Инверсия управления/Inversion of Control

Инверсия управления является распространенным явлением, с которым вы столкнетесь при использовании фреймворков. И действительно, она часто рассматривается как определяющая характеристика фреймворка.

Давайте рассмотрим простой пример. Представьте себе, что я пишу программу, которая получает некоторую информацию от пользователя с помощью командной строки. Я мог бы сделать это как-то так:

  #ruby
  puts 'What is your name?'
  name = gets
  process_name(name)
  puts 'What is your quest?'
  quest = gets
  process_quest(quest)

В этой ситуации мой код управляет исполнением: он решает, когда задавать вопросы, когда считывать ответы, а когда обрабатывать результаты.

Однако если бы я использовал оконную систему для чего-то похожего, я написал бы что-то, что работает с окном:

  require 'tk'
  root = TkRoot.new()
  name_label = TkLabel.new() {text "What is Your Name?"}
  name_label.pack
  name = TkEntry.new(root).pack
  name.bind("FocusOut") {process_name(name)}
  quest_label = TkLabel.new() {text "What is Your Quest?"}
  quest_label.pack
  quest = TkEntry.new(root).pack
  quest.bind("FocusOut") {process_quest(quest)}
  Tk.mainloop()

Теперь между этими двумя программами большая разница в потоке управления — в частности, в управлении временем, когда вызываются методы process_name и process_quest. В примере с коммандной строкой я контролирую, когда эти методы вызываются, но в примере с оконным приложением нет. Вместо этого я передаю контроль оконной системе (команда Tk.mainloop). Далее она решает, когда вызвать мои методы, основываясь на связях, которые я настроил при создании формы. Управление инвертировано — управляют мной, а не я управляю фреймворком. Это явление и называется инверсией управления (также известно как Принцип Голливуда — «Не звони нам, мы сами позвоним тебе» — Hollywood Principle — «Don't call us, we'll call you»).

Одной важной характеристикой фреймворка является то, что методы, определенные пользователем для адаптации фреймворка под свои нужды, будут чаще всего вызываться внутри самого же фреймворка, а не из кода приложения пользователя. Фреймворк часто играет роль главной программы в координации и последовательности действий приложения. Такая инверсия управления дает фреймворку возможность служить расширяемым скелетом приложения. Методы, предоставляемые пользователем, адаптируют общие алгоритмы, определенные фреймворком, под определенное приложение.

Ральф Джонсон и Брайан Фут.

Инверсия управления является ключевой частью того, что различает фреймворк и библиотеку. Библиотека это по существу набор функций, которые вы можете вызывать, в наши дни они организованы в классы. Каждый вызов выполняет некоторую работу и возвращает управление обратно пользователю.

Фреймворк воплощает в себе некоторый абстрактный дизайн со встроенным поведением. Для того, чтобы использовать его, вы должны добавить свой код в различных местах фреймворка, либо через наследование, либо подключив свой собственный класс. Код фреймворка впоследствии будет вызывать ваш код.

Существуют различные способы подключить ваш код для его дальнейшего вызова. В предыдущем примере на ruby, мы вызываем метод bind текстового поля, который принимает имя события и замыкание в качестве аргументов. Всякий раз, когда текстовое поле узнает о событии, оно вызывает наш код из замыкания. Использование таких замыканий очень удобно, но многие языки не поддерживают их.

Еще один способ сделать это — сделать так, чтобы фреймворк определил события, а код пользователя подписался на эти события. .NET является хорошим примером платформы, которая позволяет людям объявлять свои события на виджеты средствами языка. Вы можете назначить метод для события с помощью делегатов.

Рассмотренные выше подходы (они одинаковые) хорошо подходят в единичных случаях, но иногда вам может понадобиться объединить некоторое количество вызовов в единый блок расширения. В этом случае фреймворк может определить интерфейс, который ваш код должен будет реализовать для соответствующих вызовов.

EJB-компоненты являются хорошим примером такого стиля инверсии управления. При разработке сессионного компонента(session bean), вы можете реализовать различные методы, которые вызываются EJB-контейнером в различных точках/состояниях жизненного цикла. Например, у интерфейса SessionBean есть методы ejbRemove, ejbPassivate (сохранен во вторичное хранилище) и ejbActivate (восстановлен из пассивного состояния). Вы не можете управлять вызовом этих методов, только тем, что они делают. Контейнер вызывает нас, а не мы вызываем его.

Примечание перевода, пример:

public class EjbExample implements SessionBean {
	public void ejbActivate() throws EJBException, RemoteException {
		// do some processing on session object became active
	}

	public void ejbPassivate() throws EJBException, RemoteException {
		// do some processing on session object became passive
	}

	public void ejbRemove() throws EJBException, RemoteException {
		// do some processing before the end of life of session object
	}

	public void setSessionContext(SessionContext sessionContext) throws EJBException, RemoteException {
		// interface dependency injection
	}
}

Это сложные случаи инверсии управления, но вы столкнетесь с этим в гораздо более простых ситуациях. Шаблонный метод является хорошим примером: супер-класс определяет поток управления, субклассы наследуются от него переопределяя методы или реализуя абстрактные методы. Например, в JUnit, код фреймворка вызывает методы setUp и tearDown для вас, чтобы создавать и очищать ваш тест. Происходит вызов, ваш код реагирует — это снова инверсия управления.

Примечание перевода, пример:

public class SomeTest extends TestCase {
	protected void setUp() throws Exception {
		super.setUp();
		// make some preparation for the test, e.g. setup database connection
	}

	public void testSomeLogic() {
		// test some functionality
	}

	protected void tearDown() throws Exception {
		// cleanup after test has finished
		super.tearDown();
	}
}

В наши дни, в связи с ростом количества IoC-контейнеров, существует некоторая путаница со смыслом инверсии управления. Некоторые люди путают общий принцип с конкретными стилями инверсии управления (такими как внедрение зависимостей), которые эти контейнеры используют. Все это немного запутанно (и иронично), так как IoC-контейнеры, как правило, рассматриваются в качестве конкурента EJB, но EJB использует инверсию управления.

Этимология: Насколько я могу судить, термин инверсии управления впервые появился на свет в работе Джонсона и Фута Designing Reusable Classes, опубликованной в журнале Object-Oriented Programming в 1988 году. Работа является одной из тех, что в возрасте хороши — ее можно прочитать даже спустя пятнадцать лет. Они считают, что они взяли этот термин откуда-то еще, но не могут вспомнить откуда. Затем термин втерся в объектно-ориентированное сообщество и вновь появился в книге Gang of Four. Более красивый синоним «Принцип Голливуда», кажется, берет начало в работе Ричарда Свита в Mesa в 1983 году. В списке целей разработки он пишет: Не звони нам, мы сами позвоним тебе (Закон Голливуда): инструмент должен организовать Тахо, чтобы предупредить его, когда пользователь захочет передать какое-то событие инструменту, вместо того, чтобы принимать модель «запросить у пользователя команду и выполнить ее». Джон Влиссидес пишет колонку о C++, которая несет в себе хорошее объяснение концепции под названием «Принцип Голливуда». (Спасибо Брайану Футу и Ральфу Джонсону за помощь с этимологией).

UPD: Добавлены примеры.