Spring框架底层原理-IoC-蒲公英云

一、概述

二、IoC解耦推导

传统直接调用对象
接口解耦
工厂模式解耦
xml 配置 + 反射 + 工厂解耦（IoC底层的实现）

三、IoC 原理理解

IoC是什么
IoC能做什么
IoC和DI

一、概述

Spring是一个轻量级的开源JavaEE框架
Spring可以解决企业应用开发的复杂性
Spring两大核心部分：IoC和AOP
特点：
- 方便解耦，简化开发
- AOP编程支持
- 方便程序测试
- 方便和其他框架整合
- 方便事务操作
- 降低API开发难度

IoC和AOP是Spring的核心，咱们就从这两个俩分析其原理，入门案例这里就不写了，直接进入主题，先来讲述IoC，下篇文章将讲述AOP

二、IoC解耦推导

我们都知道，IoC是控制反转，通俗讲就是把对象创建和对象之间的调用交给Spring管理，通过简单的xml配置就可以创建和调用对象，其主要目的就是解耦，降低代码之间的耦合度，咱们就从传统方式到IoC来一步一步讲述怎样把耦合度降到最低。

所谓解耦就是降低类之间的依赖和方法之间的依赖

1. 传统直接调用对象

在我们传统的开发方式中，是直接采取new对象的方式创建对象，经常可以看到service调用dao这样的代码，如果是直接调用，我们来看看是怎么样子的，创建UserService和UserDao ，通过UserService调用UserDao：

// UserDao1类
public class UserDao1 {
    public void say(){
        System.out.println("I am userDao1");
    }
}
// UserService类，调用UserDao1类中的方法
public class UserService {
    public void getUser(UserDao1 userDao1){
        userDao1.say();
    }
}

在上面的代码中，是最传统的调用方式，通过service调用dao，可以得到我们想要的结果，打印出：“I am userDao1”，但是，突然，产品经理想要UserDao2一个新的类也可以在UserService中进行调用，这个时候，就需要将代码改为如下：

// UserDao1类
public class UserDao1 {
    public void say(){
        System.out.println("I am userDao1");
    }
}
// UserDao2类
public class UserDao2 {
    public void say(){
        System.out.println("I am userDao2");
    }
}
// UserService类，调用UserDao1和UserDao2类中的方法
public class UserService {
    public void getUser(UserDao1 userDao1){
        userDao1.say();
    }
    public void getUser(UserDao2 userDao2){
        userDao2.say();
    }
}

可以看到，我们不仅要新建一个UserDao2类，还需要修改UserService中的代码，万一，突然，产品经理想把UserDao3、UserDao4、UserDao5…..这样具有相同功能的类也在userService中作为参数进行调用，新建这些类倒还好，避免不了，问题是还要修改UserService类，简直头大….

其实，上面的代码中，UserService就和要调用的dao类具有一种很强的联系，我们把这种联系称为强耦合关系，这种强耦合关系是不利于开发的，因此我们需要解耦，首先想到的便是使用接口进行解耦，也就是面向接口编程。

2. 接口解耦

将上面的代码进行修改，将UserDao定义为接口，然后去实现这个接口，再进行调用，如下：

// UserDao接口
public interface UserDao {
    void say();
}
// 接口实现类UserDao1
public class UserDaoImpl1 implements UserDao {
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("I am userDao1");
    }
}
// 接口实现类UserDao2
public class UserDaoImpl2 implements UserDao {
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("I am userDao2");
    }
}
// UserService中进行调用
public class UserService {
    public void getUser(UserDao userDao){
        userDao.say();
    }
}

在上面的代码中，我们可以看到，UserService类中getUser方法参数可以是UserDao1类型的，也可以是UserDao2类型的，不像之前的代码，只能是指定的UserDao。这时，UserService和UserDao1、UserDao2联系的就没那么紧密了，这是一种弱耦合关系，通过接口来进行解耦。

但是仔细查看上面的代码，你会发现，接口和实现类之间还是存在强耦合关系，在面向接口编程中，我们常常会看到类似这样的代码：

UserDao userDao = new UserDaoImpl1();

假设现在不用这个UserDaoImpl1了，而改用UserDao的另一个实现类UserDaoImpl2，代码就要改为如下：

UserDao userDao = new UserDaoImpl2();

这样也就是接口和实现类出现了耦合，为了进一步解耦，我们就使用下面的工厂模式。

3. 工厂模式解耦

工厂的意思也就是一个批量制造同样规格(规格也就是接口类所提供好的规范)类的类，所谓的工厂模式也就是将所有的创建对象任务交给了一个“中间人”，也就是工厂类来实现，要想使用对象，直接找工厂类，实现类必须要从工厂中取出来。对工厂模式有疑问的可以参考我之前的文章：Java 中设计模式之工厂模式

而要使用工厂模式进行解耦，我们需要先将创建对象交给工厂类：

// 工厂类
public class BeanFactory {
    // 创建并返回UserDaoImpl1
    public static UserDao getUserDao1(){
        return new UserDaoImpl1();
    }
    // 创建并返回UserDaoImpl2
    public static UserDao getUserDao2(){
        return new UserDaoImpl2();
    }
}

将创建对象交给工厂类，调用关系就转变为如下：

UserDao userDao = new UserDaoImpl1();  ===>  UserDao userDao1 = BeanFactory.getUserDao1();
UserDao userDao = new UserDaoImpl2();  ===>  UserDao userDao2 = BeanFactory.getUserDao2();

