Уметање зависности - Dependency Injection

Проф. др Игор Дејановић (igord на uns ac rs)

Креирано 2025-12-09 Tue 21:24, притисни ESC за мапу, Ctrl+Shift+F за претрагу, "?" за помоћ

Садржај

1. Мотивација
2. Dependency Injection
3. Google Guice
4. Injector
5. Flask injector
6. Референце

1. Мотивација

1.1. Мотивација

Објекти иоле сложенијих апликација формирају сложене графове зависности.
Како објекат "добија" референце на зависне објекте?

1.2. Мотивација

1.3. Класичан приступ добављања референци

 public class RealBillingService implements BillingService {

   @Override
   public Receipt chargeOrder(PizzaOrder order, CreditCard creditCard) {
       CreditCardProcessor processor = new PaypalCreditCardProcessor();
       TransactionLog transactionLog = new DatabaseTransactionLog();

       try {
         ChargeResult result = processor.charge(creditCard, order.getAmount());
         transactionLog.logChargeResult(result);

         return result.wasSuccessful()
             ? Receipt.forSuccessfulCharge(order.getAmount())
             : Receipt.forDeclinedCharge(result.getDeclineMessage());
        } catch (UnreachableException e) {
         transactionLog.logConnectException(e);
         return Receipt.forSystemFailure(e.getMessage());
       }
   }
 }

1.4. Употреба Singleton/Factory обрасца

Објекат се сам брине о добављању референци али то чини посредством глобалне дељене референце.

 public class RealBillingService implements BillingService {

   public Receipt chargeOrder(PizzaOrder order, CreditCard creditCard) {
     CreditCardProcessor processor = CreditCardProcessorFactory.getInstance();
     TransactionLog transactionLog = TransactionLogFactory.getInstance();

     try {
       ChargeResult result = processor.charge(creditCard, order.getAmount());
       transactionLog.logChargeResult(result);

       return result.wasSuccessful() ?
             Receipt.forSuccessfulCharge(order.getAmount()) :
             Receipt.forDeclinedCharge(result.getDeclineMessage());
     } catch (UnreachableException e) {
       transactionLog.logConnectException(e);
       return Receipt.forSystemFailure(e.getMessage());
     }
   }
 }

1.5. Singleton/Factory - тестирање

 public class RealBillingServiceTest extends TestCase {

   private final PizzaOrder order = new PizzaOrder(100);
   private final CreditCard creditCard = new CreditCard(5000);
   private final InMemoryTransactionLog transactionLog = new InMemoryTransactionLog();
   private final FakeCreditCardProcessor creditCardProcessor = new FakeCreditCardProcessor();

   @Override
   public void setUp() {
     TransactionLogFactory.setInstance(transactionLog);
     CreditCardProcessorFactory.setInstance(creditCardProcessor);
   }

   @Override
   public void tearDown() {
     TransactionLogFactory.setInstance(null);
     CreditCardProcessorFactory.setInstance(null);
   }

   public void testSuccessfulCharge() {
     RealBillingService billingService = new RealBillingService();
     Receipt receipt = billingService.chargeOrder(order, creditCard);

     assertTrue(receipt.hasSuccessfulCharge());
     assertEquals(100.0, receipt.getAmount(), 0.001);
     assertEquals(creditCard, creditCardProcessor.getCardOfOnlyCharge());
     assertEquals(100.0, creditCardProcessor.getAmountOfOnlyCharge(), 0.001);
     assertTrue(transactionLog.wasSuccessLogged());
   }
 }

1.6. Употреба Singleton/Factory обрасца - проблеми

Дељена референца - морамо посебно да пазимо да је постављамо на праве вредности.
Немогуће паралелизовати тестове.

2. Dependency Injection

2.1. Уметање зависности - Dependency Injection

Измештање надлежности за добављање референци ван објекта - неко други ће се бринути да "уметне" референце пре њихове употребе.
Предности:
- Код се поједностављује. Зависност између класа је базирана на апстрактним интерфејсима што позитивно утиче на одржавање (maintability), поновну искористљивост (reusability) и поделу посла и надлежности.
- Објекат ће до тренутка позива његових сервисних метода већ бити на одговарајући начин иницијализован. Смањује се тзв. boilerplate код.
- Тестирање је далеко једноставније. Креирање "лажних" објеката (mockup) је могуће и једноставно се изводи. Могућа паралелизација тестова.

