手動插入依附元件

Android 建議的應用程式架構建議將程式碼分割為多個類別，這麼做可享有關注點分離原則帶來的好處；這項原則是指階層的每個類別都具有已定義的單一責任。這麼做需要將更多較小的類別互相連結，成為彼此的依附元件。

類別之間的依附元件能以圖表形式呈現，其中每個類別都會分別連結至依附的類別。所有類別及其依附元件的呈現方式可構成「應用程式圖表」。圖 1 顯示應用程式圖表的摘要。當類別 A (ViewModel) 依附類別 B (Repository) 時，從 A 指向 B 的線條就代表該依附元件。

依附元件插入功能可以建立這類連結，並替換用於測試的實作內容。舉例來說，測試依附存放區的 ViewModel 時，您可以透過假的或模擬的方式，傳遞不同的 Repository 實作內容來測試各種情況。

手動插入依附元件基礎

本節說明如何在 Android 應用程式的實際情境中套用手動依附元件插入功能，並逐步說明如何透過疊代的做法，在應用程式中使用依附元件插入功能。這種做法會不斷改進，直到達到接近 Dagger 自動產生的效果。如要進一步瞭解 Dagger，請參閱「Dagger 基本概念」。

假設流程為應用程式中對應至特定功能的一組畫面。登入、註冊和結帳都是流程的範例。

在一般 Android 應用程式的登入流程中，LoginActivity 會依附 LoginViewModel，而後者則依附 UserRepository。其後，UserRepository 依附 UserLocalDataSource 和 UserRemoteDataSource，而後者依附 Retrofit 課程中也會快速介紹 Memorystore 這是 Google Cloud 的全代管 Redis 服務

LoginActivity 是登入流程的進入點，使用者會與這項活動互動。因此，LoginActivity 需要建立 LoginViewModel 及其所有依附元件。

這套流程的 Repository 和 DataSource 類別如下所示：

class UserRepository(
    private val localDataSource: UserLocalDataSource,
    private val remoteDataSource: UserRemoteDataSource
) { ... }

class UserLocalDataSource { ... }
class UserRemoteDataSource(
    private val loginService: LoginRetrofitService
) { ... }

class UserLocalDataSource {
    public UserLocalDataSource() { }
    ...
}

class UserRemoteDataSource {

    private final Retrofit retrofit;

    public UserRemoteDataSource(Retrofit retrofit) {
        this.retrofit = retrofit;
    }

    ...
}

class UserRepository {

    private final UserLocalDataSource userLocalDataSource;
    private final UserRemoteDataSource userRemoteDataSource;

    public UserRepository(UserLocalDataSource userLocalDataSource, UserRemoteDataSource userRemoteDataSource) {
        this.userLocalDataSource = userLocalDataSource;
        this.userRemoteDataSource = userRemoteDataSource;
    }

    ...
}

LoginActivity 的內容如下所示：

class LoginActivity: Activity() {

    private lateinit var loginViewModel: LoginViewModel

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // In order to satisfy the dependencies of LoginViewModel, you have to also
        // satisfy the dependencies of all of its dependencies recursively.
        // First, create retrofit which is the dependency of UserRemoteDataSource
        val retrofit = Retrofit.Builder()
            .baseUrl("https://example.com")
            .build()
            .create(LoginService::class.java)

        // Then, satisfy the dependencies of UserRepository
        val remoteDataSource = UserRemoteDataSource(retrofit)
        val localDataSource = UserLocalDataSource()

        // Now you can create an instance of UserRepository that LoginViewModel needs
        val userRepository = UserRepository(localDataSource, remoteDataSource)

        // Lastly, create an instance of LoginViewModel with userRepository
        loginViewModel = LoginViewModel(userRepository)
    }
}

public class MainActivity extends Activity {

    private LoginViewModel loginViewModel;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // In order to satisfy the dependencies of LoginViewModel, you have to also
        // satisfy the dependencies of all of its dependencies recursively.
        // First, create retrofit which is the dependency of UserRemoteDataSource
        Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
                .baseUrl("https://example.com")
                .build()
                .create(LoginService.class);