这样一来，我们创建对象只需要调用工厂类BeanFactory中的方法即可，调用时不是直接通过接口，而是通过工厂类，将创建对象交给了工厂类，就降低了接口和实现类之间的耦合。

上面的方法虽然降低了接口和实现类之间的耦合度，但是，这样接口和工厂类之间就产生了耦合，为了再次解耦，我们引入了反射+xml配置文件的方式进行再次解耦。

4. xml 配置 + 反射 + 工厂解耦（IoC底层的实现）

使用xml配置文件

<bean id="userDao" class="**.UserDaoImpl">

工厂类

class BeanFactory {
    public static UserDao getUserDao(String id) {
        // String className = 解析配置文件xml 拿到id对应的class
        // 反射
        class clazz = class.forName(className);
        return clazz.newInstance();
    }
}

可以看到，在这个工厂类中，并没有直接像上面那样直接new对象，而是使用了xml解析和反射方式创建对象，分析如下：

通过xml解析获取对象中属性的值
通过反射得到字节码文件
通过字节码文件创建对象

这样的话如果我们需要改UserDao的实现类的类型，我们可以直接在配置文件中修改，就不需要修改代码，这就是IoC的解耦。

三、IoC 原理理解

以下部分是开涛这位技术牛人对Spring框架的IOC的理解，写得非常通俗易懂，原文地址：http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/1413846

1. IoC是什么

IoC：Inversion of Control（控制反转），这不是什么技术，而是一种设计思想，在java开发中，IoC意味着将你设计好的对象交给容器，而不是传统的在你的对象内部直接控制，如何理解好Ioc呢？理解好IoC的关键是要明确“谁控制谁，控制什么，为何是反转（有反转就应该有正转了），哪些方面反转了”，那我们来深入分析一下：

谁控制谁，控制什么：传统Java SE程序设计，我们直接在对象内部通过new进行创建对象，是程序主动去创建依赖对象；而IoC是有专门一个容器来创建这些对象，即由IoC容器来控制对象的创建；谁控制谁？当然是IoC 容器控制了对象；控制什么？那就是主要控制了外部资源获取（不只是对象包括比如文件等）
为何是反转，哪些方面反转了：有反转就有正转，传统应用程序是由我们自己在对象中主动控制去直接获取依赖对象，也就是正转；而反转则是由容器来帮忙创建及注入依赖对象；为何是反转？因为由容器帮我们查找及注入依赖对象，对象只是被动的接受依赖对象，所以是反转；哪些方面反转了？依赖对象的获取被反转了。

2. IoC能做什么

IoC 不是一种技术，只是一种思想，一个重要的面向对象编程的法则，它能指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。传统应用程序都是由我们在类内部主动创建依赖对象，从而导致类与类之间高耦合，难于测试；有了IoC容器后，把创建和查找依赖对象的控制权交给了容器，由容器进行注入组合对象，所以对象与对象之间是松散耦合，这样也方便测试，利于功能复用，更重要的是使得程序的整个体系结构变得非常灵活。

其实IoC对编程带来的最大改变不是从代码上，而是从思想上，发生了“主从换位”的变化。应用程序原本是老大，要获取什么资源都是主动出击，但是在IoC/DI思想中，应用程序就变成被动的了，被动的等待IoC容器来创建并注入它所需要的资源了。

　　IoC很好的体现了面向对象设计法则之一—— 好莱坞法则：“别找我们，我们找你”；即由IoC容器帮对象找相应的依赖对象并注入，而不是由对象主动去找。

3. IoC和DI

DI：DI—Dependency Injection，即“依赖注入”：组件之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心具体的资源来自何处，由谁实现。

　　理解DI的关键是：“谁依赖谁，为什么需要依赖，谁注入谁，注入了什么”，那我们来深入分析一下：

谁依赖于谁：当然是应用程序依赖于IoC容器；
为什么需要依赖：应用程序需要IoC容器来提供对象需要的外部资源；
谁注入谁：很明显是IoC容器注入应用程序某个对象，应用程序依赖的对象；
注入了什么：就是注入某个对象所需要的外部资源（包括对象、资源、常量数据）。

　　IoC和DI由什么关系呢？其实它们是同一个概念的不同角度描述，由于控制反转概念比较含糊（可能只是理解为容器控制对象这一个层面，很难让人想到谁来维护对象关系），所以2004年大师级人物Martin Fowler又给出了一个新的名字：“依赖注入”，相对IoC 而言，“依赖注入”明确描述了“被注入对象依赖IoC容器配置依赖对象”。

为了更好的理解，我找了一个例子：

一个人(Java实例，调用者)需要一把斧子(Java实例，被调用者)

在原始社会里，几乎没有社会分工；需要斧子的人(调用者)只能自己去磨一把斧子(被调用者)；对应情形为：Java程序里的调用者自己创建被调用者，通常采用new关键字调用构造器创建一个被调用者

进入工业社会，工厂出现了，斧子不再由普通人完成，而在工厂里被生产出来，此时需要斧子的人(调用者)找到工厂，购买斧子，无须关心斧子的制造过程；对应简单工厂设计模式，调用者只需定位工厂，无须管理被调用者的具体实现

进入“共产主义”社会，需要斧子的人甚至无须定位工厂，“坐等”社会提供即可；调用者无须关心被调用者的实现，无须理会工厂，等待Spring依赖注入

总之依赖注入的意思是你需要的东西不是由你创建的，而是第三方，或者说容器提供给你的。这样的设计符合正交性，即所谓的松耦合。

IoC的底层原理就到这里，下一篇将讲述AOP的底层原理