Spring核心技术（2）之Spring loC的解析

旧城等待， 2022-05-27 04:43 266阅读 0赞

学习过Spring框架的人一定都会听过Spring的IoC(控制反转) 、DI(依赖注入)这两个概念，对于初学Spring的人来说，总觉得IoC 、DI这两个概念是模糊不清的，是很难理解的，今天和大家分享网上的一些技术大牛们对Spring框架的IOC的理解以及谈谈我对Spring Ioc的理解。

## 一、分享Iteye的开涛对Ioc的精彩讲解 ##

首先要分享的是Iteye的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，以下内容全部来自原文，原文地址：http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/1413846

### 1.1、IoC是什么 ###

**Ioc—Inversion of Control，即“控制反转”，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控制，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。**

用图例说明一下，传统程序设计如图2-1，都是主动去创建相关对象然后再组合起来：

![format_png][]

图1-1 传统应用程序示意图

当有了IoC/DI的容器后，在客户端类中不再主动去创建这些对象了，如图2-2所示:

图1-2有IoC/DI容器后程序结构示意图

### 1.2、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。**

### 1.3、IoC和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”。

看过很多对Spring的Ioc理解的文章，好多人对Ioc和DI的解释都晦涩难懂，反正就是一种说不清，道不明的感觉，读完之后依然是一头雾水，感觉就是开涛这位技术牛人写得特别通俗易懂，他清楚地解释了IoC(控制反转) 和DI(依赖注入)中的每一个字，读完之后给人一种豁然开朗的感觉。我相信对于初学Spring框架的人对Ioc的理解应该是有很大帮助的。

## 二、分享Bromon的blog上对IoC与DI浅显易懂的讲解 ##

### 2.1、IoC(控制反转) ###

首先想说说**IoC（Inversion of Control，控制反转）**。这是**spring的核心**，贯穿始终。**所谓IoC，对于spring框架来说，就是由spring来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。**这是什么意思呢，举个简单的例子，我们是如何找女朋友的？常见的情况是，我们到处去看哪里有长得漂亮身材又好的mm，然后打听她们的兴趣爱好、qq号、电话号、ip号、iq号………，想办法认识她们，投其所好送其所要，然后嘿嘿……这个过程是复杂深奥的，我们必须自己设计和面对每个环节。传统的程序开发也是如此，在一个对象中，如果要使用另外的对象，就必须得到它（自己new一个，或者从JNDI中查询一个），使用完之后还要将对象销毁（比如Connection等），对象始终会和其他的接口或类藕合起来。

那么IoC是如何做的呢？有点像通过婚介找女朋友，在我和女朋友之间引入了一个第三者：婚姻介绍所。婚介管理了很多男男女女的资料，我可以向婚介提出一个列表，告诉它我想找个什么样的女朋友，比如长得像李嘉欣，身材像林熙雷，唱歌像周杰伦，速度像卡洛斯，技术像齐达内之类的，然后婚介就会按照我们的要求，提供一个mm，我们只需要去和她谈恋爱、结婚就行了。简单明了，如果婚介给我们的人选不符合要求，我们就会抛出异常。整个过程不再由我自己控制，而是有婚介这样一个类似容器的机构来控制。**Spring所倡导的开发方式**就是如此，**所有的类都会在spring容器中登记，告诉spring你是个什么东西，你需要什么东西，然后spring会在系统运行到适当的时候，把你要的东西主动给你，同时也把你交给其他需要你的东西。所有的类的创建、销毁都由 spring来控制，也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象，而是spring。对于某个具体的对象而言，以前是它控制其他对象，现在是所有对象都被spring控制，所以这叫控制反转。**

### 2.2、DI(依赖注入) ###

**IoC的一个重点是在系统运行中，动态的向某个对象提供它所需要的其他对象。这一点是通过DI（Dependency Injection，依赖注入）来实现的**。比如对象A需要操作数据库，以前我们总是要在A中自己编写代码来获得一个Connection对象，有了 spring我们就只需要告诉spring，A中需要一个Connection，至于这个Connection怎么构造，何时构造，A不需要知道。在系统运行时，spring会在适当的时候制造一个Connection，然后像打针一样，注射到A当中，这样就完成了对各个对象之间关系的控制。A需要依赖 Connection才能正常运行，而这个Connection是由spring注入到A中的，依赖注入的名字就这么来的。那么DI是如何实现的呢？ Java 1.3之后一个重要特征是反射（reflection），它允许程序在运行的时候动态的生成对象、执行对象的方法、改变对象的属性，spring就是通过反射来实现注入的。

