了解 .NET 中的相依性插入基本概念

在本文中，您會建立 .NET 主控台應用程式，以手動建立 ServiceCollection 和對應的 ServiceProvider。 您將了解如何註冊服務，並使用相依性插入 (DI) 來解析它們。 本文使用 Microsoft.Extensions.DependencyInjection NuGet 套件來示範 .NET 中 DI 的基本概念。

開始使用

若要開始使用，請建立名為 DI.Basics 的新 .NET 主控台應用程式。 下列清單中會參考建立主控台專案的一些最常見方法：

• Visual Studio：[檔案] > [新增] > [專案] 功能表。
• Visual Studio Code 和 C# 開發套件延伸模組的：[方案總管] 功能表選項。
• .NET CLI：dotnet new console終端中的 命令。

您必須將套件參考新增至專案檔中的 Microsoft.Extensions.DependencyInjection。 無論使用何種方法，請確定專案類似於 DI.Basics.csproj 檔案的下列 XML：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.DependencyInjection" Version="8.0.0" />
  </ItemGroup>

</Project>

相依性插入基本概念

相依性插入是一種設計模式，可讓您移除硬式編碼的相依性，並讓您的應用程式更容易進行維護及測試。 DI 是一種在類別與其相依性之間實現控制反轉 (IoC) 的技術。

.NET 中 DI 的抽象概念定義於 Microsoft.Extensions.DependencyInjection.Abstractions NuGet 套件中：

• IServiceCollection：定義服務描述項集合的合約。
• IServiceProvider：定義擷取服務物件的機制。
• ServiceDescriptor：描述具有服務類型、實作和存留期的服務。

在 .NET 中，DI 會藉由新增服務並在 IServiceCollection 中設定它們來管理。 註冊服務之後，呼叫 BuildServiceProvider 方法會建置 IServiceProvider 執行個體。 IServiceProvider 作為所有已註冊服務的容器，並用來解析服務。

建立範例服務

並非所有服務都同樣會建立。 某些服務每次在服務容器取得它們時都需要新的執行個體 (暫時性)，而其他服務則應該跨要求 (有限範圍) 或針對整個應用程式 (單一資料庫) 存留期共用。 如需服務存留期的詳細資訊，請參閱服務存留期。

同樣地，某些服務只會公開具體類型，而其他服務則以介面與實作類型之間的合約表示。 您可以建立數種服務的變化，以協助示範這些概念。

建立名為 IConsole.cs 的新 C# 檔案，並新增下列程式碼：

public interface IConsole
{
    void WriteLine(string message);
}

此檔案會定義公開單一方法 WriteLine 的 IConsole 介面。 接下來，建立名為 DefaultConsole.cs 的新 C# 檔案，並新增下列程式碼：

internal sealed class DefaultConsole : IConsole
{
    public bool IsEnabled { get; set; } = true;

    void IConsole.WriteLine(string message)
    {
        if (IsEnabled is false)
        {
            return;
        }

        Console.WriteLine(message);
    }
}

上述程式碼代表 IConsole 介面的預設實作。 WriteLine 方法會根據 IsEnabled 屬性有條件地寫入主控台。

接下來，建立 IGreetingService.cs 檔案，並新增下列 C# 程式碼：

public interface IGreetingService
{
    string Greet(string name);
}

然後新增名為 DefaultGreetingService.cs_ 的新 C# 檔案，並新增下列程式碼：

internal sealed class DefaultGreetingService(
    IConsole console) : IGreetingService
{
    public string Greet(string name)
    {
        var greeting = $"Hello, {name}!";

        console.WriteLine(greeting);

        return greeting;
    }
}

上述程式碼代表 IGreetingService 介面的預設實作。 服務實作需要 IConsole 作為主要建構函式參數。 Greet 方法：

• 建立 greeting 並指定 name。
• 在 IConsole 執行個體上呼叫 WriteLine 方法。
• 將 greeting 傳回給呼叫端。

要建立的最後一個服務是 FarewellService.cs 檔案，請在繼續之前新增下列 C# 程式碼：

public class FarewellService(IConsole console)
{
    public string SayGoodbye(string name)
    {
        var farewell = $"Goodbye, {name}!";

        console.WriteLine(farewell);

        return farewell;
    }
}

FarewellService 表示具體類型，而非介面。 它應該宣告為 public，使其可供取用者存取。 不同於宣告為 internal 和 sealed 的其他服務實作類型，此程式碼會示範並非所有服務都必須是介面。 它也會顯示服務實作可以是 sealed 以防止繼承，而 internal 會限制對元件的存取。

