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Android |《看完不忘系列》之dagger

嗨,我是哈利迪~《看完不忘系列》将以从树干到细枝的思路分析一些技术框架,本文将对开源项目dagger进行介绍。

本文约3800字,阅读大约10分钟。

Dagger源码基于最新版本2.28.3

背景

依赖注入(Dependency Injection,DI)遵循控制反转(Inversion of Control,IoC)原则,简单来说就是创建对象时给对象传入依赖,通过传入不同实例来实现不同行为(控制),比如常见的构造方法和setter都叫注入。

简单概括一下谷歌的造车栗子

一、不注入,由Car类自己创建依赖的Engine实例,当需要替换汽车引擎时,需要修改Car类,违背了开放封闭原则,

class Car {
    private Engine engine = new Engine();
}
复制代码

二、手动依赖注入,如构造方法和setter,当需要替换汽车引擎时,传入不同的引擎实现(如ElectricEngine extends Engine)即可,无需修改Car类,

//1.构造方法注入
class Car {
    private final Engine engine;
    
    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
}

//2.setter注入
class Car {
    private Engine engine;

    public void setEngine(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
}
复制代码

三、随着汽车配件变多,依赖注入的代码也会越来越多,如汽车需要引擎、轮胎,引擎又需要气缸和火花塞,这样一层层下去注入代码成指数级上升,出现了大量创建对象的样板代码,

class Car {
    private final Engine engine;//引擎
    private final Wheel wheel;//轮胎

    public Car(Engine engine,Wheel wheel) {
        this.engine = engine;
        this.wheel = wheel;
    }
}

class Engine {
    private final Cylinder cylinder;//气缸
    private final SparkPlug sparkPlug;//火花塞

    public Car(Cylinder cylinder,SparkPlug sparkPlug) {
        this.cylinder = cylinder;
        this.sparkPlug = sparkPlug;
    }
}

void main(){
    //为了造辆车,要new出一堆对象,还要构造方法注入,套娃既视感
    Cylinder cylinder = new Cylinder();
    SparkPlug sparkPlug = new SparkPlug();
    Engine engine = new Engine(cylinder,sparkPlug);
    Wheel wheel = new Wheel();
    Car car = new Car(engine,wheel);
}
复制代码

从代码可以看出有两大痛点,一是要创建很多对象,二是对象的创建过程还需有序,即要先有气缸和火花塞才能造引擎,先有引擎和轮胎才能造车,这样使用方还需花时间了解配件间的依赖关系,很是不便。

于是就有了一些库来实现自动依赖注入,有两个实现思路(koin的实现以后再聊~),

  1. 一是运行期反射连接依赖项,编译影响小,但运行慢
  2. 二是编译期就连接依赖项,创建辅助类需要额外的io和编译耗时,会拖慢编译速度,但运行快

像Android内存和算力都有限的终端设备,dagger当然是选择思路2啦。dagger通过注解标记对象创建姿势依赖关系作用域等信息,在编译期创建辅助类,从而实现自动依赖注入。不过dagger的上手成本略高,谷歌后来又推出了Hilt,旨在让我们用得舒心

Hilt 是推荐用于在 Android 中实现依赖项注入的 Jetpack 库。Hilt 通过为项目中的每个 Android 类提供容器并自动为您管理其生命周期,定义了一种在应用中执行 DI 的标准方法。

Hilt 在热门 DI 库 Dagger 的基础上构建而成,因而能够受益于 Dagger 提供的编译时正确性、运行时性能、可伸缩性和 Android Studio 支持。

-- 谷歌

Hilt就先放一放,下面我们先开始dagger之旅吧~

补:关于手动注入的痛点,可以看下谷歌的手动依赖项注入(看完或许能更好的理解dagger的设计)。

树干

简单使用

依赖,

implementation 'com.google.dagger:dagger:2.28.3'
annotationProcessor 'com.google.dagger:dagger-compiler:2.28.3'
复制代码

