الگوی Dependency Injection (تزریق وابستگی)

مقدمه

«Dependency Injection» یا «تزریق وابستگی» یکی از مهم‌ترین الگوهای طراحی در برنامه‌نویسی شیءگرا و به‌ویژه در توسعه برنامه‌های مدرن است. این الگو به‌منظور مدیریت بهتر وابستگی‌های بین کلاس‌ها استفاده می‌شود و باعث می‌شود کلاس‌ها مستقیماً به هم وابسته نباشند. در این مقاله به‌صورت گام‌به‌گام، واضح و کاربردی این الگو را بررسی خواهیم کرد.

وابستگی چیست؟

وابستگی (Dependency) زمانی به وجود می‌آید که یک کلاس برای انجام وظایف خود به کلاس دیگری نیاز داشته باشد. مثلاً فرض کنید کلاسی به نام Car داریم که برای روشن شدن به کلاس Engine نیاز دارد:

class Car {
    private Engine engine;

    Car() {
        engine = new Engine(); // وابستگی مستقیم
    }

    void start() {
        engine.run();
    }
}

در این کد، کلاس Car مستقیماً یک نمونه از کلاس Engine می‌سازد. این روش چند مشکل اساسی دارد:

کلاس Car شدیداً به کلاس Engine وابسته شده است.
اگر کلاس Engine تغییر کند، ممکن است کلاس Car هم تغییر کند.
تست کردن کلاس Car دشوارتر می‌شود.

حل مشکل با Dependency Injection

برای رفع این مشکل از Dependency Injection استفاده می‌کنیم. در این روش، کلاس وابسته (Engine) از بیرون به کلاس تزریق می‌شود:

class Car {
    private Engine engine;

    Car(Engine engine) { // تزریق وابستگی از طریق سازنده
        this.engine = engine;
    }

    void start() {
        engine.run();
    }
}

اکنون کلاس Car دیگر مسئول ساختن شیء Engine نیست و از بیرون این وابستگی را دریافت می‌کند.

روش‌های مختلف تزریق وابستگی

سه روش اصلی برای تزریق وابستگی‌ها وجود دارد:

تزریق از طریق سازنده (Constructor Injection)

class Car {
    private Engine engine;

    Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
}

تزریق از طریق متد setter (Setter Injection)

class Car {
    private Engine engine;

    void setEngine(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
}

تزریق از طریق فیلد (Field Injection)

class Car {
    @Autowired
    private Engine engine;
}

روش توصیه‌شده و پرکاربردترین روش، استفاده از تزریق از طریق سازنده (Constructor Injection) است.

Inversion of Control (وارونگی کنترل)

مفهوم «Inversion of Control» یا وارونگی کنترل به این معنا است که کنترل ساخت اشیاء و مدیریت وابستگی‌ها به جای اینکه به صورت مستقیم توسط کلاس‌ها انجام شود، به یک فریمورک یا یک کانتینر بیرونی سپرده می‌شود. این اصل پایه‌ای برای پیاده‌سازی Dependency Injection است.

در Spring، کنترل ساخت و مدیریت اشیاء (Beans) به‌طور کامل به عهده فریمورک است و برنامه‌نویس فقط نیازمندی‌های خود را مشخص می‌کند.

مدیریت Dependency Injection توسط Spring

Spring از طریق یک کانتینر IoC (Inversion of Control Container) تزریق وابستگی‌ها را مدیریت می‌کند. کانتینر Spring مسئولیت ساخت، پیکربندی و تزریق شیءها را دارد.

مثال کاربردی در Spring:

@Service
class Engine {
    void run() {
        System.out.println("Engine started");
    }
}

@RestController
class CarController {
    private final Engine engine;

    CarController(Engine engine) { // تزریق خودکار توسط Spring
        this.engine = engine;
    }

    @GetMapping("/start")
    String startCar() {
        engine.run();
        return "Car started!";
    }
}

در این مثال، Spring به‌طور خودکار نمونه‌ای از کلاس Engine ایجاد و آن را به کلاس CarController تزریق می‌کند. این فرایند به طور کامل توسط کانتینر Spring مدیریت می‌شود.

جمع‌بندی

الگوی Dependency Injection و مفهوم Inversion of Control، اصول کلیدی در توسعه برنامه‌های مدرن هستند. این مفاهیم باعث ایجاد کدی تمیز، منعطف، تست‌پذیر و قابل نگهداری می‌شوند. استفاده از فریمورک‌هایی مانند Spring، این فرایند را به‌شدت آسان و مؤثر می‌کند و توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا روی منطق اصلی برنامه تمرکز کنند.