Go 每日一库之 wire

简介

之前的一篇文章Go 每日一库之 dig介绍了 uber 开源的依赖注入框架dig。读了这篇文章后，@overtalk推荐了 Google 开源的wire工具。所以就有了今天这篇文章，感谢推荐????

wire是 Google 开源的一个依赖注入工具。它是一个代码生成器，并不是一个框架。我们只需要在一个特殊的go文件中告诉wire类型之间的依赖关系，它会自动帮我们生成代码，帮助我们创建指定类型的对象，并组装它的依赖。

快速使用

先安装工具：

$ go get github.com/google/wire/cmd/wire

上面的命令会在$GOPATH/bin中生成一个可执行程序wire，这就是代码生成器。我个人习惯把$GOPATH/bin加入系统环境变量$PATH中，所以可直接在命令行中执行wire命令。

下面我们在一个例子中看看如何使用wire。

现在，我们来到一个黑暗的世界，这个世界中有一个邪恶的怪兽。我们用下面的结构表示，同时编写一个创建方法：

type Monster struct {
  Name string
}

func NewMonster() Monster {
  return Monster{Name: "kitty"}
}

有怪兽肯定就有勇士，结构如下，同样地它也有创建方法：

type Player struct {
  Name string
}

func NewPlayer(name string) Player {
  return Player{Name: name}
}

终于有一天，勇士完成了他的使命，战胜了怪兽：

type Mission struct {
  Player  Player
  Monster Monster
}

func NewMission(p Player, m Monster) Mission {
  return Mission{p, m}
}

func (m Mission) Start() {
  fmt.Printf("%s defeats %s, world peace!\n", m.Player.Name, m.Monster.Name)
}

这可能是某个游戏里面的场景哈，我们看如何将上面的结构组装起来放在一个应用程序中：

func main() {
  monster := NewMonster()
  player := NewPlayer("dj")
  mission := NewMission(player, monster)

  mission.Start()
}

代码量少，结构不复杂的情况下，上面的实现方式确实没什么问题。但是项目庞大到一定程度，结构之间的关系变得非常复杂的时候，这种手动创建每个依赖，然后将它们组装起来的方式就会变得异常繁琐，并且容易出错。这个时候勇士wire出现了！

wire的要求很简单，新建一个wire.go文件（文件名可以随意），创建我们的初始化函数。比如，我们要创建并初始化一个Mission对象，我们就可以这样：

//+build wireinject

package main

import "github.com/google/wire"

func InitMission(name string) Mission {
  wire.Build(NewMonster, NewPlayer, NewMission)
  return Mission{}
}

首先这个函数的返回值就是我们需要创建的对象类型，wire只需要知道类型，return后返回什么不重要。然后在函数中，我们调用wire.Build()将创建Mission所依赖的类型的构造器传进去。例如，需要调用NewMission()创建Mission类型，NewMission()接受两个参数一个Monster类型，一个Player类型。Monster类型对象需要调用NewMonster()创建，Player类型对象需要调用NewPlayer()创建。所以NewMonster()和NewPlayer()我们也需要传给wire。

文件编写完成之后，执行wire命令：

$ wire
wire: github.com/darjun/go-daily-lib/wire/get-started/after: \
wrote D:\code\golang\src\github.com\darjun\go-daily-lib\wire\get-started\after\wire_gen.go

我们看看生成的wire_gen.go文件：

// Code generated by Wire. DO NOT EDIT.

//go:generate wire
//+build !wireinject

package main

// Injectors from wire.go:

func InitMission(name string) Mission {
  player := NewPlayer(name)
  monster := NewMonster()
  mission := NewMission(player, monster)
  return mission
}

这个InitMission()函数是不是和我们在main.go中编写的代码一毛一样！接下来，我们可以直接在main.go调用InitMission()：

func main() {
  mission := InitMission("dj")

  mission.Start()
}

细心的童鞋可能发现了，wire.go和wire_gen.go文件头部位置都有一个+build，不过一个后面是wireinject，另一个是!wireinject。+build其实是 Go 语言的一个特性。类似 C/C++ 的条件编译，在执行go build时可传入一些选项，根据这个选项决定某些文件是否编译。wire工具只会处理有wireinject的文件，所以我们的wire.go文件要加上这个。生成的wire_gen.go是给我们来使用的，wire不需要处理，故有!wireinject。

由于现在是两个文件，我们不能用go run main.go运行程序，可以用go run .运行。运行结果与之前的例子一模一样！

注意，如果你运行时，出现了InitMission重定义，那么检查一下你的//+build wireinject与package main这两行之间是否有空行，这个空行必须要有！见https://github.com/google/wire/issues/117。中招的默默在心里打个 1 好嘛????

