IoC容器依赖注入模式

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📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

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IoC容器核心依赖注入实现模式

1. 构造器注入

构造器注入确保了对象在实例化过程中立即获得所有的依赖项，这在某些情况下可以防止依赖项为null。在Spring中，可以通过在类定义中提供依赖项类型的构造器来实现。例如，如果有一个UserService类，它需要一个UserRepository来获取用户数据，可以通过以下方式构造：

public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务方法
}

在这里，UserRepository的实例被传递给UserService的构造器，Spring容器在创建UserService时会自动注入UserRepository。

2. Setter注入

setter注入通过提供setter方法来设置属性值，是Java Bean规范的一部分。这种方式在对象创建之后，可以随时更改依赖项。在Spring中，可以通过定义一个setter方法来实现依赖注入：

public class UserService {
    private UserRepository userRepository;

    public void setUserRepository(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务方法
}

Spring容器会自动调用setter方法并注入相应的依赖项。

3. 字段注入

字段注入是最简单的注入方式，直接在类的字段中声明依赖项。Spring容器会在初始化Bean时自动注入字段值：

public class UserService {
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    // 业务方法
}

使用@Autowired注解，Spring容器会自动注入UserRepository。

4. 方法注入

方法注入是在对象的方法中注入依赖项，这种方法不如构造器注入和setter注入常见，但它可以用于注入一些复杂的依赖项或延迟注入。在Spring中，可以使用@Inject注解或实现javax.inject.Injectable接口来注入方法参数：

public class UserService {
    private UserRepository userRepository;

    @Inject
    public void init(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务方法
}

Spring容器会自动调用init方法并注入UserRepository。

5. 组件扫描机制

组件扫描允许Spring容器自动检测并注册具有特定注解的类。例如，可以使用@Component注解标记一个类为组件，Spring容器会自动检测并注册这个类：

@Component
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {
    // 实现细节
}

这样，Spring容器就会自动将UserRepositoryImpl注册为Bean。

6. Bean作用域

Bean作用域定义了Spring容器中Bean的实例化和生命周期管理。Spring提供了多种作用域，如单例（Singleton）和原型（Prototype）。单例作用域是默认的，表示一个类只有一个实例，而原型作用域表示每次请求都会创建一个新的实例。

7. 条件化配置（@Conditional）

条件化配置允许根据特定的条件创建Bean。例如，可以使用@ConditionalOnProperty注解来创建一个仅在特定属性值存在时才创建的Bean：

@Component
@ConditionalOnProperty(name = "app.env", havingValue = "production")
public class ProductionBean {
    // 特定于生产环境的Bean
}

AOP技术体系

1. 代理模式实现

AOP通过代理模式实现，代理可以是JDK动态代理或CGLIB代理。JDK动态代理仅适用于实现了至少一个接口的类，而CGLIB代理适用于没有实现接口的类。

2. JDK动态代理

JDK动态代理通过实现java.lang.reflect.Proxy类来创建代理。代理对象将拦截目标对象的方法调用，并可以在这些调用前后执行额外的逻辑。

3. CGLIB代理

CGLIB代理通过生成目标类的子类来实现，子类将重写目标类的方法以执行额外的逻辑。CGLIB提供了更高的灵活性，因为可以拦截所有的方法调用。

4. 切点表达式语法

切点表达式定义了AOP中的切点，Spring提供了丰富的语法来定义切点，例如：

execution(* com.example.service.*.*(..))

这个表达式匹配com.example.service包下所有以service结尾的方法。

5. 通知类型

通知类型定义了AOP中的执行逻辑，如前置通知、后置通知等。Spring提供了多种通知类型，可以针对不同的场景选择合适的类型。

6. AOP应用场景

AOP广泛应用于日志记录、性能监控、事务管理等场景。例如，在日志管理中，可以使用AOP记录所有方法调用的日志。

数据持久化

1. JDBC模板

JDBC模板通过简化JDBC操作来减少代码量。例如，可以使用JdbcTemplate类执行SQL查询并自动处理异常。

2. 事务管理

事务管理确保数据的一致性。在Spring中，可以通过声明式事务或编程式事务来实现。声明式事务使用@Transactional注解，编程式事务使用TransactionTemplate。

