在閱讀 VS Code 代碼的過程中，我們會發現每一個模塊中都有大量裝飾器的使用，用來裝飾模塊以及其中依賴的模塊變量。這樣做的目的是什么呢？在這一篇中我們來詳細分析一下。

依賴注入介紹

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如果有這樣一個模塊 A，它的實現依賴另一個模塊 B 的能力，那么應該如何設計呢？很簡單，我們可以在 A 模塊的構造函數中實例化模塊 B，這樣就可以在模塊 A 內部使用模塊 B 的能力了。

classA{
constructor(){
this.b=newB();
}
}

classB{}

consta=newA();

但是這樣做有兩個問題，一是模塊 A 的實例化過程中，需要手動實例化模塊 B，而且如果模塊 B 的依賴關系發生變化，那么也需要修改模塊 A 的構造函數，導致代碼耦合。

二是在復雜項目中，我們在實例化模塊 A 時，難以判斷模塊 B 是否被其他模塊依賴而已經實例化過了，從而可能將模塊 B 多次實例化。若模塊 B 較重或者需要為單例設計，這將帶來性能問題。

因此，更好的方式是，將所有模塊的實例化交給外層框架，由框架統一管理模塊的實例化過程，這樣就可以解決上述兩個問題。

classA{
constructor(privateb:B){
this.b=b;
}
}

classB{}

classC{
constructor(privatea:A,privateb:B){
this.b=b;
}
}

constb=newB();
consta=newA(b);
constc=newC(a,b);

這種將依賴對象通過外部注入，避免在模塊內部實例化依賴的方式，稱為依賴注入 (Dependencies Inject, 簡稱 DI)。這在軟件工程中是一種常見的設計模式，我們在 Java 的 Spring，JS 的 Angular，Node 的 NestJS 等框架中都可以看到這種設計模式的應用。

當然，在實際應用中，由于模塊眾多，依賴復雜，我們很難像上面的例子一樣，規劃出來每個模塊的實例化時機，從而編寫模塊實例化順序。并且，許多模塊可能并不需要第一時間被創建，需要按需實例化，因此，粗暴的統一實例化是不可取的。

因此我們需要一個統一的框架來分析并管理所有模塊的實例化過程，這就是依賴注入框架的作用。

借助于 TypeScript 的裝飾器能力，VSCode 實現了一個極為輕量化的依賴注入框架。我們可以先來簡單實現一下，解開這個巧妙設計的神秘面紗。

最簡依賴注入框架設計

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實現一個依賴注入框架只需要兩步，一個是將模塊聲明并注冊到框架中進行管理，另一個是在模塊構造函數中，聲明所需要依賴的模塊有哪些。

我們先來看模塊的注冊過程，這需要 TypeScript 的類裝飾器能力。我們在注入時，只需要判斷模塊是否已經注冊，如果沒有注冊，將模塊的 id（這里簡化為模塊 Class 名稱）與類型傳入即可完成單個模塊的注冊。

exportfunctionInjectable():ClassDecorator{
return(Target:Class):any=>{
if(!collection.providers.has(Target.name)){
collection.providers.set(Target.name,target);
}
returntarget;
};
}

之后我們再來看看模塊是如何聲明依賴的，這需要 TypeScript 的屬性裝飾器能力。我們在注入時，先判斷依賴的模塊是否已經被實例化，如果沒有，則將依賴模塊進行實例化，并存入框架中管理。最終返回已經被實例化完成的模塊實例。

exportfunctionInject():PropertyDecorator{
return(target:Property,propertyKey:string)=>{

constinstance=collection.dependencies.get(propertyKey);
if(!instance){
constDependencyProvider:Class=collection.providers.get(propertyKey);
collection.dependencies.set(propertyKey,newDependencyProvider());
}

target[propertyKey]=collection.dependencies.get(propertyKey);
};
}

最后只需要保證框架本身在項目運行前完成實例化即可。（在例子中表示為 injector）

exportclassServiceCollection{
readonlyproviders=newMap();
readonlydependencies=newMap();
}

constcollection=newServiceCollection();
exportdefaultcollection;

這樣，一個最簡化的依賴注入框架就完成了。由于保存了模塊的類型與實例，它實現了模塊的按需實例化，無需在項目啟動時就初始化所有模塊。

我們可以嘗試調用它，以上面舉出的例子為例：

@injectable()
classA{
constructor(@inject()privateb:B){
this.b=b;
}
}

@injectable()
classB{}

classC{
constructor(@inject()privatea:A,@inject()privateb:B){
this.b=b;
}
}

constc=newC();

無需知曉模塊 A，B 的實例化時機，直接初始化任何一個模塊，框架會自動幫你找到并實例化好所有依賴的模塊。

VSCode 的依賴收集實現

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上面介紹了一個依賴注入框架的最簡實現。但當我們真正閱讀 VSCode 的源碼時，我們發現 VSCode 中的依賴注入框架貌似并不是這樣消費的。