基础概念

wire有两个基础概念，Provider（构造器）和Injector（注入器）。Provider实际上就是创建函数，大家意会一下。我们上面InitMission就是Injector。每个注入器实际上就是一个对象的创建和初始化函数。在这个函数中，我们只需要告诉wire要创建什么类型的对象，这个类型的依赖，wire工具会为我们生成一个函数完成对象的创建和初始化工作。

参数

同样细心的你应该发现了，我们上面编写的InitMission()函数带有一个string类型的参数。并且在生成的InitMission()函数中，这个参数传给了NewPlayer()。NewPlayer()需要string类型的参数，而参数类型就是string。所以生成的InitMission()函数中，这个参数就被传给了NewPlayer()。如果我们让NewMonster()也接受一个string参数呢？

func NewMonster(name string) Monster {
  return Monster{Name: name}
}

那么生成的InitMission()函数中NewPlayer()和NewMonster()都会得到这个参数：

func InitMission(name string) Mission {
  player := NewPlayer(name)
  monster := NewMonster(name)
  mission := NewMission(player, monster)
  return mission
}

实际上，wire在生成代码时，构造器需要的参数（或者叫依赖）会从参数中查找或通过其它构造器生成。决定选择哪个参数或构造器完全根据类型。如果参数或构造器生成的对象有类型相同的情况，运行wire工具时会报错。如果我们想要定制创建行为，就需要为不同类型创建不同的参数结构：

type PlayerParam string
type MonsterParam string

func NewPlayer(name PlayerParam) Player {
  return Player{Name: string(name)}
}

func NewMonster(name MonsterParam) Monster {
  return Monster{Name: string(name)}
}

func main() {
  mission := InitMission("dj", "kitty")
  mission.Start()
}

// wire.go
func InitMission(p PlayerParam, m MonsterParam) Mission {
  wire.Build(NewPlayer, NewMonster, NewMission)
  return Mission{}
}

生成的代码如下：

func InitMission(m MonsterParam, p PlayerParam) Mission {
  player := NewPlayer(p)
  monster := NewMonster(m)
  mission := NewMission(player, monster)
  return mission
}

在参数比较复杂的时候，建议将参数放在一个结构中。

错误

不是所有的构造操作都能成功，没准勇士出山前就死于小人之手：

func NewPlayer(name string) (Player, error) {
  if time.Now().Unix()%2 == 0 {
    return Player{}, errors.New("player dead")
  }
  return Player{Name: name}, nil
}

我们使创建随机失败，修改注入器InitMission()的签名，增加error返回值：

func InitMission(name string) (Mission, error) {
  wire.Build(NewMonster, NewPlayer, NewMission)
  return Mission{}, nil
}

生成的代码，会将NewPlayer()返回的错误，作为InitMission()的返回值：

func InitMission(name string) (Mission, error) {
  player, err := NewPlayer(name)
  if err != nil {
    return Mission{}, err
  }
  monster := NewMonster()
  mission := NewMission(player, monster)
  return mission, nil
}

wire遵循fail-fast的原则，错误必须被处理。如果我们的注入器不返回错误，但构造器返回错误，wire工具会报错！

高级特性

下面简单介绍一下wire的高级特性。

ProviderSet

有时候可能多个类型有相同的依赖，我们每次都将相同的构造器传给wire.Build()不仅繁琐，而且不易维护，一个依赖修改了，所有传入wire.Build()的地方都要修改。为此，wire提供了一个ProviderSet（构造器集合），可以将多个构造器打包成一个集合，后续只需要使用这个集合即可。假设，我们有关勇士和怪兽的故事有两个结局：

type EndingA struct {
  Player  Player
  Monster Monster
}

func NewEndingA(p Player, m Monster) EndingA {
  return EndingA{p, m}
}

func (p EndingA) Appear() {
  fmt.Printf("%s defeats %s, world peace!\n", p.Player.Name, p.Monster.Name)
}

type EndingB struct {
  Player  Player
  Monster Monster
}

func NewEndingB(p Player, m Monster) EndingB {
  return EndingB{p, m}
}

func (p EndingB) Appear() {
  fmt.Printf("%s defeats %s, but become monster, world darker!\n", p.Player.Name, p.Monster.Name)
}

编写两个注入器：

func InitEndingA(name string) EndingA {
  wire.Build(NewMonster, NewPlayer, NewEndingA)
  return EndingA{}
}

func InitEndingB(name string) EndingB {
  wire.Build(NewMonster, NewPlayer, NewEndingB)
  return EndingB{}
}

我们观察到两次调用wire.Build()都需要传入NewMonster和NewPlayer。两个还好，如果很多的话写起来就麻烦了，而且修改也不容易。这种情况下，我们可以先定义一个ProviderSet：

var monsterPlayerSet = wire.NewSet(NewMonster, NewPlayer)

后续直接使用这个set：

func InitEndingA(name string) EndingA {
  wire.Build(monsterPlayerSet, NewEndingA)
  return EndingA{}
}

func InitEndingB(name string) EndingB {
  wire.Build(monsterPlayerSet, NewEndingB)
  return EndingB{}
}

