通俗理解IOC和DI

于 2024-08-16 23:59:18 发布
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分类专栏： JavaWeb从入门到精通 文章标签： IOC DI
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前言

先简单感受一下什么是IOC
控制反转（Inversion of Control，简称 IoC）是一种设计思想，主要用于解耦软件组件之间的依赖关系。在Java开发中，IoC容器通常负责管理对象的生命周期和依赖关系。

简单来说，IoC的核心思想就是将程序中的控制权“反转”给外部容器，让这个容器来管理各个组件之间的依赖关系，而不是由组件自己来管理这些依赖。

下面通过一个简单的例子来说明IoC的概念：

没有使用IoC的情况

假设我们有一个CoffeeMaker类，它需要一个CoffeeBean实例来制作咖啡。

public class CoffeeMaker {
    private CoffeeBean coffeeBean;

    public CoffeeMaker() {
        this.coffeeBean = new CoffeeBean(); // CoffeeMaker自己创建依赖
    }

    public void makeCoffee() {
        System.out.println("Making coffee with " + coffeeBean);
    }
}

在这个例子中，CoffeeMaker类自己负责创建CoffeeBean实例，这导致了CoffeeMaker类和CoffeeBean类之间紧密耦合。

使用IoC的情况

现在我们引入一个IoC容器，比如Spring框架，来管理依赖关系。

public class CoffeeMaker {
    private CoffeeBean coffeeBean;

    public CoffeeMaker(CoffeeBean coffeeBean) { // 依赖注入
        this.coffeeBean = coffeeBean;
    }

    public void makeCoffee() {
        System.out.println("Making coffee with " + coffeeBean);
    }
}

在这个例子中，CoffeeMaker不再负责创建CoffeeBean实例，而是通过构造函数接收一个已经存在的CoffeeBean实例。这样，CoffeeMaker和CoffeeBean之间的耦合被降低了。

IoC容器的作用

IoC容器（如Spring框架）会负责创建CoffeeBean实例，并将其注入到CoffeeMaker中。

// 假设这是Spring框架的一部分
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
CoffeeMaker coffeeMaker = (CoffeeMaker) context.getBean("coffeeMaker");
coffeeMaker.makeCoffee();

在配置文件applicationContext.xml中，定义了如何创建CoffeeBean和CoffeeMaker以及它们之间的依赖关系。

通过这种方式，IoC帮助我们减少了代码间的耦合度，使得代码更加模块化和易于维护。

好了，至此我们对IOC有了一个初步的认识。接下来我们更细致的角度来理解IOC。

上一篇博客 介绍分层的思想，接下来我们先了解一下解耦思想。

耦合问题

首先需要了解软件开发涉及到的两个概念：内聚和耦合。

  • 内聚：软件中各个功能模块内部的功能联系。

  • 耦合：衡量软件中各个层/模块之间的依赖、关联的程度。

软件设计原则：高内聚低耦合。

高内聚指的是：一个模块中各个元素之间的联系的紧密程度，如果各个元素(语句、程序段)之间的联系程度越高，则内聚性越高，即 “高内聚”。
低耦合指的是：软件中各个层、模块之间的依赖关联程序越低越好。

程序中高内聚的体现：

  • EmpServiceA类中只编写了和员工相关的逻辑处理代码
    在这里插入图片描述

程序中耦合代码的体现：

  • 把业务类变为EmpServiceB时，需要修改controller层中的代码
    在这里插入图片描述
    高内聚、低耦合的目的是使程序模块的可重用性、移植性大大增强。
    在这里插入图片描述

解耦思路

之前我们在编写代码时，需要什么对象，就直接new一个就可以了。 这种做法呢，层与层之间代码就耦合了，当service层的实现变了之后， 我们还需要修改controller层的代码。