例如在下面這段鑒權服務中，我們發現該類并沒有@injectable()作為類的依賴收集，并且依賴服務也直接用其類名作為修飾器，而不是@inject()。

//srcvsworkbenchservicesauthenticationrowserauthenticationService.ts
exportclassAuthenticationServiceextendsDisposableimplementsIAuthenticationService{
constructor(
@IActivityServiceprivatereadonlyactivityService:IActivityService,
@IExtensionServiceprivatereadonlyextensionService:IExtensionService,
@IStorageServiceprivatereadonlystorageService:IStorageService,
@IRemoteAgentServiceprivatereadonlyremoteAgentService:IRemoteAgentService,
@IDialogServiceprivatereadonlydialogService:IDialogService,
@IQuickInputServiceprivatereadonlyquickInputService:IQuickInputService
){}
}

其實這里的修飾符并不是真正指向類名，而是一個同名的資源描述符 id(VSCode 中稱之為 ServiceIdentifier)，通常使用字符串或 Symbol 標識。

通過 ServiceIdentifier 作為 id，而不是簡單粗暴地通過類名稱作為 id 注冊 Service，有利于處理項目中一個 interface 可能存在多態實現，需要同時多個同名類實例的問題。

此外，在構造 ServiceIdentifier 時，我們便可以將該類聲明注入框架，而無需@injectable()顯示調用了。

那么，這樣一個 ServiceIdentifier 該如何構造呢？

//srcvsplatforminstantiationcommoninstantiation.ts
/**
*The*only*validwaytocreatea{{ServiceIdentifier}}.
*/
exportfunctioncreateDecorator(serviceId:string):ServiceIdentifier{

if(_util.serviceIds.has(serviceId)){
return_util.serviceIds.get(serviceId)!;
}

constid=function(target:Function,key:string,index:number):any{
if(arguments.length!==3){
thrownewError('@IServiceName-decoratorcanonlybeusedtodecorateaparameter');
}
storeServiceDependency(id,target,index);
};

id.toString=()=>serviceId;

_util.serviceIds.set(serviceId,id);
returnid;
}

//被 ServiceIdentifier 裝飾的類在運行時，將收集該類的依賴，注入到框架中。
functionstoreServiceDependency(id:Function,target:Function,index:number):void{
if((targetasany)[_util.DI_TARGET]===target){
(targetasany)[_util.DI_DEPENDENCIES].push({id,index});
}else{
(targetasany)[_util.DI_DEPENDENCIES]=[{id,index}];
(targetasany)[_util.DI_TARGET]=target;
}
}

我們僅需通過createDecorator方法為類創建一個唯一的ServiceIdentifier，并將其作為修飾符即可。

以上面的 AuthenticationService 為例，若所依賴的 ActivityService 需要變更多態實現，僅需修改 ServiceIdentifier 修飾符確定實現方式即可，無需更改業務的調用代碼。

exportconstIActivityServicePlanA=createDecorator("IActivityServicePlanA");
exportconstIActivityServicePlanB=createDecorator("IActivityServicePlanB");
exportinterfaceIActivityService{...}

exportclassAuthenticationService{
constructor(
@IActivityServicePlanAprivatereadonlyactivityService:IActivityService,
){}
}

循環依賴問題

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模塊之間的依賴關系是有可能存在循環依賴的，比如 A 依賴 B，B 依賴 A。這種情況下進行兩個模塊的實例化會造成死循環，因此我們需要在框架中加入循環依賴檢測機制來進行規避。

本質上，一個健康的模塊依賴關系就是一個有向無環圖（DAG），我們之前介紹過有向無環圖在 excel 表格函數中的應用，放在依賴注入框架的設計中也同樣適用。

我們可以通過深度優先搜索（DFS）來檢測模塊之間的依賴關系，如果發現存在循環依賴，則拋出異常。

//src/vs/platform/instantiation/common/instantiationService.ts
while(true){
letroots=graph.roots();

//ifthereisnomorerootsbutstill
//nodesinthegraphwehaveacycle
if(roots.length===0){
if(graph.length!==0){
throwCycleError();
}
break;
}

for(letrootofroots){
//createinstanceandoverwritetheservicecollections
constinstance=this._createInstance(root.data.desc,[]);
this._services.set(root.data.id,instance);
graph.removeNode(root.data);
}
}

該方法通過獲取圖節點的出度，將該類的全部依賴提取出來作為roots，然后逐個實例化，并從途中剝離該依賴節點。由于依賴樹的構建是逐層依賴的，因此按順序實例化即可。當發現該類的所有依賴都被實例化后，圖中仍存在節點，則認為存在循環依賴，拋出異常。

總結

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本篇文章簡要介紹并實現了一個依賴注入框架，并解析了VSCode在實際問題上做出的一些改進。

實際上 VSCode 的依賴注入能力還有很多細節需要處理。例如異步實例化能力支持，通過封裝 Deferred 類取得Promise執行狀態，等等，在此就不一一展開了。感興趣的同學可以參考 VSCode 源碼：src/vs/platform/instantiation/common/instantiationService.ts，https://segmentfault.com/a/src/vs/platform/instantiation/common/instantiationService.ts做更進一步的學習。