Android 依賴注入基礎：概念、原理與實務應用

更新於 2025/01/26發佈於 2025/01/26閱讀時間約 8 分鐘

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在 Android 開發中，你可能經常聽到「依賴注入」（Dependency Injection，簡稱 DI）這個詞。無論是使用 Dagger、Hilt 或 Koin 等框架，依賴注入都是現代 Android 開發中不可或缺的重要概念。讓我們從零開始，深入淺出地了解什麼是依賴注入，以及為什麼我們需要它。

什麼是依賴注入？

讓我們用一個簡單的例子來說明。假設我們有一個 Car 類別，這個類別需要一個引擎（Engine）來運作：

// 未使用依賴注入的寫法
class Car {
    private val engine = Engine()
    
    fun start() {
        engine.start()
    }
}

這時我們就可以說 Car 類別依賴於 Engine 類別。在實際程式開發的過程中經常會遇到，類似的問題，這段程式碼看起來似乎沒什麼問題，但實際上存在一些設計上的缺陷：

Car 類別與 Engine 類別緊密耦合
難以替換或測試不同類型的引擎
違反了 SOLID 原則中的開放封閉原則（Open-Closed Principle）

未使用依賴注入的問題

今天假設我們要支援不同類型的引擎，如：純電動車（ElectricEngine）或是油電混合車（HybridEngine），使用上面的寫法就會遇到困難：

// 不好的改法
class Car {
    // private val engine = Engine()               // 原本的汽油引擎
    // private val electricEngine = ElectricEngine()   // 改成純電動車
    private val hybridEngine = HybridEngine()      // 又改成油電混合動力
    
    fun start() {
        // engine.start()
        // electricEngine.start()
        hybridEngine.start()
    }
}

這種作法有幾個明顯的缺點：

每次要改變引擎類型都需要修改 Car 類別的程式碼
無法同時支援不同類型的引擎
「透過車子產生引擎」在邏輯上就不合理

上述問題的根本原因在於程式碼之間產生了高度耦合 (Coupling) 的情況。為了解決這個問題，我們可以運用控制反轉 (Inversion of Control，IoC)的設計原則，將物件的控制權從物件本身移轉到外部的容器或框架。這樣做可以降低程式碼之間的相依性(Dependency)，讓系統更容易維護與擴充。

而依賴注入(Dependency Injection，DI)就是實作控制反轉的一種常見手法。它的概念是在建立物件時，將相依的物件從外部注入進去，而不是讓物件自己產生相依物件。透過這種方式，我們就能達到程式碼解耦 (Decoupling) 的目的。

舉個例子，使用依賴注入的方式，A 類別的建構子可以接收 B 的介面當作參數，IoC 容器在產生 A 的物件實體時，會自動將 B 的物件實體注入進去。如此一來，A 只需要依賴 B 的介面定義，而不需要知道 B 的具體實作細節。

使用依賴注入的改良方案

// 使用依賴注入的寫法
class Car(private val engine: Engine) {
    fun start() {
        engine.start()
    }
}

依賴注入的兩種主要方式

建構子注入（Constructor Injection）
```
class Car(private val engine: Engine)
```

欄位注入（Field Injection）

class Car {
    lateinit var engine: Engine
}

為什麼需要依賴注入？

1. 提高程式碼重用性

使用依賴注入後，我們可以輕鬆替換不同的實作。例如，可以替換成電動引擎：

interface Engine {
    fun start()
}

class GasEngine : Engine {
    override fun start() { /* 實作汽油引擎啟動邏輯 */ }
}

class ElectricEngine : Engine {
    override fun start() { /* 實作電動引擎啟動邏輯 */ }
}

2. 便於測試

在單元測試中，我們可以輕鬆注入模擬物件：

class CarTest {
    @Test
    fun testCarStart() {
        val mockEngine = MockEngine()
        val car = Car(mockEngine)
        car.start()
        // 驗證測試結果
    }
}

3. 更容易重構

由於各個元件之間的耦合度降低，重構程式碼變得更加容易。

實際應用案例：ViewModel 中的依賴注入

在 Android MVVM 架構中，ViewModel 經常需要存取 Repository：

// 未使用依賴注入寫法
class ProductViewModel : ViewModel() {
	  // 傳統寫法會在 ViewModel 內直接建立 Repository 實例
	  // 超級常見，超耦合寫法，難以替換實作、難以進行單元測試
    private val repository = ProductRepository()
    private val _products = MutableLiveData<List<Product>>()
    
    fun getProducts() {
        val products = repository.getProducts()
        _products.value = products
    }
}

// 使用依賴注入的寫法
class ProductViewModel(
    private val repository: ProductRepository
) : ViewModel() {
    private val _products = MutableLiveData<List<Product>>()
    
    fun getProducts() {
        val products = repository.getProducts() 
        _products.value = products
    }
}