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Às vezes parece que estamos falamos da mesma coisa (claro, não é) quando estes conceitos estão sendo utilizados. Qual é a real diferença entre eles? Quando utilizar um ou outro?

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Inversão de Controle (ou IoC, Inversion of Control) é um termo mais amplo para se referir a um comportamento (explicado abaixo). Várias são as maneiras de implementar a inversão de controle.

Injeção de Dependência já não é algo tão amplo, é na verdade considerada até um padrão de projeto.

Injeção de Dependência é uma das formas de se fazer a Inversão de Controle. Então "Quando utilizar um ou outro" não faz muito sentido.

Mas a confusão é muito comum, não é raro encontrar os termos sendo utilizados indistintamente.

Acredito que explicando um e depois o outro desmistifique essa confusão.

Inversão de Controle (IoC)

Inversão de controle é um comportamento presente quando utilizamos alguns frameworks. Basicamente a idéia é separar *o quê* de *quando*.

Seguem dois exemplos (código abstrato), a forma usual e a com IoC.

Forma usual

perguntarNome()
lerEntrada()
perguntarIdade()
lerEntrada()
SE verificarSeDadosEstaoValidos()
ENTAO cadastrar()
SENAO exibirMensagemDeErro()

Com IoC

quandoPerguntarNome(lerEntrada)
quandoPerguntarIdade(lerEntrada)
paraVerificarValidade(verificarSeDadosEstaoValidos)
paraCadastrar(cadastrar)
quandoHouverErro(exibirMensagemDeErro)

No segundo exemplo desatrelamos o quê será feito com o momento em que será feito; separamos as implementações do fluxo. Dessa maneira fica mais fácil reutilizar ou alterar apenas alguma parte do código (sem que tenha que se modificar/entender *o todo*).

Repare que existe brecha para encaixarmos diversos conceitos de programação, como princípios de orientação a objeto, desenho orientado a eventos, dentre outras coisas.

Pararei por aqui; isto é em sua essência o que chamamos de Inversão de Controle.

Injeção de Dependência

Injeção de Dependência é uma das formas de se realizar a Inversão de Controle.

A técnica consiste em passar a dependência (o serviço) para o dependente (o cliente). Isso é a chamada injeção. O importante é entender que injetamos o serviço no cliente, ao invés de o próprio cliente procurar e construir o serviço que irá utilizar.

Acho que nada melhor que um exemplo prático para entender esse conceito. Segue abaixo um (simplificado) exemplo real que já cheguei a implementar em um dos sistemas em que trabalhei (código em C#):

public interface ILogger
{
    void Logar(string mensagem);
}

public class LogEmArquivo : ILogger
{
    void Logar(string mensagem)
    {
        // Loga a mensagem em um arquivo de log
    }
}

public class LogPorEmail : ILogger
{
    void Logar(string mensagem)
    {
        // Envia a mensagem por email aos responsáveis
    }
}

public class Principal
{
    private ILogger _logger;

    public Principal(ILogger logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    // Chamado pelos métodos internos da classe Principal
    // quando há necessidade de logar alguma informação
    private void LogarInformacao(string informacao)
    {
        _logger.Logar(informacao);
    }
}

A classe Principal necessita de um ILogger para funcionar, mas ela não "enxerga" ou constrói a implementação que ela irá utilizar, isso fica a cargo de quem irá construir a classe Principal. Dessa maneira fica desacoplada a implementação da ação de log com o que quer que seja que a classe principal irá fazer.

Como disse, esse é um exemplo real que cheguei a utilizar. No meu caso, a aplicação possuía no arquivo de configuração uma diretiva indicando qual o ambiente em que ela estava sendo executada (Desenvolvimento, Testes, Homologação, Produção...). Ao iniciar, a aplicação verificava qual o ambiente e, conforme essa configuração, utiliza um logger diferente para cada ambiente. Basicamente em Desenvolvimento e Testes utilizávamos apenas um log em arquivo, enquanto em Homologação e Produção utilizámos envio de email (onde os problemas eram mais sérios).

Em tempo de execução, programaticamente, a aplicação trocava sua implementação de logger a ser utilizada. Essa é uma das vantagens de ser ter o código desacoplado.


