基於TypeScript 的IoC 與DI
前言
在使用Angular或者Nestjs時，你可能會遇到下面這種形式的代碼：
import{Component}from'@angular/core';import{OtherService}from'./other.service.ts';@Component({// 组件属性
})exportclassAppComponent{constructor(publicotherService:OtherService){// 为什么这里的otherService会被自动传入
}}上述代碼中使用了Component的裝飾器，並在模塊的providers中註入了需要使用的服務。這個時候，在AppComponent中otherService將會自動獲取到OtherService實例。
你可能會比較好奇， Angular是如何實現這種神奇操作的呢？實現的過程簡而言之，就是Angular在底層使用了IoC設計模式，並利用TypeScript強大的裝飾器特性，完成了依賴注入。下面我會詳細介紹IoC與DI，以及簡單的DI實例。
理解了IoC與DI的原理，有助於我們更好的理解和使用
Angular及Nestjs。
什麼是IoC？
IoC英文全稱為Inversion of Control，即控制反轉。控制反轉是面向對象編程中的一種原則，用於降低代碼之間的耦合度。傳統應用程序都是在類的內部主動創建依賴對象，這樣將導致類與類之間耦合度非常高，並且不容易測試。有了IoC 容器之後，可以將創建和查找依賴對象的控制權交給了容器，這樣對象與對象之間就是鬆散耦合了，方便測試與功能複用，整個程序的架構體係也會變得非常靈活。
正常方式的引用模塊是通過直接引用，就像下面這個例子一樣：
import{ModuleA}from'./module-A';import{ModuleB}from'./module-B';classModuleC{constructor(){this.a=newModuleA();this.b=newModuleB();}}這麼做會造成ModuleC依賴於ModuleA和ModuleB ，產生了模塊間的耦合。為了解決模塊間的強耦合性， IoC的概念就產生了。
我們通過使用一個容器來管理我們的模塊，這樣模塊之間的耦合性就降低了（下面這個例子只是模仿IoC 的過程，Container 需要另外實現）：
// container.jsimport{ModuleA}from'./module-A';import{ModuleB}from'./module-B';// Container是我們假設的一個模塊容器exportconstcontainer=newContainer();container.bindModule(ModuleA);container.bindModule(ModuleB);// ModuleC.jsimport{container}from'./container';classModuleC{constructor(){this.a=container.getModule('ModuleA');this.b=container.getModule('ModuleB');}}為了讓大家更清楚IoC 的過程，我舉一個例子，方便大家理解。
當我要找工作的時候，我會去網上搜索想要的工作崗位，然後去投遞簡歷，這個過程叫做控制正轉，也就是說控制權在我的手上。而對於控制反轉，找工作的過程就變成了，我把簡歷上傳到拉鉤這樣的第三方平台（容器），第三方平台負責管理很多人的簡歷。此時HR（其他模塊）如果想要招人，就會按照條件在第三方平台查詢到我，然後再聯繫安排面試。
什麼是DI？
DI英文全稱為Dependency Injection，即依賴注入。依賴注入是控制反轉最常見的一種應用方式，即通過控制反轉，在對象創建的時候，自動注入一些依賴對象。
如何使用TypeScript 實現依賴注入？
在Nestjs或Angular中，我們需要通過裝飾器@Injectable()讓我們依賴注入到類實例中。而理解他們如何實現依賴注入，我們需要先對裝飾器有所了解。下面我們簡單的介紹一下什麼是裝飾器。
裝飾器（Decorator）
TypeScript中的裝飾器是基於ECMAScript標準的，而裝飾器提案仍處於stage2 ，存在很多不穩定因素，而且API在未來可能會出現破壞性的更改，所以該特性在TS中仍是一個實驗性特性，默認是不啟用的（後面將會介紹如何配置開啟）。
裝飾器定義
裝飾器是一種特殊類型的聲明，它能夠被附加到類聲明，方法，訪問符(getter, setter)，屬性或參數上。裝飾器採用@expression這種形式進行使用。
下面是使用裝飾器的一個簡單例子：
function demo ( target ) { // 在这里装饰target } @ demo class DemoClass {}裝飾器工廠
如果我們需要定制裝飾器，這個時候就需要一個工廠函數，返回一個裝飾器，使用過程如下所示：
functiondecoratorFactory(value:string){returnfunction(target){target.value=value;};}裝飾器組合
如果需要同時使用多個裝飾器，可以使用@f @gx這種語法。
類裝飾器
類裝飾器是聲明在類定義之前，可以用來監視、修改或替換類定義。類裝飾器接收的參數就是類本身。
function addDemo ( target ) { // 此处的target就是DemoClass target . demo = 'demo' ; } @ addDemo class DemoClass {}方法、屬性、訪問器的裝飾器
裝飾器運行時會被當做函數執行，方法和訪問器接收下面三個參數：
- 對於靜態屬性來說是類的構造函數(Constructor)，對於實例屬性是類的原型對象（Prototype）。
- 屬性（方法、屬性、訪問器）的名字。
- 屬性的屬性描述符（詳情查看這個文檔）。
特別地，對於屬性裝飾器只接收1和2這兩個參數，沒有第3個參數的原因是因為無法在定義原型對象時，描述實例上的屬性。
通過下面這個例子，我們可以具體看一下這三個參數是什麼，方便大家理解：
functiondecorator(target:any,key:string,descriptor:PropertyDescriptor){}classDemo{// target -> Demo.prototype// key -> 'demo1'// descriptor -> undefined@decoratordemo1:string;// target -> Demo// key -> 'demo2'// descriptor -> PropertyDescriptor類型@decoratorstaticdemo2:string='demo2';// target -> Demo.prototype// key -> 'demo3'// descriptor -> PropertyDescriptor類型@decoratorgetdemo3(){return'demo3';}// target -> Demo.prototype// key -> 'method'// descriptor -> PropertyDescriptor類型method(){}}參數裝飾器
參數裝飾器聲明在一個參數聲明之前。運行時當做函數被調用，這個函數接收下面三個參數：
