Factory IO演示：输入输出操作的依赖管理示例

原创 于 2025-09-02 07:14:43 发布 · 947 阅读 ·
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Factory IO演示：输入输出操作的依赖管理示例

【免费下载链接】Factory A new approach to Container-Based Dependency Injection for Swift and SwiftUI. 【免费下载链接】Factory 项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/fa/Factory

在现代Swift应用开发中，依赖注入（Dependency Injection）已成为构建可测试、可维护代码的关键技术。Factory作为一个轻量级但功能强大的依赖注入框架，特别适合处理输入输出（IO）操作的依赖管理。本文将深入探讨如何使用Factory来管理IO操作的依赖关系，并通过实际示例展示其强大功能。

为什么IO操作需要依赖注入？

IO操作（如文件读写、网络请求、数据库访问等）具有以下特点：

  • 副作用：会改变外部状态或受外部状态影响
  • 不确定性：可能失败或返回不同结果
  • 性能影响：可能阻塞线程或消耗资源
  • 测试困难：难以在单元测试中模拟

通过依赖注入，我们可以：

  • 解耦业务逻辑与具体IO实现
  • 便于测试时替换真实IO操作为模拟实现
  • 统一管理IO操作的配置和生命周期

Factory核心概念快速回顾

基本工厂定义

import FactoryKit

// 定义文件操作协议
protocol FileManagerProtocol {
    func readFile(at path: String) throws -> Data
    func writeFile(_ data: Data, to path: String) throws
}

// 实现真实文件操作
class RealFileManager: FileManagerProtocol {
    func readFile(at path: String) throws -> Data {
        try Data(contentsOf: URL(fileURLWithPath: path))
    }
    
    func writeFile(_ data: Data, to path: String) throws {
        try data.write(to: URL(fileURLWithPath: path))
    }
}

// 在容器中定义工厂
extension Container {
    var fileManager: Factory<FileManagerProtocol> {
        self { RealFileManager() }
    }
}

依赖注入使用

class DataProcessor {
    @Injected(\.fileManager) private var fileManager
    
    func processFile(at path: String) throws -> String {
        let data = try fileManager.readFile(at: path)
        // 处理数据逻辑
        return String(data: data, encoding: .utf8) ?? ""
    }
}

IO操作依赖管理实战

1. 网络请求依赖管理

mermaid

具体实现：

// 网络服务协议
protocol NetworkServiceProtocol {
    func fetchData(from url: String) async throws -> Data
}

// 真实网络服务实现
class RealNetworkService: NetworkServiceProtocol {
    func fetchData(from url: String) async throws -> Data {
        guard let url = URL(string: url) else {
            throw NetworkError.invalidURL
        }
        
        let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
        return data
    }
}

// 模拟网络服务用于测试
class MockNetworkService: NetworkServiceProtocol {
    var mockData: Data?
    var shouldThrowError = false
    
    func fetchData(from url: String) async throws -> Data {
        if shouldThrowError {
            throw NetworkError.requestFailed
        }
        return mockData ?? Data()
    }
}

// 容器配置
extension Container {
    var networkService: Factory<NetworkServiceProtocol> {
        self { RealNetworkService() }
    }
}

// 数据获取器使用依赖
class DataFetcher {
    @Injected(\.networkService) private var networkService
    
    func fetchUserData() async throws -> User {
        let data = try await networkService.fetchData(from: "https://api.example.com/user")
        return try JSONDecoder().decode(User.self, from: data)
    }
}

2. 数据库操作依赖管理

// 数据库操作协议
protocol DatabaseProtocol {
    func save<T: Encodable>(_ object: T, forKey key: String) throws
    func load<T: Decodable>(_ type: T.Type, forKey key: String) throws -> T?
    func delete(forKey key: String) throws
}

