控制反转IoC与依赖注入DI

概念

提到Spring首先想到的肯定是Spring的IoC容器了。在了解Spring的用法之前我们必须了解什么是控制反转IoC和依赖注入DI。

控制反转（Inversion of Control）是面向对象编程中的一种设计原则，它建议将不需要的职责移出类，让类专注于核心职责，从而提供松散耦合，提高优化软件程序设计。

简单一点来说，我原来需要一个对象需要自己手动去new，我必须知道哪些类实现了相应的接口，而有了控制反转，我只需要向框架的容器要一个，由它实现装配，对对象组件的控制权也就由代码转移到了外部容器。

控制反转有多种实现方式：

  • 依赖注入（Dependency Injection）
  • 依赖查找（Dependency Lookup）

其中依赖查找又可以分为依赖拖拽和上下文依赖查找。

依赖注入

我们这里主要来探讨依赖注入，它的基本原则是应用组件不应该负责查找资源或者其他依赖对象，配置对象的工作由IoC容器负责，即组件不做定位查询，只提供常规的Java方法让容器去决定依赖关系。

Spring实现DI有四种方式：构造器注入、setter注入、接口注入和属性注入。接口注入Spring3.x的特性，Spring4.x已经被废弃掉了，我们就着重探讨另外三者。

我们还是在原来的test1项目上进行演示。首先，我们创建一个接口，其名称ITest。

我们在接口中声明一个方法void say()。

package top.cairbin.test1;

public interface ITest {
    void say();
}

接下来我们定义一个实现ITest接口的类Test。这里不给出操作图片，请仿照之前的自行创建一个Test.java文件，下文同理。

package top.cairbin.test1;

public class Test implements ITest{
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("Hi");
    }
}

我们创建一个调用者类User，它需要一个实现了ITest接口的对象。

package top.cairbin.test1;

public class User {
    private ITest test;
    
    public void testSay() {
        test.say();
    }
}

我们尝试在App中去实例化这个对象并调用void testSay()这个方法。

package top.cairbin.test1;

public class App 
{
    public static void main( String[] args )
    {
        User user = new User();
        user.testSay();
    }
}

接下来运行，发现了一堆报错。这很显然，因为我们没有给定User类中对应ITest类型的属性的实现。

我们接下来尝试使用依赖注入来解决这个报错。

先创建一个与src平级的文件夹，名称叫做resources

然后对这个文件夹右键，点击Build Path里的Use as Source Folder

我们要告诉IoC容器谁实现了ITest接口，于是我们在resources目录下创建一个AppCtx.xml文件。

在文件中写入如下内容

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    
    <bean id="test" class="top.cairbin.test1.Test"></bean>
    
</beans>

我们还要告诉Spring去加载这个xml配置文件，于是在App类中（注意新引入的两个包）

package top.cairbin.test1;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class App 
{
    public static void main( String[] args )
    {
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("AppCtx.xml");
        User user = (User)applicationContext.getBean("user");
        user.testSay();
    }
}

构造器注入

构造器注入是SpringFramework推荐的一种方式，它要求提供有参数的构造方法。

我们对类User进行改造

package top.cairbin.test1;

public class User {
    private final ITest test;
    
    public User(ITest test) {
        this.test = test;
    }
    
    public void testSay() {
        test.say();
    }
}

然后修改AppCtx.xml，告诉Spring类User构造器对应的参数

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    
    <bean id="test" class="top.cairbin.test1.Test"></bean>
    <bean id="user" class="top.cairbin.test1.User">
        <constructor-arg ref="test"></constructor-arg>
    </bean>
    
</beans>

在这个xml文件中，我们告诉Spring类User构造器所需参数类型。这里的user对应top.cairbin.test1.User，而且与Main函数中的getBean("user")参数一致。