在这里插入图片描述

那应该怎么解耦呢？

  • 首先不能在EmpController中使用new对象。代码如下：
    在这里插入图片描述

  • 此时，就存在另一个问题了，不能new，就意味着没有业务层对象（程序运行就报错），怎么办呢？
    我们的解决思路是：

    • 提供一个容器，容器中存储一些对象(例：EmpService对象)
    • controller程序从容器中获取EmpService类型的对象

我们想要实现上述解耦操作，就涉及到Spring中的两个核心概念：

  • 控制反转： Inversion Of Control，简称IOC。对象的创建控制权由程序自身转移到外部（容器），这种思想称为控制反转。

    对象的创建权由程序员主动创建转移到容器(由容器创建、管理对象)。这个容器称为：IOC容器或Spring容器

  • 依赖注入： Dependency Injection，简称DI。容器为应用程序提供运行时，所依赖的资源，称之为依赖注入。

    程序运行时需要某个资源，此时容器就为其提供这个资源。

    例：EmpController程序运行时需要EmpService对象，Spring容器就为其提供并注入EmpService对象

IOC容器中创建、管理的对象，称之为：bean对象

IOC&DI

上面我们引出了Spring中IOC和DI的基本概念，下面我们就来具体学习下IOC和DI的代码实现。

  1. IOC&DI入门
    任务：完成Controller层、Service层、Dao层的代码解耦
    思路：

    （1）删除Controller层、Service层中new对象的代码
    （2）Service层及Dao层的实现类，交给IOC容器管理
    （3）为Controller及Service注入运行时依赖的对象

    • Controller程序中注入依赖的Service层对象
    • Service程序中注入依赖的Dao层对象

第1步：删除Controller层、Service层中new对象的代码
在这里插入图片描述

第2步：Service层及Dao层的实现类，交给IOC容器管理

  • 使用Spring提供的注解：@Component ，就可以实现类交给IOC容器管理
    在这里插入图片描述

第3步：为Controller及Service注入运行时依赖的对象

  • 使用Spring提供的注解：@Autowired ，就可以实现程序运行时IOC容器自动注入需要的依赖对象
    在这里插入图片描述

完整的三层代码：

  • Controller层：

    @RestController
public class EmpController {

    @Autowired //运行时,从IOC容器中获取该类型对象,赋值给该变量
    private EmpService empService ;

    @RequestMapping("/listEmp")
    public Result list(){
        //1. 调用service, 获取数据
        List<Emp> empList = empService.listEmp();

        //3. 响应数据
        return Result.success(empList);
    }
}

  • Service层：

    @Component //将当前对象交给IOC容器管理,成为IOC容器的bean
public class EmpServiceA implements EmpService {

    @Autowired //运行时,从IOC容器中获取该类型对象,赋值给该变量
    private EmpDao empDao ;

    @Override
    public List<Emp> listEmp() {
        //1. 调用dao, 获取数据
        List<Emp> empList = empDao.listEmp();

        //2. 对数据进行转换处理 - gender, job
        empList.stream().forEach(emp -> {
            //处理 gender 1: 男, 2: 女
            String gender = emp.getGender();
            if("1".equals(gender)){
                emp.setGender("男");
            }else if("2".equals(gender)){
                emp.setGender("女");
            }

            //处理job - 1: 讲师, 2: 班主任 , 3: 就业指导
            String job = emp.getJob();
            if("1".equals(job)){
                emp.setJob("讲师");
            }else if("2".equals(job)){
                emp.setJob("班主任");
            }else if("3".equals(job)){
                emp.setJob("就业指导");
            }
        });
        return empList;
    }
}

  • Dao层：

    @Component //将当前对象交给IOC容器管理,成为IOC容器的bean
public class EmpDaoA implements EmpDao {
    @Override
    public List<Emp> listEmp() {
        //1. 加载并解析emp.xml
        String file = this.getClass().getClassLoader().getResource("emp.xml").getFile();
        System.out.println(file);
        List<Emp> empList = XmlParserUtils.parse(file, Emp.class);
        return empList;
    }
}

运行测试：

  • 启动SpringBoot引导类，打开浏览器，输入：http://localhost:8080/emp.html
    在这里插入图片描述

IOC详解

通过IOC和DI的入门程序呢，我们已经基本了解了IOC和DI的基础操作。接下来呢，我们学习下IOC控制反转和DI依赖注入的细节。

  1. bean的声明
    前面我们提到IOC控制反转，就是将对象的控制权交给Spring的IOC容器，由IOC容器创建及管理对象。IOC容器创建的对象称为bean对象。

在之前的入门案例中，要把某个对象交给IOC容器管理，需要在类上添加一个注解：@Component

而Spring框架为了更好的标识web应用程序开发当中，bean对象到底归属于哪一层，又提供了@Component的衍生注解：

  • @Controller （标注在控制层类上）
  • @Service （标注在业务层类上）
  • @Repository （标注在数据访问层类上）

修改入门案例代码：

  • Controller层：
@RestController  //@RestController = @Controller + @ResponseBody
public class EmpController {

    @Autowired //运行时,从IOC容器中获取该类型对象,赋值给该变量
    private EmpService empService ;

    @RequestMapping("/listEmp")
    public Result list(){
        //1. 调用service, 获取数据
        List<Emp> empList = empService.listEmp();

