nestjs后端开发实战（一）——依赖注入

前言

js单线程和无阻塞io让它在处理高并发时有着得天独厚的优势，node应运而生，从此js进入到后端开发的行列。但是目前js在后端开发领域，并没有得到广泛和深度的应用。原因可能有这几点:

1. 异步代码非常难看，回调地域。
2. 没有类型系统，ide不友好，不利于大规模应用的开发和维护。
3. 缺乏相对标准的开发范式和开发框架。

其中第一点，目前async await已经非常成熟，不成构成问题；对于第二点，如果引入ts也将不是问题。ts完全兼容js，有类型系统又不失灵活，设计优雅适合大规模程序开发；至于第三点，有很多框架正在试图解决该问题，比如egg、sails以及本文要讨论的nest。nest是一个对标spring的后端开发框架，目前还年轻，但发展速度挺快。

egg和sails没有深度使用，只是有所关注，没有太多发言权。他们解决的问题差不多，只是感觉实现方式有点“硬”，不够自然。或许是因为个人早前有java的经历，所以更适应nest这套。java几乎是后端开发的标准，nest把那套实践了多年的理念借鉴过来，或许能够有些奇妙的化学反应。再结合js的灵活性以和性能优势，说不定也是轻量级后端开发的一个好选择。接下来，笔者准备写一系列的文章来介绍nest后端开发的实践，欢迎关注。

后端开发和依赖注入

我先尝试着把依赖注入解释清楚，这是nest的核心，所以从这里开始。

前端开发和后端开发其实很不一样。前端开发比较零碎，ui、交互、部分逻辑，而后端主要专注于逻辑。所以后端开发非常需要一种编程范式，以支持复杂的领域模型和业务逻辑管理。目前实践得比较成熟的是面向对象的思想，而对于前端开发，面向对象的诉求其实并不大。

有了面向对象这个前提后，对象的依赖、创建、生命周期管理等就成了一个问题，依赖注入(DI)正是提供了一种标准方式来解决此问题。它将依赖的创建和销毁交给“容器”去管理，使用者只管用，不操心具体细节。这也是控制反转(IOC)思想的一种实现。

上面这段话说得比较抽象，现实一点，个人觉得它比较方便的解决了两类问题：

1. 上下文相关的依赖注入。就是需要根具不同的上下文注入不同的实例，共享上下文的状态。
2. 异步依赖的注入。

下面通过两个例子来解释。
例一，解释上下文相关依赖问题。先看代码：

class OrderDao {
    ...
}

class OrderService {
    private orderDao: OrderDao;
    constructor() {
        // 依赖OrderDao
        this.orderDao = new OrderDao();
    }
    ...
}

OrderService依赖OrderDao，并且在构造函数中实例化了依赖对象。这是一种强依赖关系，如果想在不同的上下文改变orderDao的实例就比较麻烦了。实际编程中可能存在类似场景，比如，跑测试用例的时候，想把dao换成mock的实现。

要达到上面的目的，代码得先重构一下：

interface IOrderDao {
    ...
}

class OrderDaoImpl implements IOrderDao {
    ...
}

class OrderDaoMockImpl implements IOrderDao {
    ...
}

class OrderService {
    private orderDao: IOrderDao;
    // 依赖接口而不是实例
    constructor(orderDao: IOrderDao) {
        this.orderDao = orderDao;
    }
    ...
}

上面的代码只是一种设计模式，和依赖注入无关。这种模式的思想是面向接口编程，而不是具体实现，从而达到解耦的目的。如果有依赖注入的容器，那么只需简单配置，容器会帮你管理依赖的创建和生命周期。具体的配置后面会讲到。

例二，解释异步依赖问题。假设OrderDao依赖mongo访问数据库，但是mongo client的创建却是异步的。同时我们还希望mongo client是单例，因为不希望频繁的创建数据库连接。下面是无依赖注入情况下的一种可能实现：

// 连接数据库的示例代码
const MongoClient = require('mongodb').MongoClient;
const url = 'mongodb://localhost:27017';
const dbName = 'myproject';
MongoClient.connect(url, function(err, client) {
 // 在这里才能拿到client操作数据库
  const db = client.db(dbName);
    // ...
});

class OrderDao {
    private mongo;
    constructor() {
        //异步的方式拿到mongo client
    }
}

能解决问题，只是代码会难看一点。由于是异步，还可能存在使用OrderDao的时候，mongo并没有连接好，此时调用会出错。如果有依赖注入，就能比较优雅的处理此类问题。

以上说到的两类场景，实际编程遇到的可能并不多，可能10%都不到，但是一旦遇上又非常难受。使用依赖注入，能够优雅的解决上面的问题，同时代码也更加规范。但使用依赖注入也是有一点点成本的，需要写一点点的样板代码。依赖注入还具备传染性，就是某个对象使用了依赖注入，依赖它的对象也必须使用，否则就乱套了。个人的看法是，首先还是保持简洁，对象尽量设计成上下文无关或无状态，只是在核心层(controller service, dao)使用依赖注入。

在nest中使用依赖注入

前面写了这么多，现在看下怎么在nest中写依赖注入。样板代码很简单，大致是这样：
1、依赖方通过@Injectable()修饰，告诉容器，“我是需要注入的”，同时在构造函数中声明依赖。实例化时，依赖对象将通过构造函数注入。

// order.service.ts
@Injectable()
export class OrderService {
    // 注意这里是个简写，等价于在OrderService下面定义了orderDao字段，同时在构造函数中给与赋值
    constructor(private readony orderDao: OrderDao) {}
}

2、定义providor，服务提供者。nest中有三种providor：class、value、factory。class providor就是普通的class，会被实例化后注入给依赖方；value providor可以是任意类型的值，直接注入给依赖方；factory providor是一个工厂方法，容器将先执行该方法，然后将返回值注入给依赖方，factory支持支持异步方法。

3、配置依赖关系。nest中有module的概念，主要用于描述在该scope下，具体的依赖和输出关系。下面的代码展示了三种providor的配置。

import {OrderDao} from './order.dao';// class providor

const classProvidor = { // 这也是class providor,和👆效果一样
    provide: OrderDao,
    useClass: OrderDao
}

const valueProvidor = { // value providor
    provide: 'Config',
    useValue: process.env.NODE_ENV === 'prod' ? {...} : {...}
}
const factoryProvidor = { // factory provoidr
    provide: 'Mongo',
    useFactory: async () => {
        const client await MongoClient.connect(...);
        return client.db(dbName);
    }
}
@Module({
    providers: [OrderDao, valueProvidor, factoryProvidor] // 塞到这里
})
export class OrderModule {}

4、依赖关系的解析。除了全局module（通过@Global()修饰即可成为全局module），其它module都是一个单独的scope。容器在创建对象时，会在当前scope和全局scope查找依赖。在决定具体使用哪个依赖时，会通过类型匹配或者具名的方式查找。两种使用方式都很简单，代码如下：

class OrderService {
    constructor(
        readonly orderDao: OrderDao, // class匹配，通过在scope内搜索同类型class的providor
        @Inject('Config') config,// 具名匹配，通过在scope内搜索该名字的provoid
    ) {}
}

剩下的就交给容器帮你创建和管理对象了。

结语

开篇写得比较简单，主要是关于为什么要依赖注入的思考。接下来可能会逐步分享实践方面的一些东西，比如项目结构，分层，基础设施等具体问题的解决方案，欢迎关注。