504. Java 反射 - 创建一个简单的依赖注入框架

1. 什么是依赖注入（DI）？

依赖注入（Dependency Injection，简称 DI ）是一种设计模式，它的核心思想是： 👉 不要自己手动创建对象，而是让"工厂/框架"来为你准备好依赖对象并注入到业务类中。

这样做的好处：

解耦：业务类不再依赖具体实现，只依赖抽象。
易于测试：可以轻松替换依赖（比如替换成 Mock 实现）。
生命周期管理：框架可以统一管理对象的创建、销毁、单例复用等。

很多企业级框架（如 Spring、Jakarta EE、Guice）都是基于这种机制构建的。

2. 我们的目标

我们要写一个简化版的 DI 框架，支持两个功能：

单例模式 (Singleton)：某些类只需要一个全局共享实例。
自动注入 (Injection)：框架能自动扫描并填充需要的依赖字段。

3. 定义注解

我们先定义两个注解：

@Singleton：表示该类只能有一个实例。
@Inject：表示该字段需要由框架来注入依赖。

java 复制代码

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Singleton {}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Inject {}

4. 编写依赖工厂（DI 容器）

DependencyFactory 负责：

检查类上是否有 @Singleton 注解，如果有则复用同一个实例。
使用反射扫描字段，找到 @Inject 注解，并创建/注入依赖对象。

java 复制代码

public class DependencyFactory {
    private static final Map<Class<?>, Object> singletons = new HashMap<>();

    public static <T> T getInstance(Class<T> clazz) {
        try {
            // ✅ 单例处理
            if (clazz.isAnnotationPresent(Singleton.class)) {
                if (singletons.containsKey(clazz)) {
                    return (T) singletons.get(clazz);
                }
            }

            // ✅ 通过无参构造器创建对象
            T instance = clazz.getConstructor().newInstance();

            // ✅ 依赖注入
            for (Field field : clazz.getDeclaredFields()) {
                if (field.isAnnotationPresent(Inject.class)) {
                    field.setAccessible(true);
                    Object dependency = getInstance(field.getType()); // 递归创建
                    field.set(instance, dependency);
                }
            }

            // ✅ 保存单例
            if (clazz.isAnnotationPresent(Singleton.class)) {
                singletons.put(clazz, instance);
            }

            return instance;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("Failed to create instance for " + clazz, e);
        }
    }
}

5. 编写业务类示例

java 复制代码

@Singleton
public class UserRepository {
    public String getUser() {
        return "User[Tom]";
    }
}

public class UserService {
    @Inject
    private UserRepository repository;

    public void processUser() {
        System.out.println("Processing: " + repository.getUser());
    }
}

6. 测试依赖注入

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        UserService service = DependencyFactory.getInstance(UserService.class);
        service.processUser();
    }
}

输出：

java 复制代码

Processing: User[Tom]

这里 UserService 并没有自己 new UserRepository，而是通过 框架自动注入 得到的实例。

7. 总结

对比现实框架 ：Spring 的 @Autowired、Jakarta EE 的 @Inject 就是类似机制。
DI 的好处：降低耦合、集中管理依赖、便于扩展。
局限性：我们这里的框架比较简化，不支持作用域、懒加载、构造函数注入等高级特性。