在 Spring 中 IoC（控制反转）和 DI（依赖注入）介绍

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2016-01-10 2599 words 6 minutes

Contents

1. 概述

在本教程中，我们将介绍 IoC（控制反转）和 DI（依赖注入）的概念，并了解它们在 Spring 框架中是如何实现的。

2. 什么是控制反转？

控制反转是软件工程中的一项原则，它将对象或程序部分的控制转移到容器或框架中。我们最常在面向对象编程的上下文中使用它。

与我们的自定义代码调用库的传统编程相比，IoC 使框架能够控制程序的流程并调用我们的自定义代码。为了实现这一点，框架使用内置附加行为的抽象。如果我们想添加自己的行为，我们需要扩展框架的类或插入我们自己的类。

这种架构的优点是：

将任务的执行与其实现分离
更容易在不同的实现之间切换
程序的更大模块化
通过隔离组件或模拟其依赖关系并允许组件通过合约进行通信，从而更轻松地测试程序

我们可以通过各种机制来实现控制反转，例如：策略设计模式、服务定位器模式、工厂模式和依赖注入（DI）。接下来我们将研究 DI。

3. 什么是依赖注入？

依赖注入是我们可以用来实现 IoC 的一种模式，其中被反转的控制是设置对象的依赖关系。

将对象与其他对象连接起来，或将对象“注入”到其他对象中，是由汇编程序完成的，而不是由对象本身完成的。以下是我们如何在传统编程中创建对象依赖项：

public class Store {
    private Item item;
 
    public Store() {
        item = new ItemImpl1();
    }
}

在上面的示例中，我们需要在Store类本身中实例化Item接口的实现。

通过使用 DI，我们可以重写示例，而无需指定我们想要的Item的实现：

public class Store {
    private Item item;
    public Store(Item item) {
        this.item = item;
    }
}

在接下来的部分中，我们将了解如何通过元数据提供Item的实现。 IoC 和 DI 都是简单的概念，但它们对我们构建系统的方式有着深远的影响，因此它们非常值得充分理解。

4. Spring IoC 容器

IoC 容器是实现 IoC 的框架的共同特征。

在 Spring 框架中，接口 ApplicationContext代表 IoC 容器。Spring 容器负责实例化、配置和组装称为bean的对象，以及管理它们的生命周期。

Spring 框架提供了ApplicationContext接口的几种实现：ClassPathXmlApplicationContext和FileSystemXmlApplicationContext用于独立应用程序，WebApplicationContext用于 Web 应用程序。

为了组装 bean，容器使用配置元数据，它可以是 XML 配置或注解的形式。

这是手动实例化容器的一种方法：

ApplicationContext context
  = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

要在上面的示例中设置item属性，我们可以使用元数据。然后容器将读取此元数据并在运行时使用它来组装 bean。

Spring 中的依赖注入可以通过构造函数、setter 或字段来完成。

5. 基于构造函数的依赖注入

在基于构造函数的依赖注入的情况下，容器将调用一个带有参数的构造函数，每个参数代表我们要设置的依赖项。

Spring 主要通过类型解析每个参数，然后是属性名称，以及用于消歧的索引。让我们使用注解查看 bean 的配置及其依赖项：

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public Item item1() {
        return new ItemImpl1();
    }
    @Bean
    public Store store() {
        return new Store(item1());
    }
}

@Configuration注解表明该类是 bean 定义的来源。我们还可以将它添加到多个配置类中。

我们在方法上使用*@Bean*注解来定义一个 bean。如果我们不指定自定义名称，那么 bean 名称将默认为方法名称。

对于具有默认singleton范围的 bean，Spring 首先检查 bean 的缓存实例是否已经存在，如果不存在则只创建一个新实例。如果我们使用prototype作用域，容器会为每个方法调用返回一个新的 bean 实例。

创建 bean 配置的另一种方法是通过 XML 配置：

<bean id="item1" class="com.blogdemo.store.ItemImpl1" /> 
<bean id="store" class="com.blogdemo.store.Store"> 
    <constructor-arg type="ItemImpl1" index="0" name="item" ref="item1" /> 
</bean>

