本篇文章帶大家進行Angular源碼學習，介紹一下多級依賴注入設計，希望對大家有所幫助！

作為“為大型前端項目”而設計的前端框架，Angular 其實有許多值得參考和學習的設計，本系列主要用于研究這些設計和功能的實現原理。本文主要圍繞 Angular 中的最大特點——依賴注入，介紹 Angular 中多級依賴注入的設計。【相關教程推薦：《angular教程》】

上一篇我們介紹了 Angular 中的Injectot注入器、Provider提供者，以及注入器機制。那么，在 Angular 應用中，各個組件和模塊間又是怎樣共享依賴的，同樣的服務是否可以多次實例化呢？

組件和模塊的依賴注入過程，離不開 Angular 多級依賴注入的設計，我們來看看。

多級依賴注入

前面我們說過，Angular 中的注入器是可繼承、且分層的。

在 Angular 中，有兩個注入器層次結構：

• ModuleInjector模塊注入器：使用@NgModule()或@Injectable()注解在此層次結構中配置ModuleInjector
• ElementInjector元素注入器：在每個 DOM 元素上隱式創建

模塊注入器和元素注入器都是樹狀結構的，但它們的分層結構并不完全一致。

模塊注入器

模塊注入器的分層結構，除了與應用中模塊設計有關系，還有平臺模塊（PlatformModule）注入器與應用程序模塊（AppModule）注入器的分層結構。

平臺模塊（PlatformModule）注入器

在 Angular 術語中，平臺是供 Angular 應用程序在其中運行的上下文。Angular 應用程序最常見的平臺是 Web 瀏覽器，但它也可以是移動設備的操作系統或 Web 服務器。

Angular 應用在啟動時，會創建一個平臺層：

• 平臺是 Angular 在網頁上的入口點，每個頁面只有一個平臺
• 頁面上運行的每個 Angular 應用程序，所共有的服務都在平臺內綁定

一個 Angular 平臺，主要包括創建模塊實例、銷毀等功能：

@Injectable() export class PlatformRef {   // 傳入注入器，作為平臺注入器   constructor(private _injector: Injector) {}    // 為給定的平臺創建一個 @NgModule 的實例，以進行離線編譯   bootstrapModuleFactory<M>(moduleFactory: NgModuleFactory<M>, options?: BootstrapOptions):       Promise<NgModuleRef<M>> {}    // 使用給定的運行時編譯器，為給定的平臺創建一個 @NgModule 的實例   bootstrapModule<M>(       moduleType: Type<M>,       compilerOptions: (CompilerOptions&BootstrapOptions)|       Array<CompilerOptions&BootstrapOptions> = []): Promise<NgModuleRef<M>> {}    // 注冊銷毀平臺時要調用的偵聽器   onDestroy(callback: () => void): void {}    // 獲取平臺注入器   // 該平臺注入器是頁面上每個 Angular 應用程序的父注入器，并提供單例提供程序   get injector(): Injector {}    // 銷毀頁面上的當前 Angular 平臺和所有 Angular 應用程序，包括銷毀在平臺上注冊的所有模塊和偵聽器   destroy() {} }

實際上，平臺在啟動的時候(bootstrapModuleFactory方法中)，在ngZone.run中創建ngZoneInjector，以便在 Angular 區域中創建所有實例化的服務，而ApplicationRef（頁面上運行的 Angular 應用程序）將在 Angular 區域之外創建。

在瀏覽器中啟動時，會創建瀏覽器平臺：

export const platformBrowser: (extraProviders?: StaticProvider[]) => PlatformRef =     createPlatformFactory(platformCore, 'browser', INTERNAL_BROWSER_PLATFORM_PROVIDERS);  // 其中，platformCore 平臺必須包含在任何其他平臺中 export const platformCore = createPlatformFactory(null, 'core', _CORE_PLATFORM_PROVIDERS);