理解了IoC和DI的概念后，一切都将变得简单明了，剩下的工作只是在spring的框架中堆积木而已。

## 三、我对IoC**(控制反转)**和DI**(依赖注入)**的理解 ##

在平时的java应用开发中，我们要实现某一个功能或者说是完成某个业务逻辑时至少需要两个或以上的对象来协作完成，在没有使用Spring的时候，每个对象在需要使用他的合作对象时，自己均要使用像new object() 这样的语法来将合作对象创建出来，这个合作对象是由自己主动创建出来的，创建合作对象的主动权在自己手上，自己需要哪个合作对象，就主动去创建，创建合作对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而这样就会使得对象间的耦合度高了，A对象需要使用合作对象B来共同完成一件事，A要使用B，那么A就对B产生了依赖，也就是A和B之间存在一种耦合关系，并且是紧密耦合在一起，而使用了Spring之后就不一样了，创建合作对象B的工作是由Spring来做的，Spring创建好B对象，然后存储到一个容器里面，当A对象需要使用B对象时，Spring就从存放对象的那个容器里面取出A要使用的那个B对象，然后交给A对象使用，至于Spring是如何创建那个对象，以及什么时候创建好对象的，A对象不需要关心这些细节问题(你是什么时候生的，怎么生出来的我可不关心，能帮我干活就行)，A得到Spring给我们的对象之后，两个人一起协作完成要完成的工作即可。

所以**控制反转IoC(Inversion of Control)是说创建对象的控制权进行转移，以前创建对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而现在这种权力转移到第三方**，比如转移交给了IoC容器，它就是一个专门用来创建对象的工厂，你要什么对象，它就给你什么对象，有了 IoC容器，依赖关系就变了，原先的依赖关系就没了，它们都依赖IoC容器了，通过IoC容器来建立它们之间的关系。

这是我对Spring的IoC**(控制反转)**的理解。DI**(依赖注入)**其实就是IOC的另外一种说法，DI是由Martin Fowler 在2004年初的一篇论文中首次提出的。他总结：**控制的什么被反转了？就是：获得依赖对象的方式反转了。**

## 四、小结 ##

对于Spring Ioc这个核心概念，我相信每一个学习Spring的人都会有自己的理解。这种概念上的理解没有绝对的标准答案，仁者见仁智者见智。如果有理解不到位或者理解错的地方，欢迎广大园友指正！

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**引述**：IoC（控制反转：Inverse of Control）是Spring容器的内核，AOP、声明式事务等功能在此基础上开花结果。但是IoC这个重要的概念却比较晦涩隐讳，不容易让人望文生义，这不能不说是一大遗憾。不过IoC确实包括很多内涵，它涉及代码解耦、设计模式、代码优化等问题的考量，我们打算通过一个小例子来说明这个概念。  
  
通过实例理解IoC的概念  
  
贺岁大片在中国已经形成了一个传统，每到年底总有多部贺岁大片纷至沓来让人应接不暇。在所有贺岁大片中，张之亮的《墨攻》算是比较出彩的一部。该片讲述了战国时期墨家人革离帮助梁国反抗赵国侵略的个人英雄主义故事，恢宏壮阔、浑雄凝重的历史场面相当震撼。其中有一个场景：当刘德华所饰演的墨者革离到达梁国都城下，城上梁国守军问到：“来者何人？”刘德华回答：“墨者革离！”我们不妨通过一个Java类为这个“城门叩问”的场景进行编剧，并借此理解IoC的概念：  
代码清单3-1 MoAttack：通过演员安排剧本

public class MoAttack {  
       public void cityGateAsk(){  
            //①演员直接侵入剧本  
           LiuDeHua ldh = new LiuDeHua();  
           ldh.responseAsk("墨者革离！");  
       }  
    }