        // Then, satisfy the dependencies of UserRepository
        UserRemoteDataSource remoteDataSource = new UserRemoteDataSource(retrofit);
        UserLocalDataSource localDataSource = new UserLocalDataSource();

        // Now you can create an instance of UserRepository that LoginViewModel needs
        UserRepository userRepository = new UserRepository(localDataSource, remoteDataSource);

        // Lastly, create an instance of LoginViewModel with userRepository
        loginViewModel = new LoginViewModel(userRepository);
    }
}

這種做法會產生以下問題：

1. 會有許多樣板程式碼。如果想在程式碼的其他部分建立另一個 LoginViewModel 例項，就會產生重複的程式碼。

2. 必須依序宣告依附元件。您必須先建立 UserRepository 的例項，才能建立 LoginViewModel。

3. 要重複使用物件十分困難。如果想在多項功能中重複使用 UserRepository，就必須依循單例模式。在單例模式下，所有測試都會共用同一個單例模式例項，使得測試更加困難。

透過容器管理依附元件

如要解決重複使用物件的問題，可以自行建立「依附元件容器」類別，用來取得依附元件。這個容器提供的所有例項皆可設為公開。在本例中只需要一個 UserRepository 的例項，因此您可以將其依附元件設為不公開，日後如有需要，還是可以設為公開：

// Container of objects shared across the whole app
class AppContainer {

    // Since you want to expose userRepository out of the container, you need to satisfy
    // its dependencies as you did before
    private val retrofit = Retrofit.Builder()
                            .baseUrl("https://example.com")
                            .build()
                            .create(LoginService::class.java)

    private val remoteDataSource = UserRemoteDataSource(retrofit)
    private val localDataSource = UserLocalDataSource()

    // userRepository is not private; it'll be exposed
    val userRepository = UserRepository(localDataSource, remoteDataSource)
}

// Container of objects shared across the whole app
public class AppContainer {

    // Since you want to expose userRepository out of the container, you need to satisfy
    // its dependencies as you did before
    private Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
            .baseUrl("https://example.com")
            .build()
            .create(LoginService.class);

    private UserRemoteDataSource remoteDataSource = new UserRemoteDataSource(retrofit);
    private UserLocalDataSource localDataSource = new UserLocalDataSource();

    // userRepository is not private; it'll be exposed
    public UserRepository userRepository = new UserRepository(localDataSource, remoteDataSource);
}

這些依附元件會用於整個應用程式，因此需要放在所有活動都能使用的共同位置，也就是 Application 類別。請建立包含 AppContainer 例項的自訂 Application 類別。

// Custom Application class that needs to be specified
// in the AndroidManifest.xml file
class MyApplication : Application() {

    // Instance of AppContainer that will be used by all the Activities of the app
    val appContainer = AppContainer()
}

// Custom Application class that needs to be specified
// in the AndroidManifest.xml file
public class MyApplication extends Application {

    // Instance of AppContainer that will be used by all the Activities of the app
    public AppContainer appContainer = new AppContainer();
}

您現在可以從應用程式取得 AppContainer 的例項，並共用 UserRepository 例項：

class LoginActivity: Activity() {

    private lateinit var loginViewModel: LoginViewModel

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // Gets userRepository from the instance of AppContainer in Application
        val appContainer = (application as MyApplication).appContainer
        loginViewModel = LoginViewModel(appContainer.userRepository)
    }
}

public class MainActivity extends Activity {

    private LoginViewModel loginViewModel;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // Gets userRepository from the instance of AppContainer in Application
        AppContainer appContainer = ((MyApplication) getApplication()).appContainer;
        loginViewModel = new LoginViewModel(appContainer.userRepository);
    }
}

這樣一來，您就沒有採用單例模式的 UserRepository，而是擁有所有活動共用的 AppContainer，這些活動包含圖表內的物件，且會建立這些物件的例項供其他類別使用。