- 對於靜態屬性來說是類的構造函數，對於實例屬性是類的原型對象。
- 屬性（函數）的名字。
- 參數在函數參數列表中的索引。
function parameterDecorator ( target : Object , key : string | symbol , index : number ) {} class Demo { // target -> Demo.prototype // key -> 'demo1' // index -> 0 demo1 ( @ parameterDecorator param1 : string ) { return param1 ; } }TypeScript中的元數據（Metadata）
注意：元數據是Angular 以及Nestjs 依賴注入實現的基礎，請務必看完本章節。
因為Decorators是實驗性特性，所以如果想要支持裝飾器功能，需要在tsconfig.json中添加以下配置。
{"compilerOptions":{"experimentalDecorators":true,"emitDecoratorMetadata":true}}使用元數據需要安裝並引入reflect-metadata這個庫。這樣在編譯後的js 文件中，就可以通過元數據獲取類型訊息。
// 引入reflect-metadata import 'reflect-metadata' ;你們應該會比較好奇，運行時JS是如何獲取類型訊息的呢？請緊張地繼續往下看：
引入了reflect-metadata後，我們就可以使用其封裝在Reflect上的相關接口，具體請查看其文檔。然後在裝飾器函數中可以通過下列三種metadataKey獲取類型訊息。
design:type:屬性類型design:paramtypes:參數類型design:returntype:返回值類型
具體可以看下面的例子（每種類型的值都寫在註釋裡了）：
constclassDecorator=(target:Object)=>{console.log(Reflect.getMetadata('design:paramtypes',target));};constpropertyDecorator=(target:Object,key:string|symbol)=>{console.log(Reflect.getMetadata('design:type',target,key));console.log(Reflect.getMetadata('design:paramtypes',target,key));console.log(Reflect.getMetadata('design:returntype',target,key));};// paramtypes -> [String]即構造函數接收的參數@classDecoratorclassDemo{innerValue:string;constructor(val:string){this.innerValue=val;}/**元數據的值如下：* type -> String* paramtypes -> undefined* returntype -> undefined*/@propertyDecoratordemo1:string='demo1';/**元數據的值如下：* type -> Function* paramtypes -> [String]* returntype -> String*/@propertyDecoratordemo2(str:string):string{returnstr;}}上面的代碼執行之後的返回如下所示：
[Function: Function] [ [Function: String] ] [Function: String] [Function: String] undefined undefined [ [Function: String] ]我列出了各種裝飾器含有的元數據類型（即不是undefined的類型）：
- 類裝飾器:
design:paramtypes。 - 屬性裝飾器:
design:type。 - 參數裝飾器、方法裝飾器:
design:type、design:paramtypes、design:returntype。 - 訪問器裝飾器:
design:type、design:paramtypes。
依賴注入（DI）
說了那麼久，終於講到了本篇文檔最為關鍵的內容了，本節的實現請確保元數據在你的TS代碼中是可用的。
下面我給出一個簡單的實現依賴注入的TS 實例：
//構造函數類型typeConstructor<T=any>=new(...arg:any[])=>T;//類裝飾器，用於標識類是需要注入的constInjectable=():ClassDecorator=>target=>{};//需要注入的類classInjectService{a='inject';}//被注入的類@Injectable()classDemoService{constructor(publicinjectService:InjectService){}test(){console.log(this.injectService.a);}}//依賴注入函數FactoryconstFactory=<T>(target:Constructor<T>):T=>{//獲取target類的構造函數參數providersconstproviders=Reflect.getMetadata('design:paramtypes',target);//將參數依次實例化constargs=providers.map((provider:Constructor)=>newprovider());//將實例化的數組作為target類的參數，並返回target的實例returnnewtarget(...args);};Factory(DemoService).test();// inject通過上述代碼中的Factory ，我們就成功地將InjectService注入到DemoService中。
我們先看一下上面的代碼中DemoService編譯成JS之後的樣子：
//此處省略了__decorate和__metadata的實現代碼varDemoService=/** @class */(function(){functionDemoService(injectService){this.injectService=injectService;}DemoService.prototype.test=function(){console.log(this.injectService.a);};DemoService=__decorate([Injectable(),__metadata('design:paramtypes',[InjectService])],DemoService);returnDemoService;})();從上面的代碼中，我們看到TS將構造函數的參數類型[InjectService] ，通過元數據存儲了起來。所以在依賴注入的時候，我們就可以通過Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target)取出了這個參數，並將其實例化後賦值到this.injectService中，這樣一個簡單的依賴注入就完成了。
如果你發現本文中有錯誤或者不合適的地方，歡迎留言反饋。