        //3. 响应数据
        return Result.success(empList);
    }
}
  • Service层：
@Service
public class EmpServiceA implements EmpService {

    @Autowired //运行时,从IOC容器中获取该类型对象,赋值给该变量
    private EmpDao empDao ;

    @Override
    public List<Emp> listEmp() {
        //1. 调用dao, 获取数据
        List<Emp> empList = empDao.listEmp();

        //2. 对数据进行转换处理 - gender, job
        empList.stream().forEach(emp -> {
            //处理 gender 1: 男, 2: 女
            String gender = emp.getGender();
            if("1".equals(gender)){
                emp.setGender("男");
            }else if("2".equals(gender)){
                emp.setGender("女");
            }

            //处理job - 1: 讲师, 2: 班主任 , 3: 就业指导
            String job = emp.getJob();
            if("1".equals(job)){
                emp.setJob("讲师");
            }else if("2".equals(job)){
                emp.setJob("班主任");
            }else if("3".equals(job)){
                emp.setJob("就业指导");
            }
        });
        return empList;
    }
}
  • Dao层：
@Repository
public class EmpDaoA implements EmpDao {
    @Override
    public List<Emp> listEmp() {
        //1. 加载并解析emp.xml
        String file = this.getClass().getClassLoader().getResource("emp.xml").getFile();
        System.out.println(file);
        List<Emp> empList = XmlParserUtils.parse(file, Emp.class);
        return empList;
    }
}

要把某个对象交给IOC容器管理，需要在对应的类上加上如下注解之一：

注解说明位置
@Controller@Component的衍生注解标注在控制器类上
@Service@Component的衍生注解标注在业务类上
@Repository@Component的衍生注解标注在数据访问类上（由于与mybatis整合，用的少）
@Component声明bean的基础注解不属于以上三类时，用此注解

在这里插入图片描述

在IOC容器中，每一个Bean都有一个属于自己的名字，可以通过注解的value属性指定bean的名字。如果没有指定，默认为类名首字母小写。
在这里插入图片描述

注意事项:

  • 声明bean的时候，可以通过value属性指定bean的名字，如果没有指定，默认为类名首字母小写。
  • 使用以上四个注解都可以声明bean，但是在springboot集成web开发中，声明控制器bean只能用@Controller。
  1. 组件扫描
    问题：使用前面学习的四个注解声明的bean，一定会生效吗？

答案：不一定。（原因：bean想要生效，还需要被组件扫描）

使用四大注解声明的bean，要想生效，还需要被组件扫描注解@ComponentScan扫描
在这里插入图片描述
推荐做法（如下图）：

  • 将我们定义的controller，service，dao这些包呢，都放在引导类所在包com.itheima的子包下，这样我们定义的bean就会被自动的扫描到
    在这里插入图片描述

DI详解

依赖注入，是指IOC容器要为应用程序去提供运行时所依赖的资源，而资源指的就是对象。

在入门程序案例中，我们使用了@Autowired这个注解，完成了依赖注入的操作，而这个Autowired翻译过来叫：自动装配。

@Autowired注解，默认是按照类型进行自动装配的（去IOC容器中找某个类型的对象，然后完成注入操作）

入门程序举例：在EmpController运行的时候，就要到IOC容器当中去查找EmpService这个类型的对象，而我们的IOC容器中刚好有一个EmpService这个类型的对象，所以就找到了这个类型的对象完成注入操作。

那如果在IOC容器中，存在多个相同类型的bean对象，会出现什么情况呢？
在这里插入图片描述

  • 程序运行会报错
    在这里插入图片描述
    如何解决上述问题呢？Spring提供了以下几种解决方案：

  • @Primary

  • @Qualifier

  • @Resource

使用@Primary注解：当存在多个相同类型的Bean注入时，加上@Primary注解，来确定默认的实现。
在这里插入图片描述
使用@Qualifier注解：指定当前要注入的bean对象。 在@Qualifier的value属性中，指定注入的bean的名称。

  • @Qualifier注解不能单独使用，必须配合@Autowired使用
    在这里插入图片描述

使用@Resource注解：是按照bean的名称进行注入。通过name属性指定要注入的bean的名称。
在这里插入图片描述

面试题 ： @Autowird 与 @Resource的区别

  • @Autowired 是spring框架提供的注解，而@Resource是JDK提供的注解
  • @Autowired 默认是按照类型注入，而@Resource是按照名称注入

总结

IoC的核心思想就是将程序中的控制权“反转”给外部容器，让这个容器来管理各个组件之间的依赖关系，而不是由组件自己来管理这些依赖。

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