使用平臺工廠（例如上面的createPlatformFactory）創建平臺時，將隱式初始化頁面的平臺：

export function createPlatformFactory(     parentPlatformFactory: ((extraProviders?: StaticProvider[]) => PlatformRef)|null, name: string,     providers: StaticProvider[] = []): (extraProviders?: StaticProvider[]) => PlatformRef {   const desc = `Platform: ${name}`;   const marker = new InjectionToken(desc); // DI 令牌   return (extraProviders: StaticProvider[] = []) => {     let platform = getPlatform();     // 若平臺已創建，則不做處理     if (!platform || platform.injector.get(ALLOW_MULTIPLE_PLATFORMS, false)) {       if (parentPlatformFactory) {         // 若有父級平臺，則直接使用父級平臺，并更新相應的提供者         parentPlatformFactory(             providers.concat(extraProviders).concat({provide: marker, useValue: true}));       } else {         const injectedProviders: StaticProvider[] =             providers.concat(extraProviders).concat({provide: marker, useValue: true}, {               provide: INJECTOR_SCOPE,               useValue: 'platform'             });         // 若無父級平臺，則新建注入器，并創建平臺         createPlatform(Injector.create({providers: injectedProviders, name: desc}));       }     }     return assertPlatform(marker);   }; }

通過以上過程，我們知道 Angular 應用在創建平臺的時候，創建平臺的模塊注入器ModuleInjector。我們從上一節Injector定義中也能看到，NullInjector是所有注入器的頂部：

export abstract class Injector {   static NULL: Injector = new NullInjector(); }

因此，在平臺模塊注入器之上，還有NullInjector()。而在平臺模塊注入器之下，則還有應用程序模塊注入器。

應用程序根模塊（AppModule）注入器

每個應用程序有至少一個 Angular 模塊，根模塊就是用來啟動此應用的模塊：

@NgModule({ providers: APPLICATION_MODULE_PROVIDERS }) export class ApplicationModule {   // ApplicationRef 需要引導程序提供組件   constructor(appRef: ApplicationRef) {} }

AppModule根應用模塊由BrowserModule重新導出，當我們使用 CLI 的new命令創建新應用時，它會自動包含在根AppModule中。應用程序根模塊中，提供者關聯著內置的 DI 令牌，用于為引導程序配置根注入器。

Angular 還將ComponentFactoryResolver添加到根模塊注入器中。此解析器存儲了entryComponents系列工廠，因此它負責動態創建組件。

模塊注入器層級

到這里，我們可以簡單地梳理出模塊注入器的層級關系：

• 模塊注入器樹的最上層則是應用程序根模塊（AppModule）注入器，稱作 root。

• 在 root 之上還有兩個注入器，一個是平臺模塊（PlatformModule）注入器，一個是NullInjector()。

因此，模塊注入器的分層結構如下：

在我們實際的應用中，它很可能是這樣的：

Angular DI 具有分層注入體系，這意味著下級注入器也可以創建它們自己的服務實例。

元素注入器

前面說過，在 Angular 中有兩個注入器層次結構，分別是模塊注入器和元素注入器。

元素注入器的引入

當 Angular 中懶加載的模塊開始廣泛使用時，出現了一個 issue：依賴注入系統導致懶加載模塊的實例化加倍。

在這一次修復中，引入了新的設計：注入器使用兩棵并行的樹，一棵用于元素，另一棵用于模塊。

Angular 會為所有entryComponents創建宿主工廠，它們是所有其他組件的根視圖。

這意味著每次我們創建動態 Angular 組件時，都會使用根數據（RootData）創建根視圖（RootView）：

class ComponentFactory_ extends ComponentFactory<any>{   create(       injector: Injector, projectableNodes?: any[][], rootSelectorOrNode?: string|any,       ngModule?: NgModuleRef<any>): ComponentRef<any> {     if (!ngModule) {       throw new Error('ngModule should be provided');     }     const viewDef = resolveDefinition(this.viewDefFactory);     const componentNodeIndex = viewDef.nodes[0].element!.componentProvider!.nodeIndex;     // 使用根數據創建根視圖     const view = Services.createRootView(         injector, projectableNodes || [], rootSelectorOrNode, viewDef, ngModule, EMPTY_CONTEXT);     // view.nodes 的訪問器     const component = asProviderData(view, componentNodeIndex).instance;     if (rootSelectorOrNode) {       view.renderer.setAttribute(asElementData(view, 0).renderElement, 'ng-version', VERSION.full);     }     // 創建組件     return new ComponentRef_(view, new ViewRef_(view), component);   } }