我们会发现以上剧本在①处，作为具体角色饰演者的刘德华直接侵入到剧本中，使剧本和演员直接耦合在一起（图3-1）。   
![format_png 1][]  
 一个明智的编剧在剧情创作时应围绕故事的角色进行，而不应考虑角色的具体饰演者，这样才可能在剧本投拍时自由地遴选任何适合的演员，而非绑定在刘德华一人身上。通过以上的分析，我们知道需要为该剧本主人公革离定义一个接口：   
代码清单3-2 MoAttack：引入剧本角色

public class MoAttack {  
       public void cityGateAsk()  
       {  
            //①引入革离角色接口  
           GeLi geli = new LiuDeHua();   
             
            //②通过接口开展剧情  
           geli.responseAsk("墨者革离！");    
       }  
    }

在①处引入了剧本的角色——革离，剧本的情节通过角色展开，在拍摄时角色由演员饰演，如②处所示。因此墨攻、革离、刘德华三者的类图关系如图 3 2所示：   
![format_png 2][]  
 可是，从图3 2中，我们可以看出MoAttack同时依赖于GeLi接口和LiuDeHua类，并没有达到我们所期望的剧本仅依赖于角色的目的。但是角色最终必须通过具体的演员才能完成拍摄，如何让LiuDeHua和剧本无关而又能完成GeLi的具体动作呢？当然是在影片投拍时，导演将LiuDeHua安排在GeLi的角色上，导演将剧本、角色、饰演者装配起来（图3-3）。   
![format_png 3][]  
通过引入导演，使剧本和具体饰演者解耦了。对应到软件中，导演像是一个装配器，安排演员表演具体的角色。   
 现在我们可以反过来讲解IoC的概念了。IoC（Inverse of Control）的字面意思是控制反转，它包括两个内容：

*  其一是控制
 *  其二是反转

那到底是什么东西的“控制”被“反转”了呢？对应到前面的例子，“控制”是指选择GeLi角色扮演者的控制权；“反转”是指这种控制权从《墨攻》剧本中移除，转交到导演的手中。对于软件来说，即是某一接口具体实现类的选择控制权从调用类中移除，转交给第三方决定。   
 因为IoC确实不够开门见山，因此业界曾进行了广泛的讨论，最终软件界的泰斗级人物Martin Fowler提出了DI（依赖注入：Dependency Injection）的概念用以代替IoC，即让调用类对某一接口实现类的依赖关系由第三方（容器或协作类）注入，以移除调用类对某一接口实现类的依赖。“依赖注入”这个名词显然比“控制反转”直接明了、易于理解。   
  
IoC的类型  
  
 从注入方法上看，主要可以划分为三种类型：构造函数注入、属性注入和接口注入。Spring支持构造函数注入和属性注入。下面我们继续使用以上的例子说明这三种注入方法的区别。   
  
构造函数注入  
  
在构造函数注入中，我们通过调用类的构造函数，将接口实现类通过构造函数变量传入，如代码清单3-3所示：   
代码清单3-3 MoAttack：通过构造函数注入革离扮演者

public class MoAttack {  
       private GeLi geli;  
       //①注入革离的具体扮演者  
       public MoAttack(GeLi geli){   
           this.geli = geli;  
       }  
        public void cityGateAsk(){  
           geli.responseAsk("墨者革离！");  
       }  
    }

MoAttack的构造函数不关心具体是谁扮演革离这个角色，只要在①处传入的扮演者按剧本要求完成相应的表演即可。角色的具体扮演者由导演来安排，如代码清单3-4所示：   
代码清单3-4 Director：通过构造函数注入革离扮演者

public class Director {  
       public void direct(){  
            //①指定角色的扮演者  
           GeLi geli = new LiuDeHua();    
      
            //②注入具体扮演者到剧本中  
           MoAttack moAttack = new MoAttack(geli);   
           moAttack.cityGateAsk();  
       }  
    }

在①处，导演安排刘德华饰演革离的角色，并在②处，将刘德华“注入”到墨攻的剧本中，然后开始“城门叩问”剧情的演出工作。   
  
属性注入  
  
 有时，导演会发现，虽然革离是影片《墨攻》的第一主角，但并非每个场景都需要革离的出现，在这种情况下通过构造函数注入相当于每时每刻都在革离的饰演者在场，可见并不妥当，这时可以考虑使用属性注入。属性注入可以有选择地通过Setter方法完成调用类所需依赖的注入，更加灵活方便：   
代码清单3-5 MoAttack：通过Setter方法注入革离扮演者

public class MoAttack {  
        private GeLi geli;  
         //①属性注入方法  
        public void setGeli(GeLi geli) {    
            this.geli = geli;  
        }  
        public void cityGateAsk() {  
            geli.responseAsk("墨者革离");  
        }  
    }