// UserDefaults实现
class UserDefaultsDatabase: DatabaseProtocol {
    private let userDefaults: UserDefaults
    
    init(userDefaults: UserDefaults = .standard) {
        self.userDefaults = userDefaults
    }
    
    func save<T: Encodable>(_ object: T, forKey key: String) throws {
        let data = try JSONEncoder().encode(object)
        userDefaults.set(data, forKey: key)
    }
    
    func load<T: Decodable>(_ type: T.Type, forKey key: String) throws -> T? {
        guard let data = userDefaults.data(forKey: key) else { return nil }
        return try JSONDecoder().decode(type, from: data)
    }
    
    func delete(forKey key: String) throws {
        userDefaults.removeObject(forKey: key)
    }
}

// 容器配置
extension Container {
    var database: Factory<DatabaseProtocol> {
        self { UserDefaultsDatabase() }
    }
}

3. 文件IO操作的高级管理

mermaid

带缓存的文件读取器：

protocol FileReaderProtocol {
    func readFileWithCache(at path: String) async throws -> Data
}

class CachedFileReader: FileReaderProtocol {
    @Injected(\.fileManager) private var fileManager
    @Injected(\.cacheService) private var cacheService
    
    func readFileWithCache(at path: String) async throws -> Data {
        // 先检查缓存
        if let cachedData = try await cacheService.getData(forKey: path) {
            return cachedData
        }
        
        // 缓存未命中，读取文件
        let data = try fileManager.readFile(at: path)
        
        // 缓存结果
        try await cacheService.setData(data, forKey: path)
        
        return data
    }
}

// 缓存服务协议
protocol CacheServiceProtocol {
    func getData(forKey key: String) async throws -> Data?
    func setData(_ data: Data, forKey key: String) async throws
}

// 容器配置
extension Container {
    var fileReader: Factory<FileReaderProtocol> {
        self { CachedFileReader() }
    }
    
    var cacheService: Factory<CacheServiceProtocol> {
        self { MemoryCacheService() }
    }
}

测试中的IO依赖管理

单元测试示例

import XCTest
import FactoryKit

class DataProcessorTests: XCTestCase {
    
    override func setUp() {
        super.setUp()
        Container.shared.reset()
    }
    
    func testProcessFileSuccess() async throws {
        // 配置模拟文件管理器
        let mockData = "test content".data(using: .utf8)!
        Container.shared.fileManager.register {
            MockFileManager(mockData: mockData)
        }
        
        let processor = DataProcessor()
        let result = try processor.processFile(at: "test.txt")
        
        XCTAssertEqual(result, "test content")
    }
    
    func testProcessFileFailure() async throws {
        // 配置抛出错误的文件管理器
        Container.shared.fileManager.register {
            MockFileManager(shouldThrowError: true)
        }
        
        let processor = DataProcessor()
        
        XCTAssertThrowsError(try processor.processFile(at: "test.txt")) { error in
            XCTAssertTrue(error is FileError)
        }
    }
}

// 模拟文件管理器
class MockFileManager: FileManagerProtocol {
    let mockData: Data?
    let shouldThrowError: Bool
    
    init(mockData: Data? = nil, shouldThrowError: Bool = false) {
        self.mockData = mockData
        self.shouldThrowError = shouldThrowError
    }
    
    func readFile(at path: String) throws -> Data {
        if shouldThrowError {
            throw FileError.readFailed
        }
        guard let data = mockData else {
            throw FileError.fileNotFound
        }
        return data
    }
    
    func writeFile(_ data: Data, to path: String) throws {
        if shouldThrowError {
            throw FileError.writeFailed
        }
        // 模拟写入成功
    }
}

预览环境配置

struct ContentView_Previews: PreviewProvider {
    static var previews: some View {
        // 为预览配置模拟IO服务
        Container.shared.fileManager.preview { 
            MockFileManager(mockData: "Preview content".data(using: .utf8))
        }
        
        Container.shared.networkService.preview {
            MockNetworkService(mockData: previewUserJSON.data(using: .utf8))
        }
        
        return ContentView()
    }
}

高级IO依赖模式

1. 参数化工厂

// 支持配置参数的数据库工厂
extension Container {
    var configurableDatabase: ParameterFactory<DatabaseConfig, DatabaseProtocol> {
        self { config in
            switch config.type {
            case .userDefaults:
                return UserDefaultsDatabase()
            case .fileSystem:
                return FileSystemDatabase(basePath: config.basePath)
            case .inMemory:
                return InMemoryDatabase()
            }
        }
    }
}

