Spring之旅第二篇-Spring IOC概念及原理分析

时间  2019-11-06
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1、IOC概念

上一篇已经了解了spring的相关概念，而且建立了一个Spring项目。spring中有最重要的两个概念：IOC和AOP，咱们先从IOC入手。spring

IOC全称Inversion of Control，中文一般翻译为“控制反转”，这其实不是一种技术，而是一种思想。编程

简单理解就是把原先咱们代码里面须要实现的对象建立、依赖的代码，反转给容器来帮忙实现。安全

IoC是什么app

　　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，为什么是反转（有反转就应该有正转了），哪些方面反转了”，那咱们来深刻分析一下：框架

　　●谁控制谁，控制什么：传统Java SE程序设计，咱们直接在对象内部经过new进行建立对象，是程序主动去建立依赖对象；而IoC是有专门一个容器来建立这些对象，即由Ioc容器来控制对 象的建立；谁控制谁？固然是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（不仅是对象包括好比文件等）。ide

　　●为什么是反转，哪些方面反转了：有反转就有正转，传统应用程序是由咱们本身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建立及注入依赖对象；为什么是反转？由于由容器帮咱们查找及注入依赖对象，对象只是被动的接受依赖对象，因此是反转；哪些方面反转了？依赖对象的获取被反转了。源码分析

　用图例说明一下，传统程序设计如图1-1，都是主动去建立相关对象而后再组合起来：学习

图1-1 传统应用程序示意图测试

当有了IoC/DI的容器后，在客户端类中再也不主动去建立这些对象了，如图2-2所示:ui

图1-2有IoC/DI容器后程序结构示意图

IoC能作什么

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，它能指导咱们如何设计出松耦合、更优良的程序。传统应用程序都是由咱们在类内部主动建立依赖对象，从而致使类与类之间高耦合，难于测试；有了IoC容器后，把建立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，因此对象与对象之间是 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很是灵活。

　　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。应用程序本来是老大，要获取什么资源都是主动出击，可是在IoC/DI思想中，应用程序就变成被动的了，被动的等待IoC容器来建立并注入它所须要的资源了。

　　IoC很好的体现了面向对象设计法则之一—— 好莱坞法则：“别找咱们，咱们找你”；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。

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。依赖注入的目的并不是为软件系统带来更多功能，而是为了提高组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。经过依赖注入机制，咱们只须要经过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标须要的资源，完成自身的业务逻辑，而不须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，为何须要依赖，谁注入谁，注入了什么”，那咱们来深刻分析一下：

　　●谁依赖于谁：固然是应用程序依赖于IoC容器；

　　●为何须要依赖：**应用程序须要IoC容器来提供对象须要的外部资源**；

　　●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须要的外部资源（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一样角度描述，因为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），因此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”。

相信经过上面的文章，对IOC的理解会更深。下面讲讲三种依赖注入的方式

构造方法注入

顾名思义，构造方法注入，就是被注入对象能够经过在其构造方法中声明依赖对象的参数列表， 让外部（一般是IoC容器）知道它须要哪些依赖对象

public classA(IinterfaceA a,IinterfaceB b){
    this.a=a;
    this.b=b;
}

构造方法注入方式比较直观，对象被构造完成后，即进入就绪状态，能够立刻使用。

setter 方法注入

对于JavaBean对象来讲，一般会经过setXXX()和getXXX()方法来访问对应属性。这些setXXX()方法统称为setter方法，getXXX()固然就称为getter方法。

 

public class classB(){
    private IinterfaceA a;
    private IinterfaceB b;
    public IinterfaceA getIinterfaceA(){
        return a;
    }
    public void setIinterfaceA(IinterfaceA a){
        this.a=a;
    }
    public IinterfaceB getIinterfaceB(){
        return b;
    }
    public void setIinterfaceB(IinterfaceB b){
        this.b=b;
    }
}

 

接口注入 　

相对于前两种注入方式来讲，接口注入没有那么简单明了。被注入对象若是想要IoC Service Provider为其注入依赖对象，就必须实现某个接口。这个接口提供一个方法，用来为其注入依赖对象。IoC Service Provider最终经过这些接口来了解应该为被注入对象注入什么依赖对象。