更新 Program 類別

開啟 Program.cs 檔案，並以下列 C# 程式碼取代現有的程式碼：

using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

// 1. Create the service collection.
var services = new ServiceCollection();

// 2. Register (add and configure) the services.
services.AddSingleton<IConsole>(
    implementationFactory: static _ => new DefaultConsole
    {
        IsEnabled = true
    });
services.AddSingleton<IGreetingService, DefaultGreetingService>();
services.AddSingleton<FarewellService>();

// 3. Build the service provider from the service collection.
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();

// 4. Resolve the services that you need.
var greetingService = serviceProvider.GetRequiredService<IGreetingService>();
var farewellService = serviceProvider.GetRequiredService<FarewellService>();

// 5. Use the services
var greeting = greetingService.Greet("David");
var farewell = farewellService.SayGoodbye("David");

上述更新的程式碼會示範如何：

• 建立新的 ServiceCollection 執行個體。
• 在 ServiceCollection 中註冊及設定服務：
  • IConsole 使用實作處理站多載、傳回 DefaultConsole 類型，並將 IsEnabled 設定為 true。
  • IGreetingService 會新增且具有 DefaultGreetingService 類型的對應實作類型。
  • FarewellService 會新增為具體類型。
• 從 ServiceCollection 建置 ServiceProvider。
• 解析 IGreetingService 和 FarewellService 服務。
• 使用已解析的服務來向名為 David 的人員問候並告別。

如果您將 DefaultConsole 的 IsEnabled 屬性更新為 false，則 Greet 和 SayGoodbye 方法會省略將所產生訊息寫入至主控台的操作。 此類變更有助於示範 IConsole 服務已插入 IGreetingService 和 FarewellService 服務，作為影響應用程式行為的相依性。

所有這些服務都會註冊為單一資料庫，但在此範例中，如果這些服務註冊為暫時性或有限範圍服務，則其運作方式相同。

執行範例應用程式

若要執行範例應用程式，請在 Visual Studio、Visual Studio Code 中按 F5，或在終端中執行 dotnet run 命令。 當應用程式完成時，您應該會看到下列輸出：

Hello, David!
Goodbye, David!

裝置描述項

將服務新增至 ServiceCollection 時所使用最常見的 API 是存留期命名的泛型擴充方法，例如：

• AddSingleton<TService>
• AddTransient<TService>
• AddScoped<TService>

這些方法是建立 ServiceDescriptor 執行個體並將其新增至 ServiceCollection 的便利方法。 ServiceDescriptor 是一個簡單的類別，描述服務所具有的服務類型、實作類型和存留期。 它也可以描述實作處理站和執行個體。

針對您在 ServiceCollection 中註冊的每個服務，您可以改為直接使用 ServiceDescriptor 執行個體來呼叫 Add 方法。 請參考下列範例：

services.Add(ServiceDescriptor.Describe(
    serviceType: typeof(IConsole),
    implementationFactory: static _ => new DefaultConsole
    {
        IsEnabled = true
    },
    lifetime: ServiceLifetime.Singleton));

上述程式碼相當於 IConsole 服務在 ServiceCollection 中註冊的方式。 Add 方法可用來新增描述 IConsole 服務的 ServiceDescriptor 執行個體。 靜態方法 ServiceDescriptor.Describe 會委派給各種 ServiceDescriptor 建構函式。 請考慮 IGreetingService 服務的對等程式碼：

services.Add(ServiceDescriptor.Describe(
    serviceType: typeof(IGreetingService),
    implementationType: typeof(DefaultGreetingService),
    lifetime: ServiceLifetime.Singleton));

上述程式碼描述 IGreetingService 服務所具有的服務類型、實作類型和存留期。 最後，請考慮 FarewellService 服務的對等程式碼：

services.Add(ServiceDescriptor.Describe(
    serviceType: typeof(FarewellService),
    implementationType: typeof(FarewellService),
    lifetime: ServiceLifetime.Singleton));

上述程式碼會將具體 FarewellService 類型描述為服務和實作類型。 服務會註冊為單一資料庫服務。

另請參閱

• .NET 相依性插入
• 相依性插入指導方針
• ASP.NET Core 中的相依性插入