6. 基于 Setter 的依赖注入

对于基于 setter 的 DI，容器会在调用无参数构造函数或无参数静态工厂方法实例化 bean 后调用我们类的 setter 方法。让我们使用注解创建这个配置：

@Bean
public Store store() {
    Store store = new Store();
    store.setItem(item1());
    return store;
}

我们还可以将 XML 用于相同的 bean 配置：

<bean id="store" class="com.blogdemo.store.Store">
    <property name="item" ref="item1" />
</bean>

我们可以为同一个 bean 组合基于构造函数和基于 setter 的注入类型。Spring 文档建议对强制依赖项使用基于构造函数的注入，对可选依赖项使用基于 setter 的注入。

7. 基于字段的依赖注入

对于基于字段的 DI，我们可以通过使用*@Autowired*注释标记依赖项来注入依赖项：

public class Store {
    @Autowired
    private Item item; 
}

在构造Store对象时，如果没有构造函数或 setter 方法来注入Item bean，容器将使用反射将Item注入Store。

我们也可以使用XML 配置来实现这一点。这种方法可能看起来更简单、更干净，但我们不建议使用它，因为它有一些缺点，例如：

该方法使用反射来注入依赖项，这比基于构造函数或基于 setter 的注入成本更高。
使用这种方法继续添加多个依赖项真的很容易。如果我们使用构造函数注入，具有多个参数会让我们认为该类做了不止一件事，这可能违反单一职责原则。

更多关于*@Autowired*注解的信息可以在Wiring In Spring 文章中找到。

8. 自动装配依赖

Wiring 允许 Spring 容器通过检查已定义的 bean 来自动解决协作 bean 之间的依赖关系。

使用 XML 配置自动装配 bean 有四种模式：

** no：**默认值——这意味着 bean 不使用自动装配，我们必须显式命名依赖项。
** byName：**自动装配是基于属性的名称完成的，因此 Spring 将查找与需要设置的属性名称相同的 bean。
** byType：**类似于byName自动装配，仅基于属性的类型。这意味着 Spring 将寻找具有相同类型属性的 bean 来设置。如果该类型的 bean 不止一个，框架会抛出异常。
** constructor：**自动装配是基于构造函数参数完成的，这意味着 Spring 将寻找与构造函数参数具有相同类型的 bean。

例如，让我们将上面定义的item1 bean 按类型自动装配到store bean 中：

@Bean(autowire = Autowire.BY_TYPE)
public class Store {
    
    private Item item;
    public setItem(Item item){
        this.item = item;    
    }
}

我们还可以使用*@Autowired*注解注入 bean，以便按类型自动装配：

public class Store {
    
    @Autowired
    private Item item;
}

如果有多个相同类型的 bean，我们可以使用*@Qualifier*注解按名称引用一个 bean：

public class Store {
    
    @Autowired
    @Qualifier("item1")
    private Item item;
}

现在让我们通过 XML 配置按类型自动装配 bean：

<bean id="store" class="com.blogdemo.store.Store" autowire="byType"> </bean>

接下来，让我们通过 XML将一个名为item的 bean 按名称注入到store bean 的item属性中：

<bean id="item" class="com.blogdemo.store.ItemImpl1" />
<bean id="store" class="com.blogdemo.store.Store" autowire="byName">
</bean>

我们还可以通过构造函数参数或设置器显式定义依赖项来覆盖自动装配。

9. 延迟初始化 Bean

默认情况下，容器在初始化期间创建和配置所有单例 bean。为了避免这种情况，我们可以在 bean 配置中使用值为true的延迟初始化属性：

<bean id="item1" class="com.blogdemo.store.ItemImpl1" lazy-init="true" />

因此，item1 bean 只会在第一次被请求时被初始化，而不是在启动时被初始化。这样做的好处是更快的初始化时间，但代价是在请求 bean 之前我们不会发现任何配置错误，这可能是应用程序已经运行后的几个小时甚至几天。