建立Person （被注入对象）要实现的接口

interface UserInject{
        void injectUser(User user);//这里必须 是被注入对象依赖的对象
    }

Person 对象实现接口

 

class Person implements UserInject{ 
    private User user; public Person(){} 
    @Override 
    public void injectUser(User user)
    {
        this.user = user;//实现注入方法，外部经过此方法给此对象注入User对象
    }
}

 

外部调injectUser方法为Persion对象注入User对象，此即接口注入

三种注入方式的比较

  • 接口注入。从注入方式的使用上来讲，接口注入是如今不甚提倡的一种方式，基本处于“退役状态”。由于它强制被注入对象实现没必要要的接口，带有侵入性。而构造方法注入和setter方法注入则不须要如此。

  • 构造方法注入。这种注入方式的优势就是，对象在构造完成以后，即已进入就绪状态，能够 9立刻使用。缺点就是，当依赖对象比较多的时候，构造方法的参数列表会比较长。而经过反射构造对象的时候，对相同类型的参数的处理会比较困难，维护和使用上也比较麻烦。并且在Java中，构造方法没法被继承，没法设置默认值。对于非必须的依赖处理，可能须要引入多个构造方法，而参数数量的变更可能形成维护上的不便。

  • setter方法注入。由于方法能够命名，因此setter方法注入在描述性上要比构造方法注入好一些。 另外，setter方法能够被继承，容许设置默认值，并且有良好的IDE支持。缺点固然就是对象没法在构造完成后立刻进入就绪状态。

    综上所述，构造方法注入和setter方法注入由于其侵入性较弱，且易于理解和使用，因此是如今使用最多的注入方式；而接口注入由于侵入性较强，近年来已经不流行了。

 

2、源码分析

在学习spring的具体配置以前，先了解下源码的基本结构。上一篇的测试代码

ApplicationContext ctx=new ClassPathXmlApplicationContext("META-INF/applicationContext.xml");
  //获取bean的实例
HelloWorld t=(HelloWorld) ctx.getBean("hello");

咱们大体分析下过程：

  1. 经过Resource对象加载配置文件

  2. 解析配置文件,获得bean

  3. 解析bean,id做为bean的名字,class用于反射获得bean的实例(Class.forName(className));

  4. 调用getBean的时候,从容器中返回对象实例。

固然这只是简单的理解，IOC核心内容是beanFactory与ApplicationContext

BeanFactory

BeanFactory 是 Spring 的“心脏”。它就是 Spring IoC 容器的真面目。Spring 使用 BeanFactory 来实例化、配置和管理 Bean，BeanFactory有着庞大的继承、实现体系，有众多的子接口、实现类。

  1. BeanFactory做为一个主接口不继承任何接口，暂且称为一级接口。

  2. 有3个子接口继承了它，进行功能上的加强。这3个子接口称为二级接口。

  3. ConfigurableBeanFactory能够被称为三级接口，对二级接口HierarchicalBeanFactory进行了再次加强，它还继承了另外一个外来的接口SingletonBeanRegistry

  4. ConfigurableListableBeanFactory是一个更强大的接口，继承了上述的全部接口，无所不包，称为四级接口。（这4级接口是BeanFactory的基本接口体系。继续，下面是继承关系的2个抽象类和2个实现类：）

  5. AbstractBeanFactory做为一个抽象类，实现了三级接口ConfigurableBeanFactory大部分功能。

  6. AbstractAutowireCapableBeanFactory一样是抽象类，继承自AbstractBeanFactory，并额外实现了二级接口AutowireCapableBeanFactory

  7. DefaultListableBeanFactory继承自AbstractAutowireCapableBeanFactory，实现了最强大的四级接口ConfigurableListableBeanFactory，并实现了一个外来接口BeanDefinitionRegistry，它并不是抽象类。