3. 声明式事务编程

使用@Transactional注解可以简化事务管理。例如：

@Transactional
public void updateData() {
    // 业务逻辑
}

如果业务逻辑成功执行，事务将自动提交；如果抛出异常，事务将回滚。

4. 编程式事务

编程式事务需要编写更多的代码来管理事务。例如，使用TransactionTemplate：

TransactionTemplate transactionTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);
transactionTemplate.execute(status -> {
    // 业务逻辑
    return null;
});

5. ORM集成

ORM框架如Hibernate和JPA提供了一种将对象映射到数据库表的方法。Spring框架集成了这些ORM框架，允许使用这些框架进行数据持久化。

6. 会话管理

会话管理涉及管理数据库连接和事务。Spring提供了SessionFactory和EntityManagerFactory来管理会话。

7. JPA规范实现

JPA规范定义了对象关系映射的接口和约定。Spring Data JPA是一个基于JPA规范的数据访问框架，提供了许多内置的repository实现。

8. 多数据源配置

多数据源配置允许应用程序连接到多个数据库。Spring使用AbstractRoutingDataSource来路由请求到正确的数据源。

Web开发体系

1. MVC架构

MVC架构将Web应用程序分为模型、视图和控制器。Spring MVC遵循这种架构，提供了控制器、视图解析器和模型等组件。

2. 控制器

控制器处理用户请求并返回响应。Spring使用@Controller注解来标识控制器类。

3. 视图解析

视图解析器将控制器返回的模型数据传递给视图。Spring支持多种视图解析技术，如JSP、Thymeleaf等。

4. 数据绑定

数据绑定将用户输入的数据绑定到Java对象。Spring提供了强大的数据绑定功能，支持自定义类型转换器。

5. RESTful支持

RESTful支持允许开发者创建遵循RESTful原则的API。Spring使用@RestController和@RequestMapping等注解来实现RESTful API。

6. 异常处理机制

异常处理机制允许开发者捕获和处理Web应用程序中的异常。Spring使用@ExceptionHandler注解来定义异常处理方法。

7. 文件上传下载

Spring框架提供了MultipartFile接口和FileUpload类来处理文件上传和下载。

安全框架

1. 认证流程

认证流程验证用户身份。Spring框架支持多种认证方式，如基于表单、基于令牌等。

2. 授权模型

授权模型限制用户访问资源。Spring框架支持基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC）。

3. CSRF防护

CSRF防护防止跨站请求伪造攻击。Spring框架提供了CSRF防护机制。

4. OAuth2集成

OAuth2允许第三方应用访问用户资源。Spring框架提供了OAuth2认证服务器和客户端支持。

5. 方法级安全

方法级安全根据方法上的注解控制用户访问资源。Spring框架提供了@PreAuthorize和@PostAuthorize等注解。

高级特性

1. 事件发布/监听机制

事件发布/监听机制允许将事件发布给监听器。Spring提供了ApplicationEvent类和ApplicationListener接口。

2. SpEL表达式

SpEL表达式在运行时计算值。Spring框架支持SpEL表达式，用于动态配置和数据绑定。

3. 响应式编程（WebFlux）

响应式编程处理异步、非阻塞事件。Spring框架提供了WebFlux框架，支持响应式编程。

4. 测试框架集成

Spring框架集成了JUnit、Mockito等测试框架，方便进行单元测试和集成测试。

5. 缓存抽象

缓存抽象将缓存操作封装起来，支持多种缓存实现，如EhCache、Redis等。

Spring Boot生态

1. 自动配置原理

Spring Boot通过分析项目依赖来自动配置Spring框架和第三方库。

2. Starter机制

Starter将常用的依赖打包成一个模块，方便开发者使用。

3. Actuator监控

Actuator提供应用程序的运行状态、配置信息、日志等监控功能。

4. 配置文件体系

Spring Boot提供多种配置文件，如application.properties和application.yml，用于配置应用程序属性和配置信息。

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