如果應用程式有更多地方需要使用 LoginViewModel，就有理由集中一處建立 LoginViewModel 的例項。您可以將 LoginViewModel 的建立程序移至容器，並使用工廠提供該類型的新物件。用於 LoginViewModelFactory 的程式碼如下所示：

// Definition of a Factory interface with a function to create objects of a type
interface Factory<T> {
    fun create(): T
}

// Factory for LoginViewModel.
// Since LoginViewModel depends on UserRepository, in order to create instances of
// LoginViewModel, you need an instance of UserRepository that you pass as a parameter.
class LoginViewModelFactory(private val userRepository: UserRepository) : Factory {
    override fun create(): LoginViewModel {
        return LoginViewModel(userRepository)
    }
}

// Definition of a Factory interface with a function to create objects of a type
public interface Factory<T> {
    T create();
}

// Factory for LoginViewModel.
// Since LoginViewModel depends on UserRepository, in order to create instances of
// LoginViewModel, you need an instance of UserRepository that you pass as a parameter.
class LoginViewModelFactory implements Factory {

    private final UserRepository userRepository;

    public LoginViewModelFactory(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    @Override
    public LoginViewModel create() {
        return new LoginViewModel(userRepository);
    }
}

您可以在 AppContainer 中加入 LoginViewModelFactory，供 LoginActivity 使用：

// AppContainer can now provide instances of LoginViewModel with LoginViewModelFactory
class AppContainer {
    ...
    val userRepository = UserRepository(localDataSource, remoteDataSource)

    val loginViewModelFactory = LoginViewModelFactory(userRepository)
}

class LoginActivity: Activity() {

    private lateinit var loginViewModel: LoginViewModel

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // Gets LoginViewModelFactory from the application instance of AppContainer
        // to create a new LoginViewModel instance
        val appContainer = (application as MyApplication).appContainer
        loginViewModel = appContainer.loginViewModelFactory.create()
    }
}

// AppContainer can now provide instances of LoginViewModel with LoginViewModelFactory
public class AppContainer {
    ...

    public UserRepository userRepository = new UserRepository(localDataSource, remoteDataSource);

    public LoginViewModelFactory loginViewModelFactory = new LoginViewModelFactory(userRepository);
}

public class MainActivity extends Activity {

    private LoginViewModel loginViewModel;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // Gets LoginViewModelFactory from the application instance of AppContainer
        // to create a new LoginViewModel instance
        AppContainer appContainer = ((MyApplication) getApplication()).appContainer;
        loginViewModel = appContainer.loginViewModelFactory.create();
    }
}

這種做法比先前的好，但還有一些需要考量的難題：

1. 您必須自行管理 AppContainer，手動建立所有依附元件的例項。

2. 仍有許多樣板程式碼。您需根據是否要重複使用物件，手動建立工廠或參數。

在應用程式流程中管理依附元件

如果要在專案中加入更多功能，AppContainer 會變得越來越複雜。隨著應用程式規模變大，並開始導入不同的功能流程，會產生更多問題：

1. 如果有多個不同的流程，您可能會想讓物件僅在該流程的範圍內運作。例如，建立 LoginUserData (可能包含僅在登入流程中使用的使用者名稱和密碼) 時，您不想保留舊登入流程中不同使用者提供的資料。如果希望每個新流程都使用全新的例項，可以在 AppContainer 內建立 FlowContainer 物件，如下一個程式碼範例所示。

2. 最佳化應用程式圖表和流程容器也很困難。您需要記得根據個別流程，刪除不必要的例項。

假設有一個登入流程包含一項活動 (LoginActivity) 和多個片段 (LoginUsernameFragment 和 LoginPasswordFragment)，這些檢視區塊要執行以下作業：