// 使用示例
class ConfigManager {
    func setupDatabase() {
        let config = DatabaseConfig(type: .fileSystem, basePath: "/app/data")
        let database = Container.shared.configurableDatabase(config)
        // 使用配置好的数据库
    }
}

2. 作用域管理

extension Container {
    var sharedFileManager: Factory<FileManagerProtocol> {
        self { RealFileManager() }
            .singleton // 单例作用域
    }
    
    var cachedNetworkService: Factory<NetworkServiceProtocol> {
        self { RealNetworkService() }
            .scope(.cached) // 缓存作用域
    }
    
    var sessionScopedService: Factory<SessionServiceProtocol> {
        self { SessionService() }
            .scope(.session) // 会话作用域
    }
}

3. 装饰器模式

// 日志装饰器
class LoggingFileManagerDecorator: FileManagerProtocol {
    private let wrapped: FileManagerProtocol
    private let logger: LoggerProtocol
    
    init(wrapped: FileManagerProtocol, logger: LoggerProtocol) {
        self.wrapped = wrapped
        self.logger = logger
    }
    
    func readFile(at path: String) throws -> Data {
        logger.log("Reading file at: \(path)")
        let data = try wrapped.readFile(at: path)
        logger.log("Successfully read \(data.count) bytes")
        return data
    }
    
    func writeFile(_ data: Data, to path: String) throws {
        logger.log("Writing \(data.count) bytes to: \(path)")
        try wrapped.writeFile(data, to: path)
        logger.log("Successfully wrote file")
    }
}

// 容器配置带装饰器的文件管理器
extension Container {
    var loggingFileManager: Factory<FileManagerProtocol> {
        self {
            LoggingFileManagerDecorator(
                wrapped: RealFileManager(),
                logger: ConsoleLogger()
            )
        }
    }
}

性能优化建议

1. 懒加载与缓存策略

class OptimizedDataService {
    @LazyInjected(\.fileManager) private var fileManager
    @LazyInjected(\.cacheService) private var cacheService
    
    private var cache: [String: Data] = [:]
    
    func getData(forKey key: String) async throws -> Data {
        if let cached = cache[key] {
            return cached
        }
        
        let data = try fileManager.readFile(at: key)
        cache[key] = data
        return data
    }
}

2. 并发安全访问

actor ConcurrentFileManager: FileManagerProtocol {
    private let wrapped: FileManagerProtocol
    private var accessQueue: [String: Task<Data, Error>] = [:]
    
    init(wrapped: FileManagerProtocol) {
        self.wrapped = wrapped
    }
    
    func readFile(at path: String) throws -> Data {
        // 防止对同一文件的并发重复读取
        if let existingTask = accessQueue[path] {
            return try await existingTask.value
        }
        
        let task = Task {
            defer { accessQueue[path] = nil }
            return try wrapped.readFile(at: path)
        }
        
        accessQueue[path] = task
        return try await task.value
    }
    
    func writeFile(_ data: Data, to path: String) throws {
        try wrapped.writeFile(data, to: path)
    }
}

总结

通过Factory框架管理IO操作依赖，我们可以获得以下优势：

优势说明
可测试性轻松替换真实IO操作为模拟实现
解耦性业务逻辑与具体IO实现分离
可配置性根据不同环境配置不同的IO策略
可维护性统一的依赖管理接口
性能优化支持缓存、懒加载等优化策略

Factory提供的强大依赖注入机制，特别适合处理IO操作这种具有副作用和不确定性的场景。通过合理的依赖管理，我们可以构建出更加健壮、可测试、可维护的应用程序。

在实际项目中，建议根据具体需求选择合适的依赖注入策略，充分利用Factory提供的各种特性，如作用域管理、参数化工厂、装饰器模式等，来构建高效的IO操作依赖管理体系。

【免费下载链接】Factory A new approach to Container-Based Dependency Injection for Swift and SwiftUI. 【免费下载链接】Factory 项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/fa/Factory

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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