  8. 最后是最强大的XmlBeanFactory，继承自DefaultListableBeanFactory，重写了一些功能，使本身更强大。

最基本的IOC容器接口BeanFactory

 

public interface BeanFactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的Bean区分开，就是说，若是一个FactoryBean的名字为a，那么，&a会获得那个Factory
     */
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    /*
     * 四个不一样形式的getBean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在IOC容器中获得bean实例   
    Objecpublic interface BeanFactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的Bean区分开，就是说，若是一个FactoryBean的名字为a，那么，&a会获得那个Factory
     */
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    /*
     * 四个不一样形式的getBean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在IOC容器中获得bean实例   
    Object getBean(String name) throws BeansException;
   //根据bean的名字和Class类型来获得bean实例，增长了类型安全验证机制。    
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;
    
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    // 是否存在
    boolean containsBean(String name); 
    // 是否为单实例
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> targetType)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;
    //获得bean实例的Class类型
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException; 

    String[] getAliases(String name);// 根据实例的名字获取实例的别名 getBean(String name) throws BeansException;
   //根据bean的名字和Class类型来获得bean实例，增长了类型安全验证机制。    
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;
    
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    // 是否存在
    boolean containsBean(String name); 
    // 是否为单实例
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> targetType)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;
    //获得bean实例的Class类型
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException; 

    String[] getAliases(String name);// 根据实例的名字获取实例的别名

 

BeanFactory接口只是作了最基本的定义，里面无论如何定义和加载，只关心如何获得对象，要知道如何获得对象，必须看具体的实现类，其中XmlBeanFactory就是针对最基本的ioc容器的实现。

 

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {
    private final XmlBeanDefinitionReader reader;

    public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
        this(resource, (BeanFactory)null);
    }

    public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
        super(parentBeanFactory);
        this.reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);
        this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
    }
}

 

使用：

 

//根据Xml配置文件建立Resource资源对象，该对象中包含了BeanDefinition的信息
 Resource resource = new ClassPathResource("META-INF/applicationContext.xml");
 //建立XmlBeanDefinitionReader读取器，用于载入BeanDefinition。之因此须要BeanFactory做为参数，是由于会将读取的信息回调配置给factory
 BeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory(resource);
 HelloWorld helloWorld = beanFactory.getBean("hello",HelloWorld.class);
 System.out.println(helloWorld.getInfo());

 

ApplicationContext

ApplicationContext是Spring提供的一个高级的IoC容器，它除了可以提供IoC容器的基本功能外，还为用户提供了如下的附加服务。

  1. 支持信息源，能够实现国际化。（实现MessageSource接口）

  2. 访问资源。(实现ResourcePatternResolver接口)

  3. 支持应用事件。(实现ApplicationEventPublisher接口)

二者的区别

1.BeanFactroy采用的是延迟加载形式来注入Bean的，即只有在使用到某个Bean时(调用getBean())，才对该Bean进行加载实例化，这样，咱们就不能发现一些存在的Spring的配置问题。而ApplicationContext则相反，它是在容器启动时，一次性建立了全部的Bean。这样，在容器启动时，咱们就能够发现Spring中存在的配置错误。 相对于基本的BeanFactory，ApplicationContext 惟一的不足是占用内存空间。当应用程序配置Bean较多时，程序启动较慢。

BeanFacotry延迟加载,若是Bean的某一个属性没有注入，BeanFacotry加载后，直至第一次使用调用getBean方法才会抛出异常；而ApplicationContext则在初始化自身是检验，这样有利于检查所依赖属性是否注入；因此一般状况下咱们选择使用 ApplicationContext。 应用上下文则会在上下文启动后预载入全部的单实例Bean。经过预载入单实例bean ,确保当你须要的时候，你就不用等待，由于它们已经建立好了。

2.BeanFactory和ApplicationContext都支持BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor的使用，但二者之间的区别是：BeanFactory须要手动注册，而ApplicationContext则是自动注册。（Applicationcontext比 beanFactory 加入了一些更好使用的功能。并且 beanFactory 的许多功能须要经过编程实现而 Applicationcontext 能够经过配置实现。好比后处理 bean ， Applicationcontext 直接配置在配置文件便可而 beanFactory 这要在代码中显示的写出来才能够被容器识别。 ）

3.beanFactory主要是面对与 spring 框架的基础设施，面对 spring 本身。而 Applicationcontex 主要面对与 spring 使用的开发者。基本都会使用 Applicationcontex 并不是 beanFactory 。

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