1. 存取需要共用的同一個 LoginUserData 例項，直到登入流程結束為止。

2. 當流程再次啟動時，建立新的 LoginUserData 例項。

只要使用登入流程容器，即可完成上述作業。這個容器需要在登入流程啟動時建立，在流程結束時從記憶體中移除。

現在，我們要在範例程式碼中新增 LoginContainer。您希望在應用程式中建立多個 LoginContainer 的例項，因此請將其設為包含 AppContainer 中登入流程所需依附元件的類別，而非設為單例模式。

class LoginContainer(val userRepository: UserRepository) {

    val loginData = LoginUserData()

    val loginViewModelFactory = LoginViewModelFactory(userRepository)
}

// AppContainer contains LoginContainer now
class AppContainer {
    ...
    val userRepository = UserRepository(localDataSource, remoteDataSource)

    // LoginContainer will be null when the user is NOT in the login flow
    var loginContainer: LoginContainer? = null
}

// Container with Login-specific dependencies
class LoginContainer {

    private final UserRepository userRepository;

    public LoginContainer(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
        loginViewModelFactory = new LoginViewModelFactory(userRepository);
    }

    public LoginUserData loginData = new LoginUserData();

    public LoginViewModelFactory loginViewModelFactory;
}

// AppContainer contains LoginContainer now
public class AppContainer {
    ...
    public UserRepository userRepository = new UserRepository(localDataSource, remoteDataSource);

    // LoginContainer will be null when the user is NOT in the login flow
    public LoginContainer loginContainer;
}

擁有流程專屬的容器後，您必須決定何時建立及刪除容器例項。登入流程在活動 (LoginActivity) 中具有獨立性，因此會由活動管理該容器的生命週期。LoginActivity 可在 onCreate() 中建立例項，在 onDestroy() 中刪除該例項。

class LoginActivity: Activity() {

    private lateinit var loginViewModel: LoginViewModel
    private lateinit var loginData: LoginUserData
    private lateinit var appContainer: AppContainer


    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        appContainer = (application as MyApplication).appContainer

        // Login flow has started. Populate loginContainer in AppContainer
        appContainer.loginContainer = LoginContainer(appContainer.userRepository)

        loginViewModel = appContainer.loginContainer.loginViewModelFactory.create()
        loginData = appContainer.loginContainer.loginData
    }

    override fun onDestroy() {
        // Login flow is finishing
        // Removing the instance of loginContainer in the AppContainer
        appContainer.loginContainer = null
        super.onDestroy()
    }
}

public class LoginActivity extends Activity {

    private LoginViewModel loginViewModel;
    private LoginData loginData;
    private AppContainer appContainer;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        appContainer = ((MyApplication) getApplication()).appContainer;

        // Login flow has started. Populate loginContainer in AppContainer
        appContainer.loginContainer = new LoginContainer(appContainer.userRepository);

        loginViewModel = appContainer.loginContainer.loginViewModelFactory.create();
        loginData = appContainer.loginContainer.loginData;
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        // Login flow is finishing
        // Removing the instance of loginContainer in the AppContainer
        appContainer.loginContainer = null;

        super.onDestroy();
    }
}

登入片段和 LoginActivity 一樣，可透過 AppContainer 存取 LoginContainer，並使用共用的 LoginUserData 例項。

在本範例中，您要處理檢視區塊生命週期邏輯，因此適合使用生命週期觀測功能。

結語

建立可擴充且可測試的 Android 應用程式時，依附元件插入是一項好用的功能。利用容器在應用程式不同部分共用類別的例項，並使用工廠集中一處建立類別的例項。

隨著應用程式規模變大，您會發現自己編寫出許多容易出錯的樣板程式碼 (例如工廠)。您也必須自行管理容器的範圍和生命週期，最佳化及捨棄不再需要的容器來釋出記憶體。如果出錯，可能會導致應用程式出現細微錯誤和記憶體流失。

您可以參閱「Dagger」相關章節，瞭解如何使用 Dagger 自動執行這項程序，並透過其他方式產生以手動方式編寫的相同程式碼。