：每個數(shù)據(jù)庫廠商實現(xiàn)這些接口，例如，MySQL的驅(qū)動實現(xiàn)了 java.sql.Driver接口。
• 聲明服務(wù)提供者：數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的JAR包中包含一個文件，聲明實現(xiàn)類。
• 加載服務(wù)提供者：通過 ServiceLoader或 JDBC API動態(tài)加載并實例化驅(qū)動實現(xiàn)。

總結(jié)

本文通過一個電商示例分析了什么是依賴倒置原則，并且提出了依賴倒置的兩種實現(xiàn)風(fēng)格，通過引入抽象層，可以降低系統(tǒng)的耦合度，提升系統(tǒng)的擴展性和可維護(hù)性。因此，在實際開發(fā)中，我們應(yīng)當(dāng)始終遵循依賴倒置原則，設(shè)計靈活、可擴展的系統(tǒng)架構(gòu)，從而應(yīng)對復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)需求。