Leitura

Um dos precursores a discutir o tema é o autor Martin Fowler. Para quem deseja aprofundar no tema convém ler os artigos sobre o assunto em seu blog:

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IoC

IoC pode até não ser tão criado em projetos comuns, porém ele é muito usado em grande parte das aplicações. IoC é também o Princípio de Hollywood, onde os produtores falam para os atores "não nos chame, nós chamaremos você". Isto significa que um componente/framework toma o controle da aplicação e quando ele precisar da sua intervenção ele chama o que você terá que providenciar. O caso mais comum é um event loop presentes em praticamente todos os mecanismos de jogos e gerenciadores de janelas do mercado. Alguns ERPs também funcionam assim, eles tomam conta de todo o processo e chamam as partes que os "usuários" podem personalizar o funcionamento.

Framework é importante aqui, já que IoC é a base de frameworks.

DI

Injeção de dependência é apenas uma das formas de se aplicar o IoC. Já vi inúmeras definições formais mas o conceito é extremamente simples. Você está fazendo DI quando retira as dependências existentes em uma parte do programa, possivelmente uma classe. Ela facilita o desacoplamento.

A melhor definição de DI é permitir que estados e comportamentos sejam determinados através de passagem de parâmetros. Ou seja, é permitir que você se referencie a uma classe ainda não conhecida durante o desenvolvimento da classe atual. Você elimina a dependência de uma classe específica. Isto pode ser feito através de parâmetros nos construtores, métodos comuns ou em propriedades da classe atual.

Vantagens e desvantagens

Convenhamos que isto é uma enorme facilidade. Serve para flexibilizar a aplicação, inclusive para testá-la já que o teste normalmente precisa ser feito com premissas simuladas. É possível assim criar sistemas de plugins, configurações, mudanças de execução on-the-fly, permite a clara separação de responsabilidades, limpando o código e facilitando o desenvolvimento e manutenção, e permite o desacoplamento das classes.

Mas há quem diga que o desacoplamento total pode trazer outro problema. Você deixa a responsabilidade para o usuário. Eu sou uma destas pessoas que preferem o pragmatismo do que o academicismo. Claro que você pode ter algum caso que este total desacoplamento é realmente importante, mas na maior parte das vezes você só quer a flexibilidade. Então minha postura é criar sim o parâmetro, mas também providenciar uma dependência padrão. Assim o consumidor desta classe (ou função, ou componente) não precisa se preocupar em criar e passar nada como parâmetro quando o que se deseja é fazer exatamente o que aquela parte da aplicação sabe que é apropriado e provavelmente desejado.

A única "desvantagem" disto é que cria uma dependência para a implementação padrão. Mas por que isto é ruim? Eu acho que se fosse ruim nem existiriam frameworks. A flexibilidade é vantagem, a total independência é teoria barata. Você vai prover uma implementação para uma string como parâmetro de tudo que precise de uma string? Tudo tem limite. A diferença entre remédio e veneno é a dosagem.

Obviamente que separar as responsabilidades também significa espalhar as partes pela aplicação, o que dificulta o seu entendimento e eventualmente a manutenção. Legibilidade também tem a ver com organização. Ter as partes espalhadas torna a leitura mais difícil. Especialmente porque você passar ter muitos tipos só para cumprir a injeção e requer o planejamento muito maior do que se está fazendo (que alguns vão considerar vantagem e outros, desvantagem).

Vou exemplificar com o que o talles já fez na resposta dele:

public interface ILogger {
    void Logar(string mensagem);
}

public class LogEmArquivo : ILogger {
    void Logar(string mensagem) {
        //Loga a mensagem em um arquivo de log
    }
}

public class LogPorEmail : ILogger {
    void Logar(string mensagem) {
        //Envia a mensagem por email aos responsáveis
    }
}

public class Principal {
    private ILogger _logger;
    public Principal(ILogger logger) {
        _logger = logger;
    }
    public Principal() {
        _logger = new LogPorArquivo();
    }
    //Chamando métodos privados da classe Principal quando precisa logar alguma informação
    private void LogarInformacao(string informacao) {
        _logger.Logar(informacao);
    }
}

public static Aplicacao {
    public static void Main() {
        var logArq = new Principal(); //exemplo de uso
        var logMail = new Principal(new LogPorEmail()); //exemplo injetando a dependência
    }
}

Coloquei no GitHub para referência futura.

O uso destes recursos deve servir a aplicação e não a interesses externos como a necessidade de testes, por exemplo. Quando precisa testar, use um padrão de projeto adequado para testes. Testes podem ser obtidos com boas ferramentas, não com o jeito que se cria código. Organizar o código de um jeito só porque facilita o teste é algo errado, IMHO. Fazer porque facilita a manutenção e por acaso facilita o teste é ok. Se a ferramenta de testes que usa exige uma codificação específica, troque de ferramenta.

Lembrando que devemos sempre programar para a interface e não para a implementação.

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