@Inject和@Component

@Inject标记实例的创建姿势,汽车和引擎类,

class Car {
    private final Engine mEngine;

    @Inject //告诉dagger如何创建Car
    public Car(Engine engine) {
        mEngine = engine;
    }

    public void start() {
        mEngine.start();
    }
}

class Engine {
    @Inject //告诉dagger如何创建Engine
    public Engine() {
    }

    public void start() {
        Log.e("哈利迪", "引擎发动,前往秋名山");
    }
}
复制代码

这样dagger就能生成类似 new Car(new Engine()) 的代码来创建实例,

@Component标记所要创建的实例有哪些,如在造车图纸(接口)里声明要造车,

@Component //告诉dagger要造啥
interface CarGraph {
    //造车
    Car makeCar();
}
复制代码

make一下项目,生成Car_Factory、Engine_Factory和DaggerCarGraph三个类,在Activity中使用,

class DaggerActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_dagger);
        //得到造车图纸
        CarGraph carGraph = DaggerCarGraph.create();
        //造出一辆汽车
        Car car = carGraph.makeCar();
        //引擎发动
        car.start();
    }
}
复制代码

注入姿势二,还可以直接把汽车注入给Activity,

@Component //告诉dagger要造啥
public interface CarGraph {
    //造车
    Car makeCar();

    //新增:告诉dagger有个Activity要注入
    void inject(DaggerActivity activity);
}
复制代码

make一下,这时会多出一个类DaggerActivity_MembersInjector(成员注入器),我们后面再看,在Activity中,

class DaggerActivity extends AppCompatActivity {
    //向Activity注入汽车
    @Inject
    Car mCar;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_dagger);
        //得到造车图纸
        CarGraph carGraph = DaggerCarGraph.create();
        //告诉dagger有个Activity要注入
        carGraph.inject(this);
        //此时,mCar已被dagger自动赋值,我们可以直接发动引擎
        mCar.start();
    }
}
复制代码

不管是哪种姿势,都可以看出,Activity只管提车,无需关心造车内部的细节(用了什么引擎),这样以后要换引擎了,Activity和Car也不用改动代码。

@Module和@Binds

那么问题来了,通常我们都是面向接口编程,现在想把Engine换成IEngine接口咋整呢?因为我有两种引擎,分别是汽油车的GasEngine,和电动车的ElectricEngine,接口没有构造方法怎么注入?此时@Module和@Binds注解就派上用场了。

定义引擎接口和实现类,

interface IEngine {
    public void start();
}

class GasEngine implements IEngine {//汽油引擎
    @Inject
    public GasEngine() {
    }

    @Override
    public void start() {
        Log.e("哈利迪", "汽油 引擎发动,前往秋名山");
    }
}

class ElectricEngine implements IEngine {//电动引擎
    @Inject
    public ElectricEngine() {
    }

    @Override
    public void start() {
        Log.e("哈利迪", "电动 引擎发动,前往秋名山");
    }
}
复制代码

然后Car我们不要了,新写一个汽车类NewCar,让他依赖于接口IEngine而非类,

class NewCar {
    //依赖于接口
    private final IEngine mEngine;

    @Inject //告诉dagger如何创建NewCar
    public NewCar(IEngine engine) {
        mEngine = engine;
    }

    public void start() {
        mEngine.start();
    }
}
复制代码

下面有请@Module和@Binds登场!建一个抽象类GasEngineModule,表示汽油引擎模块,用于提供汽油引擎,

@Module
abstract class GasEngineModule {//汽油引擎模块
    @Binds
    abstract IEngine makeGasEngine(GasEngine engine);
}
复制代码

然后在造车图纸CarGraph里支持一下NewCar的创建,把Module引入Component,

@Component(modules = {GasEngineModule.class})
//引入汽油引擎模块
public interface CarGraph {
    //...