2.2. Механизми уметања зависности

Путем параметара конструктора.
Путем мутатор метода (setters).
Путем имплементираног интерфејса.

2.3. Инјекција путем параметара конструктора

 Client(Service service) {
     this.service = service;
 }

2.4. Инјекција путем setter метода

 public void setService(Service service) {
     this.service = service;
 }

2.5. Инјекција путем интерфејса

 public interface ServiceSetter {
     public void setService(Service service);
 }
 public class client implements ServiceSetter {

     private Service service;

     @Override
     public void setService(Service service) {
         this.service = service;
     }
 }

2.6. Употреба DI

 public class RealBillingService implements BillingService {
   private final CreditCardProcessor processor;
   private final TransactionLog transactionLog;

   public RealBillingService(CreditCardProcessor processor,
       TransactionLog transactionLog) {
     this.processor = processor;
     this.transactionLog = transactionLog;
   }

   public Receipt chargeOrder(PizzaOrder order, CreditCard creditCard) {
     try {
       ChargeResult result = processor.charge(creditCard, order.getAmount());
       transactionLog.logChargeResult(result);

       return result.wasSuccessful() ?
            Receipt.forSuccessfulCharge(order.getAmount()) :
            Receipt.forDeclinedCharge(result.getDeclineMessage());
     } catch (UnreachableException e) {
       transactionLog.logConnectException(e);
       return Receipt.forSystemFailure(e.getMessage());
     }
   }
 }

2.7. Употреба DI - тестирање

 public class RealBillingServiceTest extends TestCase {

   private final PizzaOrder order = new PizzaOrder(100);
   private final CreditCard creditCard = new CreditCard(5000);

   private final InMemoryTransactionLog transactionLog =
                                              new InMemoryTransactionLog();
   private final FakeCreditCardProcessor creditCardProcessor =
                                              new FakeCreditCardProcessor();

   public void testSuccessfulCharge() {
     RealBillingService billingService = new RealBillingService(
         creditCardProcessor, transactionLog);
     Receipt receipt = billingService.chargeOrder(order, creditCard);

     assertTrue(receipt.hasSuccessfulCharge());
     assertEquals(100.0, receipt.getAmount(), 0.001);
     assertEquals(creditCard, creditCardProcessor.getCardOfOnlyCharge());
     assertEquals(100.0, creditCardProcessor.getAmountOfOnlyCharge(), 0.001);
     assertTrue(transactionLog.wasSuccessLogged());
   }
 }

2.8. DI контејнери

DI се може имплементирати и без посебног алата/оквира.
DI контејнери омогућавају наметање одређених конвенција за примену овог обрасца.
Коришћење DI контејера доноси одређене предности:
- Употреба најбоље праксе
- Стандардизација

2.9. DI контејнери за Јаву

Google Guice
PicoContainer
Spring
…

2.10. Стандардизација за програмски језик Јава

JSR-330¹
Дефинише скуп стандардних Јава анотација за DI:
- Provider<T> - Provides instances of T
- Inject - Identifies injectable constructors, methods, and fields.
- Named - String-based qualifier.
- Qualifier - Identifies qualifier annotations.
- Scope - Identifies scope annotations.
- Singleton - Identifies a type that the injector only instantiates once.

https://code.google.com/p/atinject/

3. `Google Guice`

3.1. `Google Guice`

Lightweight оквир за DI у Јави.
Развијен од стране Google-a.
Конфигурација базирана на Јава анотацијама.

3.2. Инјекција путем конструктора

 public class RealBillingService implements BillingService {
   private final CreditCardProcessor processor;
   private final TransactionLog transactionLog;

   @Inject
   public RealBillingService(CreditCardProcessor processor,
       TransactionLog transactionLog) {
     this.processor = processor;
     this.transactionLog = transactionLog;
   }

   public Receipt chargeOrder(PizzaOrder order, CreditCard creditCard) {
     try {
       ChargeResult result = processor.charge(creditCard, order.getAmount());
       transactionLog.logChargeResult(result);

       return result.wasSuccessful()
           ? Receipt.forSuccessfulCharge(order.getAmount())
           : Receipt.forDeclinedCharge(result.getDeclineMessage());
      } catch (UnreachableException e) {
       transactionLog.logConnectException(e);
       return Receipt.forSystemFailure(e.getMessage());
     }
   }
 }