該根數據（RootData）包含對elInjector和ngModule注入器的引用：

function createRootData(     elInjector: Injector, ngModule: NgModuleRef<any>, rendererFactory: RendererFactory2,     projectableNodes: any[][], rootSelectorOrNode: any): RootData {   const sanitizer = ngModule.injector.get(Sanitizer);   const errorHandler = ngModule.injector.get(ErrorHandler);   const renderer = rendererFactory.createRenderer(null, null);   return {     ngModule,     injector: elInjector,     projectableNodes,     selectorOrNode: rootSelectorOrNode,     sanitizer,     rendererFactory,     renderer,     errorHandler,   }; }

引入元素注入器樹，原因是這樣的設計比較簡單。通過更改注入器層次結構，避免交錯插入模塊和組件注入器，從而導致延遲加載模塊的雙倍實例化。因為每個注入器都只有一個父對象，并且每次解析都必須精確地尋找一個注入器來檢索依賴項。

元素注入器（Element Injector）

在 Angular 中，視圖是模板的表示形式，它包含不同類型的節點，其中便有元素節點，元素注入器位于此節點上：

export interface ElementDef {   ...   // 在該視圖中可見的 DI 的公共提供者   publicProviders: {[tokenKey: string]: NodeDef}|null;   // 與 visiblePublicProviders 相同，但還包括位于此元素上的私有提供者   allProviders: {[tokenKey: string]: NodeDef}|null; }

默認情況下ElementInjector為空，除非在@Directive()或@Component()的providers屬性中進行配置。

當 Angular 為嵌套的 HTML 元素創建元素注入器時，要么從父元素注入器繼承它，要么直接將父元素注入器分配給子節點定義。

如果子 HTML 元素上的元素注入器具有提供者，則應該繼承該注入器。否則，無需為子組件創建單獨的注入器，并且如果需要，可以直接從父級的注入器中解決依賴項。

元素注入器與模塊注入器的設計

那么，元素注入器與模塊注入器是從哪個地方開始成為平行樹的呢？

我們已經知道，應用程序根模塊（AppModule）會在使用 CLI 的new命令創建新應用時，自動包含在根AppModule中。

當應用程序（ApplicationRef）啟動（bootstrap）時，會創建entryComponent：

const compRef = componentFactory.create(Injector.NULL, [], selectorOrNode, ngModule);

該過程會使用根數據（RootData）創建根視圖（RootView），同時會創建根元素注入器，在這里elInjector為Injector.NULL。

在這里，Angular 的注入器樹被分成元素注入器樹和模塊注入器樹，這兩個平行的樹了。

Angular 會有規律的創建下級注入器，每當 Angular 創建一個在@Component()中指定了providers的組件實例時，它也會為該實例創建一個新的子注入器。類似的，當在運行期間加載一個新的NgModule時，Angular 也可以為它創建一個擁有自己的提供者的注入器。

子模塊和組件注入器彼此獨立，并且會為所提供的服務分別創建自己的實例。當 Angular 銷毀NgModule或組件實例時，也會銷毀這些注入器以及注入器中的那些服務實例。

