C#中的依赖注入Dependency Injection, DI

在C#中，依赖注入（Dependency Injection, DI）是一种实现控制反转（IoC）的设计模式，用于解耦组件依赖关系。以下是基于 .NET Core/ .NET 5+ 的依赖注入配置详细步骤和用法：

1. 基本概念

• 服务（Service）：被注入的依赖项（如接口、类）。

• 容器（Container）：管理服务的创建和生命周期（如 IServiceCollection）。

• 生命周期：

  • Transient：每次请求创建新实例。

  • Scoped：同一作用域内共享实例（如一次HTTP请求）。

  • Singleton：全局单例。

2. 配置依赖注入的步骤

步骤1：定义服务接口和实现类

// 定义接口
public interface IMyService
{
    string GetMessage();
}

// 实现接口
public class MyService : IMyService
{
    public string GetMessage() => "Hello from MyService!";
}

步骤2：注册服务到容器

在 Program.cs 或 Startup.cs（.NET 6+ 通常使用 Program.cs）：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// 注册服务（生命周期可选）
builder.Services.AddTransient<IMyService, MyService>();      // 瞬时
builder.Services.AddScoped<IMyService, MyService>();         // 作用域
builder.Services.AddSingleton<IMyService, MyService>();      // 单例

// 直接注册类（无接口）
builder.Services.AddTransient<MyService>();

步骤3：注入服务到目标类

通过构造函数注入：

public class MyController : ControllerBase
{
    private readonly IMyService _service;

    // 构造函数自动注入
    public MyController(IMyService service)
    {
        _service = service;
    }

    [HttpGet]
    public IActionResult Get()
    {
        return Ok(_service.GetMessage());
    }
}

3. 在非Web应用（如WPF/控制台）中使用DI

WPF 示例

1. 安装NuGet包：

Install-Package Microsoft.Extensions.DependencyInjection

配置DI容器（在 App.xaml.cs）：

public partial class App : Application
{
    public IServiceProvider ServiceProvider { get; private set; }

    protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
    {
        var services = new ServiceCollection();
        
        // 注册服务
        services.AddTransient<IMyService, MyService>();
        services.AddSingleton<MainWindow>(); // 注册主窗口

        ServiceProvider = services.BuildServiceProvider();
        
        // 解析主窗口并显示
        var mainWindow = ServiceProvider.GetRequiredService<MainWindow>();
        mainWindow.Show();
    }
}

在窗口/ViewModel中注入：

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow(IMyService service)
    {
        InitializeComponent();
        var message = service.GetMessage(); // 使用注入的服务
    }
}

4. 高级用法

4.1 注入多个实现（命名或策略模式）

// 注册多个实现
builder.Services.AddTransient<IMyService, ServiceA>();
builder.Services.AddTransient<IMyService, ServiceB>();

// 通过 IEnumerable<T> 获取所有实现
public class Consumer
{
    public Consumer(IEnumerable<IMyService> services)
    {
        foreach (var service in services)
        {
            service.DoSomething();
        }
    }
}

4.2 使用工厂模式动态创建服务

builder.Services.AddTransient<IMyService>(provider => 
{
    var config = provider.GetRequiredService<IConfiguration>();
    return new MyService(config.GetValue<string>("Mode"));
});

4.3 生命周期管理注意事项

• 避免Singleton依赖Scoped服务：可能导致Captive Dependency问题。

• IDisposable处理：容器会自动释放实现了 IDisposable 的服务。

5. 常见问题解决

• 错误：未注册服务

System.InvalidOperationException: No service for type 'IMyService' has been registered.

• 解决：检查服务是否在 IServiceCollection 中正确注册。

• 循环依赖
  重构代码以避免构造函数循环引用，或用 Lazy<T> 延迟初始化。

6. 总结表格

通过以上步骤，可以灵活地在C#项目中配置和使用依赖注入，提升代码的可测试性和可维护性。