3.3. Конфигурација за повезивање - binding/wiring

 public class BillingModule extends AbstractModule {
   @Override
   protected void configure() {
     bind(TransactionLog.class).to(DatabaseTransactionLog.class);
     bind(CreditCardProcessor.class).to(PaypalCreditCardProcessor.class);
     bind(BillingService.class).to(RealBillingService.class);
   }
 }

3.4. Употреба контејнера

 public static void main(String[] args) {
   Injector injector = Guice.createInjector(new BillingModule());
   BillingService billingService = injector.getInstance(BillingService.class);
   Receipt result = billingService.chargeOrder(new PizzaOrder(100),
                                               new CreditCard(500));
   System.out.println(result.hasSuccessfulCharge());
 }

3.5. Linked Bindings

 public class BillingModule extends AbstractModule {
   @Override
   protected void configure() {
     bind(TransactionLog.class).to(DatabaseTransactionLog.class);
     bind(DatabaseTransactionLog.class).to(MySqlDatabaseTransactionLog.class);
   }
 }

3.6. Custom Bindings Annotations

 package example.pizza;
 import com.google.inject.BindingAnnotation;
 import java.lang.annotation.Target;
 import java.lang.annotation.Retention;
 import static java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME;
 import static java.lang.annotation.ElementType.PARAMETER;
 import static java.lang.annotation.ElementType.FIELD;
 import static java.lang.annotation.ElementType.METHOD;

 @BindingAnnotation @Target({ FIELD, PARAMETER, METHOD }) @Retention(RUNTIME)
 public @interface PayPal {}
 ...
 public class RealBillingService implements BillingService {

   @Inject
   public RealBillingService(@PayPal CreditCardProcessor processor,
       TransactionLog transactionLog) {
     ...
   }
 ...
     bind(CreditCardProcessor.class)
         .annotatedWith(PayPal.class)
         .to(PayPalCreditCardProcessor.class);

3.7. @Named Binding Annotation

 public class RealBillingService implements BillingService {

   @Inject
   public RealBillingService(@Named("Checkout") CreditCardProcessor processor,
       TransactionLog transactionLog) {
     ...
   }
  ...
  ...
     bind(CreditCardProcessor.class)
         .annotatedWith(Names.named("Checkout"))
         .to(CheckoutCreditCardProcessor.class);

3.8. Instance Bindings

 bind(String.class)
     .annotatedWith(Names.named("JDBC URL"))
     .toInstance("jdbc:mysql://localhost/pizza");
 bind(Integer.class)
     .annotatedWith(Names.named("login timeout seconds"))
     .toInstance(10);

3.9. @Provides Methods

 public class BillingModule extends AbstractModule {
   @Override
   protected void configure() {
     ...
   }

   @Provides
   TransactionLog provideTransactionLog() {
     DatabaseTransactionLog transactionLog = new DatabaseTransactionLog();
     transactionLog.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost/pizza");
     transactionLog.setThreadPoolSize(30);
     return transactionLog;
   }
 }
 ...
   @Provides @PayPal
   CreditCardProcessor providePayPalCreditCardProcessor(
       @Named("PayPal API key") String apiKey) {
     PayPalCreditCardProcessor processor = new PayPalCreditCardProcessor();
     processor.setApiKey(apiKey);
     return processor;
   }

3.10. Provider Bindings

 public class DatabaseTransactionLogProvider 
       implements Provider<TransactionLog> {
   private final Connection connection;

   @Inject
   public DatabaseTransactionLogProvider(Connection connection) {
     this.connection = connection;
   }

   public TransactionLog get() {
     DatabaseTransactionLog transactionLog = new DatabaseTransactionLog();
     transactionLog.setConnection(connection);
     return transactionLog;
   }
 }
 ...
 public class BillingModule extends AbstractModule {
   @Override
   protected void configure() {
     bind(TransactionLog.class)
         .toProvider(DatabaseTransactionLogProvider.class);
   }
 }

3.11. Scopes

 @Singleton
 public class InMemoryTransactionLog implements TransactionLog {
   /* everything here should be threadsafe! */
 }
 ...
 bind(TransactionLog.class)
   .to(InMemoryTransactionLog.class).in(Singleton.class);
 ...
 @Provides @Singleton
 TransactionLog provideTransactionLog() {
   ...
 }
 ...
 bind(Bar.class).to(Applebees.class).in(Singleton.class);
 bind(Grill.class).to(Applebees.class).in(Singleton.class);

4. `Injector`

4.1. `Injector`

https://github.com/alecthomas/injector
Python библиотека за DI моделована према Google Guice али са Pythonic API.