    //造新车
    NewCar makeNewCar();
}
复制代码

Activity使用,

//DaggerActivity.java
void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    CarGraph carGraph = DaggerCarGraph.create();
    NewCar newCar = carGraph.makeNewCar();
    newCar.start();
}
复制代码

搞定~

这时如果想要把NewCar换成电动引擎,直接依赖新的模块即可,新增模块ElectricEngineModule,用于提供电动引擎,

@Module
public abstract class ElectricEngineModule {//电动引擎模块
    @Binds
    abstract IEngine makeElectricEngine(ElectricEngine engine);
}
复制代码

GasEngineModule模块换成ElectricEngineModule,

@Component(modules = {ElectricEngineModule.class})//替换
public interface CarGraph {
    //...
}
复制代码

运行就能得到电动车了,可见这个过程我们不需要修改NewCar就能换掉引擎(偷梁换柱)。

@IntoMap和@StringKey

又有一天,突然想开双混动汽车了咋整,就是说汽油引擎和电动引擎我全都要,我们发现@Component的modules可以传入数组,那试试把两个引擎模块都传进去,

@Component(modules = {GasEngineModule.class, ElectricEngineModule.class})
public interface CarGraph {
    //...
}
复制代码

make一下,不用想也知道会出错,NewCar只有一个依赖IEngine接口,这时dagger已经不知道,造NewCar到底要传入哪个引擎了,

那怎么办?支持多绑定的@IntoMap和@StringKey登场了。

IntoMap表示会把这个Module存进map里,StringKey表示Module名字,这个名字也会作为map的key,

@Module
abstract class GasEngineModule {//汽油引擎模块
    @Binds
    @IntoMap
    @StringKey("Gas")
    abstract IEngine makeGasEngine(GasEngine engine);
}

@Module
abstract class ElectricEngineModule {//电动引擎模块
    @Binds
    @IntoMap
    @StringKey("Electric")
    abstract IEngine makeElectricEngine(ElectricEngine engine);
}
复制代码

然后修改一下NewCar,此时不再只是依赖一个引擎接口IEngine了,而是一组引擎,

class NewCar {
    //我现在是混动车了,要用map接收引擎
    private final Map<String, IEngine> mEngineMap;

    @Inject //告诉dagger如何创建NewCar
    public NewCar(Map<String, IEngine> engineMap) {
        mEngineMap = engineMap;
    }

    public void start() {
        //双混动走起~
        for (Map.Entry<String, IEngine> entry : mEngineMap.entrySet()) {
            entry.getValue().start();
            //汽油 引擎发动,前往秋名山
            //电动 引擎发动,前往秋名山
        }
    }
}
复制代码

Activity代码不用改动,双混动车就造好了。

@Singleton

如果想要给双混动NewCar限量全球一款,可以用@Singleton指定为单例,

@Singleton //单例,我现在是限量款混动车
public class NewCar {
    //...
}

@Singleton //造车图纸也需跟着单例
@Component(modules = {GasEngineModule.class, ElectricEngineModule.class})
public interface CarGraph {
    //...
}
复制代码

Activity运行,

//DaggerActivity.java
void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    CarGraph carGraph = DaggerCarGraph.create();
    NewCar newCar = carGraph.makeNewCar();
    newCar.start();
    NewCar newCar2 = carGraph.makeNewCar();
    newCar2.start();
    //newCar和newCar2是同一个实例
    Log.e("哈利迪", newCar.hashCode() + "," + newCar2.hashCode());
}
复制代码

dagger的使用就先聊到这啦,相信对dagger也已经有了初步认识,还有些注解没讲到,比如:

@Provides:当我们没法用@Inject来标记实例的创建姿势时,可以用@Module和@Provides来提供实例,比如Retrofit是三方库的类我们没法标记其构造方法,则可以用Provides提供,

@Module
public class NetworkModule {
    @Provides
    public Retrofit provideRetrofit() {
        return new Retrofit.Builder()
            .baseUrl("xxx")
            .build();
    }
}
复制代码

@Scope:作用域 ...

