當(dāng)我們需要某個(gè)類A中使用到另外一個(gè)類B時(shí)，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(lái)什么收益？這篇文章就來(lái)聊一聊。

什么是依賴倒置？

依賴倒置原則，英文為：Dependency inversion principle（簡(jiǎn)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(duì)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(guò)作者對(duì)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(wèn)題

對(duì)于上述依賴倒置的定義，如何理解呢？我們先來(lái)看下傳統(tǒng)這種直接依賴會(huì)存在什么問(wèn)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(jī)會(huì)受到限制，因?yàn)槿魏螌?duì)低層組件的更改都會(huì)直接影響高層組件。

為了更好的說(shuō)明直接依賴的問(wèn)題，這里以一個(gè)真實(shí)的電商場(chǎng)景為例進(jìn)行說(shuō)明，其中有一個(gè)高層模塊 OrderService用于處理訂單，這個(gè)高層模塊依賴于一個(gè)低層模塊 OrderRepository來(lái)存儲(chǔ)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(kù)保存訂單
    }
}

在上述例子中，OrderService直接依賴于 OrderRepository，這種設(shè)計(jì)存在幾個(gè)缺點(diǎn)：

• 緊耦合：如果要把數(shù)據(jù)庫(kù)從 MySQL切換到其他的數(shù)據(jù)庫(kù)，我們需要修改 OrderService，因?yàn)樗苯右蕾囉?OrderRepository。
• 難以測(cè)試：在進(jìn)行單元測(cè)試時(shí)，我們無(wú)法輕松地對(duì) OrderService 進(jìn)行模擬，因?yàn)樗苯右蕾囉诰唧w實(shí)現(xiàn) MySQLRepository。
• 重用性差：如果在另一個(gè)項(xiàng)目中我們需要使用 OrderService 但存儲(chǔ)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(wú)法直接重用 OrderService。

那么，對(duì)于這些缺點(diǎn)，該如何解決呢？接下來(lái)我們將重點(diǎn)講解。

如何實(shí)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(guò)低級(jí)組件實(shí)現(xiàn)高級(jí)組件的接口，要求低級(jí)組件包依賴于高級(jí)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(duì)象A依賴于底層對(duì)象B的實(shí)現(xiàn)；圖2中，把高層對(duì)象A對(duì)底層對(duì)象的需求抽象為一個(gè)接口A，底層對(duì)象B實(shí)現(xiàn)了接口A，這就是依賴反轉(zhuǎn)。

因此，上面的問(wèn)題我們也可以通過(guò)引入一個(gè)抽象層 OrderRepository來(lái)解耦高層模塊和低層模塊，整個(gè)關(guān)系圖如下：

通過(guò)這種方式，OrderService依賴于 OrderRepository接口而不是具體實(shí)現(xiàn) MySQLRepository。這樣，我們可以輕松替換低層實(shí)現(xiàn)而無(wú)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(shí)現(xiàn)
public class MySQLRepository implements OrderRepository {
    public void save(Order order) {
        // 使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)保存訂單
    }
}

// 另一個(gè)低層模塊：PostgreSQLRepository實(shí)現(xiàn)
public class PostgreSQLRepository implements OrderRepository {
    public void save(Order order) {
        // 使用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)，也可以把數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇做成配置：

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

通過(guò)這種方式，OrderService變得更具重用性、可測(cè)試性更強(qiáng)，并且與具體的存儲(chǔ)實(shí)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(jí)版

盡管方式一也實(shí)現(xiàn)了依賴倒置，但是這種實(shí)現(xiàn)方式高層組件以及組件是封裝在一個(gè)包中，對(duì)低層組件的重用會(huì)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(dú)立的包/庫(kù)中，如下圖：

因此，上述電商示例的依賴關(guān)系會(huì)變成下圖：

這種實(shí)現(xiàn)方式將每一層分離成自己的封裝，鼓勵(lì)任何層的再利用，提供穩(wěn)健性和移動(dòng)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(shí)例

在 Java語(yǔ)言中，使用依賴倒置原則的框架或者技術(shù)點(diǎn)有很多，這里列舉2個(gè)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(gè)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)Spring容器管理對(duì)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(jī)制也體現(xiàn)了依賴倒置原則，SPI機(jī)制通過(guò)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(guò)接口進(jìn)行解耦。具體來(lái)說(shuō)，高層模塊依賴于抽象（接口），而不是具體的實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了依賴倒置原則。

JDBC（Java Database Connectivity）就是使用 SPI機(jī)制來(lái)加載和注冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序，使得應(yīng)用程序可以動(dòng)態(tài)地使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)而無(wú)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(shí)現(xiàn)服務(wù)接口：每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商實(shí)現(xiàn)這些接口，例如，MySQL的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了 java.sql.Driver接口。
• 聲明服務(wù)提供者：數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的JAR包中包含一個(gè)文件，聲明實(shí)現(xiàn)類。
• 加載服務(wù)提供者：通過(guò) ServiceLoader或 JDBC API動(dòng)態(tài)加載并實(shí)例化驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

本文通過(guò)一個(gè)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(shí)現(xiàn)風(fēng)格，通過(guò)引入抽象層，可以降低系統(tǒng)的耦合度，提升系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可維護(hù)性。因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們應(yīng)當(dāng)始終遵循依賴倒置原則，設(shè)計(jì)靈活、可擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)，從而應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)需求。