4.2. Једноставан пример

 >>> from injector import Injector, inject
 >>> class Inner(object):
 ...     def __init__(self):
 ...         self.forty_two = 42
 ...
 >>> class Outer(object):
 ...     @inject
 ...     def __init__(self, inner: Inner):
 ...         self.inner = inner
 ...
 >>> injector = Injector()
 >>> outer = injector.get(Outer)
 >>> outer.inner.forty_two
 42

4.3. Сложенији пример

 from injector import Key
 Name = Key('name')
 Description = Key('description')

 from injector import inject, provider, Module

 class User(object):
     @inject
     def __init__(self, name: Name, description: Description):
         self.name = name
         self.description = description


 class UserModule(Module):
     def configure(self, binder):
        binder.bind(User)


 class UserAttributeModule(Module):
     def configure(self, binder):
         binder.bind(Name, to='Sherlock')

     @provider
     def describe(self, name: Name) -> Description:
         return '%s is a man of astounding insight' % name

4.4. Сложенији пример

 from injector import Injector
 injector = Injector([UserModule(), UserAttributeModule()])

или

 injector = Injector([UserModule, UserAttributeModule])

Употреба:

 >>> injector.get(Name)
 'Sherlock'
 >>> injector.get(Description)
 'Sherlock is a man of astounding insight'

 >>> user = injector.get(User)
 >>> isinstance(user, User)
 True
 >>> user.name
 'Sherlock'
 >>> user.description
 'Sherlock is a man of astounding insight'

5. `Flask injector`

5.1. `Flask injector`

Веза између injector библиотеке и Flask оквира за развој.

5.2. Пример употребе

 import sqlite3
 from flask import Flask, Config
 from flask.views import View
 from flask_injector import FlaskInjector
 from injector import inject

 app = Flask(__name__)

 @app.route("/bar")
 def bar():
     return render("bar.html")

 @app.route("/foo")
 @inject(db=sqlite3.Connection)
 def foo(db):
     users = db.execute('SELECT * FROM users').all()
     return render("foo.html")
    
 def configure(binder):
     binder.bind(
         sqlite3.Connection,
         to=sqlite3.Connection(':memory:'),
         scope=request,
     )

 FlaskInjector(app=app, modules=[configure])

 app.run()

6. Референце

Dependency Injection on Wikipedia
Martin Fowler, Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern, January 2004.
Google Guice Wiki
Injector dokumentacija
Flask Injector projekat

Уметање зависности - Dependency Injection

Проф. др Игор Дејановић (igord на uns ac rs)

Садржај

1. Мотивација

1.1. Мотивација

1.2. Мотивација

1.3. Класичан приступ добављања референци

1.4. Употреба Singleton/Factory обрасца

1.5. Singleton/Factory - тестирање

1.6. Употреба Singleton/Factory обрасца - проблеми

2. Dependency Injection

2.1. Уметање зависности - Dependency Injection

2.2. Механизми уметања зависности

2.3. Инјекција путем параметара конструктора

2.4. Инјекција путем setter метода

2.5. Инјекција путем интерфејса

2.6. Употреба DI

2.7. Употреба DI - тестирање

2.8. DI контејнери

2.9. DI контејнери за Јаву

2.10. Стандардизација за програмски језик Јава

3. Google Guice

3.1. Google Guice

3.2. Инјекција путем конструктора

3.3. Конфигурација за повезивање - binding/wiring

3.4. Употреба контејнера

3.5. Linked Bindings

3.6. Custom Bindings Annotations

3.7. @Named Binding Annotation

3.8. Instance Bindings

3.9. @Provides Methods

3.10. Provider Bindings

3.11. Scopes

4. Injector

4.1. Injector

4.2. Једноставан пример

4.3. Сложенији пример

4.4. Сложенији пример

5. Flask injector

5.1. Flask injector

5.2. Пример употребе

6. Референце

3. `Google Guice`

3.1. `Google Guice`

4. `Injector`

4.1. `Injector`

5. `Flask injector`

5.1. `Flask injector`