NestJS 模块和依赖注入的工作原理是什么？ - 面试题

模块（Module）的概念

NestJS 模块是应用程序的基本组织单元，每个模块都是一个使用 @Module() 装饰器装饰的类。模块将相关的组件（控制器、提供者等）组织在一起，形成内聚的功能单元。

模块的基本结构

typescript
import { Module } from '@nestjs/common';
import { UsersController } from './users.controller';
import { UsersService } from './users.service';

@Module({
  imports: [],      // 导入其他模块
  controllers: [UsersController],  // 声明控制器
  providers: [UsersService],       // 声明提供者
  exports: [UsersService],         // 导出提供者供其他模块使用
})
export class UsersModule {}

模块装饰器的属性

imports: 导入其他模块，使其提供者可用
controllers: 声明属于该模块的控制器
providers: 声明属于该模块的提供者
exports: 导出提供者，使其对其他模块可用
providers 和 exports 的区别: providers 只在当前模块内可用，exports 可以被其他模块使用

模块类型

根模块（Root Module）：应用程序的入口模块
功能模块（Feature Module）：封装特定功能的模块
共享模块（Shared Module）：导出提供者供多个模块使用
全局模块（Global Module）：使用 @Global() 装饰器，自动导入到所有模块

依赖注入（Dependency Injection）

依赖注入是 NestJS 的核心设计模式，它实现了控制反转（IoC），使代码更加松耦合、可测试和可维护。

依赖注入的工作原理

提供者注册：在模块中注册提供者
依赖声明：在构造函数中声明依赖
自动解析：NestJS 自动解析并注入依赖

基本示例

typescript
@Injectable()
export class UsersService {
  constructor(private readonly userRepository: UserRepository) {}
  
  async findAll() {
    return this.userRepository.findAll();
  }
}

@Controller('users')
export class UsersController {
  constructor(private readonly usersService: UsersService) {}
  
  @Get()
  findAll() {
    return this.usersService.findAll();
  }
}

依赖注入的优势

松耦合：组件之间通过接口而非具体实现交互
可测试性：易于在测试中替换依赖
可维护性：依赖关系清晰，便于修改
可重用性：提供者可以在多个地方使用

作用域（Scopes）

NestJS 提供三种依赖注入作用域：

1. 默认作用域（Singleton）

typescript
@Injectable()
export class UsersService {}

整个应用程序只有一个实例
适用于无状态的服务

2. 请求作用域（REQUEST）

typescript
@Injectable({ scope: Scope.REQUEST })
export class UsersService {}

每个请求创建一个新实例
适用于需要请求特定状态的服务

3. 瞬时作用域（TRANSIENT）

typescript
@Injectable({ scope: Scope.TRANSIENT })
export class UsersService {}

每次注入都创建新实例
适用于需要独立实例的场景

循环依赖

循环依赖是指两个或多个模块相互依赖。NestJS 提供了几种解决方案：

1. 使用 forwardRef()

typescript
@Module({
  imports: [forwardRef(() => BModule)],
})
export class AModule {}

@Module({
  imports: [forwardRef(() => AModule)],
})
export class BModule {}

2. 重构代码结构

将共享功能提取到单独的模块
使用事件驱动架构替代直接依赖

最佳实践

模块化设计：按功能领域划分模块
单一职责：每个模块只负责一个功能领域
依赖最小化：避免不必要的依赖
使用接口：通过接口定义依赖契约
避免循环依赖：设计时避免模块间的循环依赖
合理使用作用域：根据需求选择合适的作用域
导出必要的提供者：只导出需要被其他模块使用的提供者

总结

NestJS 的模块和依赖注入系统是其架构的核心，它们提供了：

清晰的代码组织结构
松耦合的组件设计
高度的可测试性
良好的可维护性

掌握模块和依赖注入是使用 NestJS 构建高质量应用程序的基础，它们使开发者能够构建可扩展、可维护的企业级应用。