Angular 解析依賴過程

上面我們介紹了 Angular 中的兩種注入器樹：模塊注入器樹和元素注入器樹。那么，Angular 在提供依賴時，又會以怎樣的方式去進行解析呢。

在 Angular 種，當為組件/指令解析 token 獲取依賴時，Angular 分為兩個階段來解析它：

• 針對ElementInjector層次結構（其父級）
• 針對ModuleInjector層次結構（其父級）

其過程如下（參考多級注入器-解析規則）：

• 當組件聲明依賴項時，Angular 會嘗試使用它自己的ElementInjector來滿足該依賴。

• 如果組件的注入器缺少提供者，它將把請求傳給其父組件的ElementInjector。

• 這些請求將繼續轉發，直到 Angular 找到可以處理該請求的注入器或用完祖先ElementInjector。

• 如果 Angular 在任何ElementInjector中都找不到提供者，它將返回到發起請求的元素，并在ModuleInjector層次結構中進行查找。

• 如果 Angular 仍然找不到提供者，它將引發錯誤。

為此，Angular 引入一種特殊的合并注入器。

合并注入器（Merge Injector）

合并注入器本身沒有任何值，它只是視圖和元素定義的組合。

class Injector_ implements Injector {   constructor(private view: ViewData, private elDef: NodeDef|null) {}   get(token: any, notFoundValue: any = Injector.THROW_IF_NOT_FOUND): any {     const allowPrivateServices =         this.elDef ? (this.elDef.flags & NodeFlags.ComponentView) !== 0 : false;     return Services.resolveDep(         this.view, this.elDef, allowPrivateServices,         {flags: DepFlags.None, token, tokenKey: tokenKey(token)}, notFoundValue);   } }

當 Angular 解析依賴項時，合并注入器則是元素注入器樹和模塊注入器樹之間的橋梁。當 Angular 嘗試解析組件或指令中的某些依賴關系時，會使用合并注入器來遍歷元素注入器樹，然后，如果找不到依賴關系，則切換到模塊注入器樹以解決依賴關系。

class ViewContainerRef_ implements ViewContainerData {   ...   // 父級試圖元素注入器的查詢   get parentInjector(): Injector {     let view = this._view;     let elDef = this._elDef.parent;     while (!elDef && view) {       elDef = viewParentEl(view);       view = view.parent!;     }      return view ? new Injector_(view, elDef) : new Injector_(this._view, null);   } }

解析過程

注入器是可繼承的，這意味著如果指定的注入器無法解析某個依賴，它就會請求父注入器來解析它。具體的解析算法在resolveDep()方法中實現：

export function resolveDep(     view: ViewData, elDef: NodeDef, allowPrivateServices: boolean, depDef: DepDef,     notFoundValue: any = Injector.THROW_IF_NOT_FOUND): any {   //   //          mod1   //         /   //       el1   mod2   //           /   //         el2   //   // 請求 el2.injector.get(token)時，按以下順序檢查并返回找到的第一個值：   // - el2.injector.get(token, default)   // - el1.injector.get(token, NOT_FOUND_CHECK_ONLY_ELEMENT_INJECTOR) -> do not check the module   // - mod2.injector.get(token, default) }

如果是<child></child>這樣模板的根AppComponent組件，那么在 Angular 中將具有三個視圖：

<!-- HostView_AppComponent -->     <my-app></my-app> <!-- View_AppComponent -->     <child></child> <!-- View_ChildComponent -->     some content

依賴解析過程，解析算法會基于視圖層次結構，如圖所示進行：

如果在子組件中解析某些令牌，Angular 將：

• 首先查看子元素注入器，進行檢查elRef.element.allProviders|publicProviders。

• 然后遍歷所有父視圖元素（1），并檢查元素注入器中的提供者。

• 如果下一個父視圖元素等于null（2），則返回到startView（3），檢查startView.rootData.elnjector（4）。

• 只有在找不到令牌的情況下，才檢查startView.rootData module.injector（ 5 ）。

由此可見，Angular 在遍歷組件以解析某些依賴性時，將搜索特定視圖的父元素而不是特定元素的父元素。視圖的父元素可以通過以下方法獲得：

// 對于組件視圖，這是宿主元素 // 對于嵌入式視圖，這是包含視圖容器的父節點的索引 export function viewParentEl(view: ViewData): NodeDef|null {   const parentView = view.parent;   if (parentView) {     return view.parentNodeDef !.parent;   } else {     return null;   } }

總結

本文主要介紹了 Angular 中注入器的層級結構，在 Angular 中有兩棵平行的注入器樹：模塊注入器樹和元素注入器樹。

元素注入器樹的引入，主要是為了解決依賴注入解析懶加載模塊時，導致模塊的雙倍實例化問題。在元素注入器樹引入后，Angular 解析依賴的過程也有調整，優先尋找元素注入器以及父視圖元素注入器等注入器的依賴，只有元素注入器中無法找到令牌時，才會查詢模塊注入器中的依賴。