而后如果要添加或删除某个构造器，直接修改set的定义处即可。

结构构造器

因为我们的EndingA和EndingB的字段只有Player和Monster，我们就不需要显式为它们提供构造器，可以直接使用wire提供的结构构造器（Struct Provider）。结构构造器创建某个类型的结构，然后用参数或调用其它构造器填充它的字段。例如上面的例子，我们去掉NewEndingA()和NewEndingB()，然后为它们提供结构构造器：

var monsterPlayerSet = wire.NewSet(NewMonster, NewPlayer)

var endingASet = wire.NewSet(monsterPlayerSet, wire.Struct(new(EndingA), "Player", "Monster"))
var endingBSet = wire.NewSet(monsterPlayerSet, wire.Struct(new(EndingB), "Player", "Monster"))

func InitEndingA(name string) EndingA {
  wire.Build(endingASet)
  return EndingA{}
}

func InitEndingB(name string) EndingB {
  wire.Build(endingBSet)
  return EndingB{}
}

结构构造器使用wire.Struct注入，第一个参数固定为new(结构名)，后面可接任意多个参数，表示需要为该结构的哪些字段注入值。上面我们需要注入Player和Monster两个字段。或者我们也可以使用通配符*表示注入所有字段：

var endingASet = wire.NewSet(monsterPlayerSet, wire.Struct(new(EndingA), "*"))
var endingBSet = wire.NewSet(monsterPlayerSet, wire.Struct(new(EndingB), "*"))

wire为我们生成正确的代码，非常棒：

func InitEndingA(name string) EndingA {
  player := NewPlayer(name)
  monster := NewMonster()
  endingA := EndingA{
    Player:  player,
    Monster: monster,
  }
  return endingA
}

绑定值

有时候，我们需要为某个类型绑定一个值，而不想依赖构造器每次都创建一个新的值。有些类型天生就是单例，例如配置，数据库对象（sql.DB）。这时我们可以使用wire.Value绑定值，使用wire.InterfaceValue绑定接口。例如，我们的怪兽一直是一个Kitty，我们就不用每次都去创建它了，直接绑定这个值就 ok 了：

var kitty = Monster{Name: "kitty"}

func InitEndingA(name string) EndingA {
  wire.Build(NewPlayer, wire.Value(kitty), NewEndingA)
  return EndingA{}
}

func InitEndingB(name string) EndingB {
  wire.Build(NewPlayer, wire.Value(kitty), NewEndingB)
  return EndingB{}
}

注意一点，这个值每次使用时都会拷贝，需要确保拷贝无副作用：

// wire_gen.go
func InitEndingA(name string) EndingA {
  player := NewPlayer(name)
  monster := _wireMonsterValue
  endingA := NewEndingA(player, monster)
  return endingA
}

var (
  _wireMonsterValue = kitty
)

结构字段作为构造器

有时候我们编写一个构造器，只是简单的返回某个结构的一个字段，这时可以使用wire.FieldsOf简化操作。现在我们直接创建了Mission结构，如果想获得Monster和Player类型的对象，就可以对Mission使用wire.FieldsOf：

func NewMission() Mission {
  p := Player{Name: "dj"}
  m := Monster{Name: "kitty"}

  return Mission{p, m}
}

// wire.go
func InitPlayer() Player {
  wire.Build(NewMission, wire.FieldsOf(new(Mission), "Player"))
}

func InitMonster() Monster {
  wire.Build(NewMission, wire.FieldsOf(new(Mission), "Monster"))
}

// main.go
func main() {
  p := InitPlayer()
  fmt.Println(p.Name)
}

同样的，第一个参数为new(结构名)，后面跟多个参数表示将哪些字段作为构造器，*表示全部。

清理函数

构造器可以提供一个清理函数，如果后续的构造器返回失败，前面构造器返回的清理函数都会调用：

func NewPlayer(name string) (Player, func(), error) {
  cleanup := func() {
    fmt.Println("cleanup!")
  }
  if time.Now().Unix()%2 == 0 {
    return Player{}, cleanup, errors.New("player dead")
  }
  return Player{Name: name}, cleanup, nil
}

func main() {
  mission, cleanup, err := InitMission("dj")
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }

  mission.Start()
  cleanup()
}

// wire.go
func InitMission(name string) (Mission, func(), error) {
  wire.Build(NewMonster, NewPlayer, NewMission)
  return Mission{}, nil, nil
}

一些细节

首先，我们调用wire生成wire_gen.go之后，如果wire.go文件有修改，只需要执行go generate即可。go generate很方便，我之前一篇文章写过generate，感兴趣可以看看深入理解Go之generate。

总结

wire是随着go-cloud的示例guestbook一起发布的，可以阅读guestbook看看它是怎么使用wire的。与dig不同，wire只是生成代码，不使用reflect库，性能方面是不用担心的。因为它生成的代码与你自己写的基本是一样的。如果生成的代码有性能问题，自己写大概率也会有????。

大家如果发现好玩、好用的 Go 语言库，欢迎到 Go 每日一库 GitHub 上提交 issue????

参考

1. wire GitHub：https://github.com/google/wire
2. Go 每日一库 GitHub：https://github.com/darjun/go-daily-lib

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