@Subcomponent:子组件...

注解还有很多,准备放到细枝篇来写了...🤣

实现原理

dagger编译期解析注解创建辅助类的过程就不分析了,我们直接看他生成的辅助类,

注:一开始写接口名字时,用造车图纸CarGraph而不是造车厂CarFactory,是为了避免和dagger的生成类搞混,用CarGraph有几何图的寓意,可以理解成造车蓝图(PPT),让我们一起,为梦想窒息...

我们看到DaggerCarGraph,他实现了我们的CarGraph接口,

class DaggerCarGraph implements CarGraph {
    //Provider,提供多引擎map,<引擎名字、引擎实例>
    private Provider<Map<String, IEngine>> mapOfStringAndIEngineProvider;
    //Provider,提供NewCar
    private Provider<NewCar> newCarProvider;

    private DaggerCarGraph() {
        initialize();
    }

    public static Builder builder() {
        return new Builder();
    }

    public static CarGraph create() {
        //用builder创建DaggerCarGraph实例
        return new Builder().build();
    }

    private void initialize() {
        //创建提供汽油引擎的Provider和电动引擎的Provider
        //用put将他们存起来,合并成一个提供多引擎map的Provider
        this.mapOfStringAndIEngineProvider = MapFactory.<String, IEngine>builder(2)
            .put("Gas", (Provider) GasEngine_Factory.create())
            .put("Electric", (Provider) ElectricEngine_Factory.create())
            .build();
        //把提供多引擎map的Provider传入NewCar_Factory,
        //然后用DoubleCheck包一层,他会加锁、处理单例逻辑
        this.newCarProvider = DoubleCheck.provider(
            NewCar_Factory.create(mapOfStringAndIEngineProvider));
    }

    @Override
    public Car makeCar() {
        //1. 老的造车:姿势一,用makeCar直接造
        return new Car(new Engine());
    }

    @Override
    public void inject(DaggerActivity activity) {
        //2. 老的造车:姿势二,用@Inject注入 ↓
        injectDaggerActivity(activity);
    }

    private DaggerActivity injectDaggerActivity(DaggerActivity instance) {
        //2. 老的造车:姿势二,先创建后注入
        //实例的创建也用makeCar,如果我们接口没有定义这个方法,dagger会生成一个功能一样的getCar
        DaggerActivity_MembersInjector.injectMCar(instance, makeCar());
        return instance;
    }

    @Override
    public NewCar makeNewCar() {
        //3. 新的造车,从Provider获取
        return newCarProvider.get();
    }

    public static final class Builder {
        private Builder() {
        }
        public CarGraph build() {
            return new DaggerCarGraph();
        }
    }
}
复制代码
  1. 老的造车:姿势一,用makeCar直接造

在造老车Car时,姿势一是直接调接口的makeCar方法来造,实现就是简单的new出实例。

  1. 老的造车:姿势二,用@Inject注入

姿势二用@Inject注入实例,可见他也是先调makeCar()得到实例,然后调DaggerActivity_MembersInjector.injectMCar进行注入,

//DaggerActivity_MembersInjector.java
@InjectedFieldSignature("com.holiday.srccodestudy.dagger.DaggerActivity.mCar")
public static void injectMCar(DaggerActivity instance, Car mCar) {
    //引用DaggerActivity的成员,为其赋值,可见mCar不能声明为private
    instance.mCar = mCar;
}
复制代码
  1. 新的造车,从Provider获取

在造新车NewCar时,是从Provider获取的,跟进newCarProvider.get(),如果使用了单例@Singleton,NewCar_Factory会被DoubleCheck包一层,DoubleCheck会加锁和处理单例逻辑,我们直接看NewCar_Factory的get就行了,