点击运行，发现控制台能够正常输出了

Setter注入

类User内容

package top.cairbin.test1;

public class User {
    private ITest test;
    
    public void setTest(ITest test) {
        this.test = test;
    }
    
    public void testSay() {
        test.say();
    }

}

AppCtx.xml内容

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    
    <bean id="test" class="top.cairbin.test1.Test"></bean>
    <bean id="user" class="top.cairbin.test1.User">
        <property name="test" ref="test"/>
    </bean>
    
</beans>

属性注入

属性注入，又或者说是字段注入，实际上并不是新的注入类型，它实际上通过注解实现，底层利用反射机制来设置值。

我们在AppCtx.xml文件中修改内容如下

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    
    <bean id="test" class="top.cairbin.test1.Test"></bean>
    <bean id="user" class="top.cairbin.test1.User" autowire="byName">
    </bean>
    
</beans>

然后修改User类，给属性加一个注解@Autowired并设置一个public void setTest(ITest test)方法。

package top.cairbin.test1;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

public class User {
    @Autowired
    private ITest test;
    
    public void setTest(ITest test) {
        this.test = test;
    }

    public void testSay() {
        test.say();
    }
}

点击运行按钮我们能看到控制台能够正常输出。

属性注入与自动扫描

我们想扔掉讨厌的setter方法，并且不再写这么麻烦的XML文件，有一个好方法那就是自动扫描。

我们修改AppCtx.xml里开启自动扫描。

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    <context:component-scan base-package="top.cairbin.test1" />
</beans>

注意这里的base-package属性，为你要扫描的包！！！

然后将Test类注册为Bean，实际上就添加一个@Component注解

@Component
public class Test implements ITest{
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("Hi");
    }
}

同理，在User类上也添加一个@Component注解，在需要注入的字段上添加@Autowired注解

package top.cairbin.test1;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class User {
    @Autowired
    private ITest test;

    public void testSay() {
        test.say();
    }
}

保存后，点击运行就能看到控制台输出。

这里对@Component注解进行说明，它就相当于我们在AppCtx.xml里添加了一个<bean></bean>标签，其id为首字母小写的类名，例如类名为TestDi，则对应id就是testDi。

如果你想要自定义这个id，只需要这样写注解即可@Component("testDi")。

属性注入与其它注入混合使用

问题来了，当属性注入和其它注入方式混合使用会怎么样。

在Spring4.3之前，需要添加@Autowired注解在构造函数上；在Spring4.3之后，如果只存在一个构造函数，则不用添加@Autowired，如果存在多个构造函数，则必须指定哪个来注入以来项，即在上面添加@Autowired。

当属性注入与Setter注入同时使用时，例如下方代码：

public class Example {

    @Autowired
    private Bean1 bean1;
    
    @Autowired
    public void setBean1(Bean1 bean1) {
        this.bean1 = bean1;
    }  
}

Spring会优先使用Setter注入！！！

上述只是举例，在实际项目编写不要使用混合的注入方式，因为这会降低代码可读性！！

对比几种DI的方式

构造器注入

对于构造器注入，类的依赖关系在构造器中很明显，所有的依赖项在构造方法中，所以所有的依赖项都第一时间被注入到类中，且无法更改，即构造的对象是不可变的。

为什么Spring推荐这种方式？因为它可以使代码更健壮，可以防止空指针异常。

但是构造器注入也并不完美，它缺乏灵活性，不可能更改对象的依赖关系，在重构代码的时候比较麻烦。甚至有可能产生循环依赖。

Setter注入

Setter注入是一种灵活的方式，但是在多线程环境中可能变得不安全。另外Setter注入需要进行Null检查，否则可能报错，这影响了代码的健壮性。

属性注入

快速方便，与IoC容器耦合，但会带来额外的性能开销和兼容问题，同时也打破了封装这一特性，不利于面向对象编程。同时它也可能存在空指针异常，不利于代码的健壮性。

结束

本文到此结束，看完这一章你对依赖注入应该有了一个大致的了解，但是也应该会有很多疑问。Bean是什么？注解到底帮助我们实现了什么？我们将在下一节来探究这个问题。

最后修改：2024 年 04 月 01 日
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