Spring框架底层原理-IoC

1、概述

• Spring是一个轻量级的开源JavaEE框架
• Spring能够解决企业应用开发的复杂性
• Spring两大核心部分：IoC和AOP
• 特色：
  • 方便解耦，简化开发
  • AOP编程支持
  • 方便程序测试
  • 方便和其余框架整合
  • 方便事务操做
  • 下降API开发难度

IoC和AOP是Spring的核心，我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，先来说述IoC，下篇文章将讲述AOP

2、IoC解耦推导

咱们都知道，IoC是控制反转，通俗讲就是把对象建立和对象之间的调用交给Spring管理，经过简单的xml配置就能够建立和调用对象，其主要目的就是解耦，下降代码之间的耦合度，我们就从传统方式到IoC来一步一步讲述怎样把耦合度降到最低。

所谓解耦就是下降类之间的依赖和方法之间的依赖

1. 传统直接调用对象

在咱们传统的开发方式中，是直接采起new对象的方式建立对象，常常能够看到service调用dao这样的代码，若是是直接调用，咱们来看看是怎么样子的，建立UserService和UserDao ，经过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();
    }
}
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在上面的代码中，是最传统的调用方式，经过service调用dao，能够获得咱们想要的结果，打印出：“I am userDao1”，可是，忽然，产品经理想要UserDao2一个新的类也能够在UserService中进行调用，这个时候，就须要将代码改成以下：

// 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();
    }
}
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能够看到，咱们不只要新建一个UserDao2类，还须要修改UserService中的代码，万一，忽然，产品经理想把UserDao三、UserDao四、UserDao5.....这样具备相同功能的类也在userService中做为参数进行调用，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类具备一种很强的联系，咱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，所以咱们须要解耦，首先想到的即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，而后去实现这个接口，再进行调用，以下：

// 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();
    }
}
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在上面的代码中，咱们能够看到，UserService类中getUser方法参数能够是UserDao1类型的，也能够是UserDao2类型的，不像以前的代码，只能是指定的UserDao。这时，UserService和UserDao一、UserDao2联系的就没那么紧密了，这是一种弱耦合关系，经过接口来进行解耦。

可是仔细查看上面的代码，你会发现，接口和实现类之间仍是存在强耦合关系，在面向接口编程中，咱们经常会看到相似这样的代码：

UserDao userDao = new UserDaoImpl1();
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假设如今不用这个UserDaoImpl1了，而改用UserDao的另外一个实现类UserDaoImpl2，代码就要改成以下：

UserDao userDao = new UserDaoImpl2();
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这样也就是接口和实现类出现了耦合，为了进一步解耦，咱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一样规格(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全部的建立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，实现类必需要从工厂中取出来。对工厂模式有疑问的能够参考我以前的文章：Java 中设计模式 之 工厂模式

而要使用工厂模式进行解耦，咱们须要先将建立对象交给工厂类：

// 工厂类
public class BeanFactory {
    // 建立并返回UserDaoImpl1
    public static UserDao getUserDao1(){
        return new UserDaoImpl1();
    }

    // 建立并返回UserDaoImpl2
    public static UserDao getUserDao2(){
        return new UserDaoImpl2();
    }
}
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将建立对象交给工厂类，调用关系就转变为以下：

UserDao userDao = new UserDaoImpl1();  ===>  UserDao userDao1 = BeanFactory.getUserDao1();
UserDao userDao = new UserDaoImpl2();  ===>  UserDao userDao2 = BeanFactory.getUserDao2();
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这样一来，咱们建立对象只须要调用工厂类BeanFactory中的方法便可，调用时不是直接经过接口，而是经过工厂类，将建立对象交给了工厂类，就下降了接口和实现类之间的耦合。

上面的方法虽然下降了接口和实现类之间的耦合度，可是，这样接口和工厂类之间就产生了耦合，为了再次解耦，咱们引入了反射+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">
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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();
    }
}
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能够看到，在这个工厂类中，并无直接像上面那样直接new对象，而是使用了xml解析和反射方式建立对象，分析以下：

• 经过xml解析获取对象中属性的值
• 经过反射获得字节码文件
• 经过字节码文件建立对象

这样的话若是咱们须要改UserDao的实现类的类型，咱们能够直接在配置文件中修改，就不须要修改代码，这就是IoC的解耦。

3、IoC 原理理解

如下部分是开涛这位技术牛人对Spring框架的IOC的理解，写得很是通俗易懂，原文地址：jinnianshilongnian.iteye.com/blog/141384…

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：

• 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）
• 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。

2. 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。

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”。

为了更好的理解，我找了一个例子：

一我的(Java实例，调用者)须要一把斧子(Java实例，被调用者)

在原始社会里，几乎没有社会分工；须要斧子的人(调用者)只能本身去磨一把斧子(被调用者)；对应情形为：Java程序里的调用者本身建立被调用者，一般采用new关键字调用构造器建立一个被调用者

进入工业社会，工厂出现了，斧子再也不由普通人完成，而在工厂里被生产出来，此时须要斧子的人(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，须要斧子的人甚至无须定位工厂，“坐等”社会提供便可；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须要的东西不是由你建立的，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