MoAttack在①处为geli属性提供一个Setter方法，以便让导演在需要时注入geli的具体扮演者。   
代码清单3-6 Director：通过Setter方法注入革离扮演者

public class Director {  
       public void direct(){  
           GeLi geli = new LiuDeHua();  
           MoAttack moAttack = new MoAttack();  
      
            //①调用属性Setter方法注入  
           moAttack.setGeli(geli);   
           moAttack.cityGateAsk();  
       }  
    }

和通过构造函数注入革离扮演者不同，在实例化MoAttack剧本时，并未指定任何扮演者，而是在实例化MoAttack后，在需要革离出场时，才调用其setGeli()方法注入扮演者。按照类似的方式，我们还可以分别为剧本中其他诸如梁王、巷淹中等角色提供注入的Setter方法，这样，导演就可以根据所拍剧段的不同，注入相应的角色了。   
  
接口注入  
  
 将调用类所有依赖注入的方法抽取到一个接口中，调用类通过实现该接口提供相应的注入方法。为了采取接口注入的方式，必须先声明一个ActorArrangable接口：

public interface ActorArrangable {  
       void injectGeli(GeLi geli);  
    }

然后，MoAttack实现ActorArrangable接口提供具体的实现：   
代码清单3-7 MoAttack：通过接口方法注入革离扮演者

public class MoAttack implements ActorArrangable {  
        private GeLi geli;  
         //①实现接口方法  
        public void injectGeli (GeLi geli) {    
            this.geli = geli;         
        }  
        public void cityGateAsk() {  
            geli.responseAsk("墨者革离");  
        }  
    }

Director通过ActorArrangable的injectGeli()方法完成扮演者的注入工作。   
代码清单3-8 Director：通过接口方法注入革离扮演者

public class Director {  
       public void direct(){  
           GeLi geli = new LiuDeHua();  
           MoAttack moAttack = new MoAttack();  
           moAttack. injectGeli (geli);  
           moAttack.cityGateAsk();  
       }  
    }

由于通过接口注入需要额外声明一个接口，增加了类的数目，而且它的效果和属性注入并无本质区别，因此我们不提倡采用这种方式。   
  
通过容器完成依赖关系的注入  
  
 虽然MoAttack和LiuDeHua实现了解耦，MoAttack无须关注角色实现类的实例化工作，但这些工作在代码中依然存在，只是转移到Director类中而已。假设某一制片人想改变这一局面，在选择某个剧本后，希望通过一个“海选”或者第三中介机构来选择导演、演员，让他们各司其职，那剧本、导演、演员就都实现解耦了。   
 所谓媒体“海选”和第三方中介机构在程序领域即是一个第三方的容器，它帮助完成类的初始化与装配工作，让开发者从这些底层实现类的实例化、依赖关系装配等工作中脱离出来，专注于更有意义的业务逻辑开发工作。这无疑是一件令人向往的事情，Spring就是这样的一个容器，它通过配置文件或注解描述类和类之间的依赖关系，自动完成类的初始化和依赖注入的工作。下面是Spring配置文件的对以上实例进行配置的配置文件片断：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>  
    <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"  
        xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  
        xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"  
        xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans   
           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">  
              
       <bean id="geli" class="LiuDeHua"/>  
       <bean id="moAttack" class="com.baobaotao.ioc.MoAttack"   
             p:geli-ref="geli"/>  
    </beans>

通过new XmlBeanFactory(“beans.xml”)等方式即可启动容器。在容器启动时，Spring根据配置文件的描述信息，自动实例化Bean并完成依赖关系的装配，从容器中即可返回准备就绪的Bean实例，后续可直接使用之。   
 Spring为什么会有这种“神奇”的力量，仅凭一个简单的配置文件，就能魔法般地实例化并装配好程序所用的Bean呢？这种“神奇”的力量归功于Java语言本身的类反射功能。

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