//Factory<T> extends Provider<T>
class NewCar_Factory implements Factory<NewCar> {
    private final Provider<Map<String, IEngine>> engineMapProvider;

    public NewCar_Factory(Provider<Map<String, IEngine>> engineMapProvider) {
        this.engineMapProvider = engineMapProvider;
    }

    @Override
    public NewCar get() {
        //通过engineMapProvider获取多引擎map
        return newInstance(engineMapProvider.get());
    }

    public static NewCar_Factory create(Provider<Map<String, IEngine>> engineMapProvider) {
        return new NewCar_Factory(engineMapProvider);
    }

    public static NewCar newInstance(Map<String, IEngine> engineMap) {
        //new出新车实例
        return new NewCar(engineMap);
    }
}
复制代码

看下多引擎map又是如何获取的,engineMapProvider.get(),

//MapFactory.java
//MapFactory extends AbstractMapFactory implements Factory
public Map<K, V> get() {
    //创建新的LinkedHashMap
    Map<K, V> result = newLinkedHashMapWithExpectedSize(contributingMap().size());
    //遍历已存入的引擎,存进新map
    for (Entry<K, Provider<V>> entry : contributingMap().entrySet()) {
        result.put(entry.getKey(), entry.getValue().get());
    }
    //返回不可修改的map
    return unmodifiableMap(result);
}
复制代码

至此,dagger的各生产线流程就分析完了,

细枝

@Scope作用域、@Subcomponent子组件、还有SPI(Service Provider Interface)、grpc(谷歌的远程过程调用框架)等,都留到细枝篇来写啦。

使用场景

那dagger在Android中有哪些用武之地?首先是从架构角度,在谷歌示例中,结合了Activity、伪ViewModel、Repository、DataSource和Retrofit来使用dagger,(还没用过,不知道香不香、坑多不多,靠屏幕前的大佬们反馈了~)

然后我们在项目中的一些场景,是从业务角度切入,在个别复杂度较高的业务线上单独使用dagger。例如钱包业务,有大量实例大量页面/视图存在多对多关系,比如钱包Act需要钱包Api、钱包用户信息Manager;充值Act需要支付Api、充值Service;银行卡列表View需要银行Service...像这种多对多、对象依赖关系杂乱无章的场景,很适合用dagger来帮我们注入。

@PurseScope //钱包作用域
@Component(modules = PurseModule.class) //由PurseModule提供实例
public interface PurseComponent {

    //为act注入
    void inject(退款详情Act xxxAct);
    void inject(银行卡首页Act xxxAct);
    void inject(钱包首页Act xxxAct);
    void inject(钱包设置Act xxxAct);
    void inject(余额首页Act xxxAct);
    //...

    //为view注入
    void inject(钱包首页GridContainer xxxGridContainer);
    void inject(银行卡列表View xxxView);

    //提供网络调用
    支付Api xxxApi();

    //提供钱包用户信息
    钱包用户信息Manager xxxManager();

    //...
}
复制代码

然后看到PurseModule,用于提供各种实例,可以new、手动单例、工厂生产...

@Module
public class PurseModule {
    @Provides
    @PurseScope
    public 支付Api provide支付Api(...) {
        return new 支付Api(...);
    }

    @Provides
    @PurseScope
    public 用户信息Manager provide用户信息Manager(...) {
        return 用户信息Manager.get(...);
    }

    @Provides
    @PurseScope
    public 充值Service provide充值Service(...) {
        return new 充值ServiceFactory.create(...);
    }

    //...
}
复制代码

尾声

简单总结下dagger的优缺点~

  • 优势:无反射、支持增量编译
  • 缺点:构建过程需要而外的io和编译时间、生成类会增大包体积、不够好用、

后续计划:dagger细枝、hilt、koin、顺便看看spring上的注入@Autowired是怎么做的...学海无涯啊~

系列文章:

参考资料


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