【Spring篇】IOC相关内容

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原创 2023-04-26 15:09:36 4.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Spring IoC源码学习：总览前言 Spring 作为现在最优秀的框架之一，被广泛的应用于 Java 项目中，但是大多数人都只知道如何使用，而不知其中的原理。对大多数人来说可能知道如何使用已经足够了，但是对于想提升自己的人来说，学习 Spring 的源码是一个不错的选择。在过去的几个月里，我利用空闲时间将 IoC 的相关源码学习了一下，按照老习惯准备整理成笔记，以博文的形式记录下来，供自己以后使用，也供其他网友参考。由于涉及... 阅读详情

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通过前面两个案例，我们已经学习了 bean 如何定义配置， DI 如何定义配置以及容器对象如何获取的内容，接下来主要是把这三块内容展开进行详细的讲解，深入的学习下这三部分的内容，首先是bean 基础配置。

一、bean基础配置

对于 bean 的配置中，主要会讲解 bean 基础配置 , bean 的别名配置 , bean的作用范围配置(重点) , 这三部分内容：

1.bean基础配置(id与class)

对于 bean 的基础配置，在前面的案例中已经使用过 :

 <bean id="" class=""/>

其中， bean 标签的功能、使用方式以及 id 和 class 属性的作用，我们通过一张图来描述下

这其中需要大家重点掌握的是:bean标签的id和class属性的使用。

思考：

class属性能不能写接口如BookDao的类全名呢?

答案肯定是不行，因为接口是没办法创建对象的。

2.bean的name属性

首先来看下别名的配置说

步骤1：配置别名

打开 spring 的配置文件 applicationContext.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!--name:为bean指定别名，别名可以有多个，使用逗号，分号，空格进行分隔-->
    <bean id="bookService" name="service service4 bookEbi" class="com.itheima.service.impl.BookServiceImpl">
        <property name="bookDao" ref="bookDao"/>
    </bean>

    <!--scope：为bean设置作用范围，可选值为单例singloton，非单例prototype-->
    <bean id="bookDao" name="dao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl" scope="prototype"/>
</beans>

说明 :Ebi 全称 Enterprise Business Interface ，翻译为企业业务接口

步骤 2: 根据名称容器中获取 bean 对象

public class AppForName {
    public static void main(String[] args) {

        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        BookService bookService = (BookService) ctx.getBean("service4");

        bookService.save();
    }
}

运行：

注意事项:

如果不存在,则会报错，如下:

获取bean无论是通过id还是name获取，如果无法获取到，将抛出异常 NoSuchBeanDefinitionException

3.bean作用范围scope配置

关于bean的作用范围是bean属性配置的一个重点内容。

看到这个作用范围，我们就得思考bean的作用范围是来控制bean哪块内容的? 我们先来看下bean作用范围的配置属性:

验证IOC容器中对象是否为单例

验证思路

同一个 bean 获取两次，将对象打印到控制台，看打印出的地址值是否一致。

具体实现

创建一个 AppForScope 的类，在其 main 方法中来验证

结论:默认情况下，Spring创建的bean对象都是单例的

配置bean为非单例

在Spring配置文件中，配置scope属性来实现bean的非单例创建

在Spring的配置文件中，修改<bean>的scope属性

将 scope 设置为 singleton

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!--name:为bean指定别名，别名可以有多个，使用逗号，分号，空格进行分隔-->
    <bean id="bookService" name="service service2 bookEbi" class="com.itheima.service.impl.BookServiceImpl">
        <property name="bookDao" ref="bookDao"/>
    </bean>

    <!--scope：为bean设置作用范围，可选值为单例singloton，非单例prototype-->
    <bean id="bookDao" name="dao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl"  scope="singleton"/>
</beans>

运行AppForScope，打印看结果：

将scope设置为prototype ：

结论，使用bean的scope属性可以控制bean的创建是否为单例：

singleton默认为单例
prototype为非单例

scope 使用后续思考

为什么 bean 默认为单例 ?

bean为单例的意思是在Spring的IOC容器中只会有该类的一个对象
bean对象只有一个就避免了对象的频繁创建与销毁，达到了bean对象的复用，性能高

bean 在容器中是单例的，会不会产生线程安全问题 ?

如果对象是有状态对象，即该对象有成员变量可以用来存储数据的，
因为所有请求线程共用一个bean对象，所以会存在线程安全问题。
如果对象是无状态对象，即该对象没有成员变量没有进行数据存储的，
因方法中的局部变量在方法调用完成后会被销毁，所以不会存在线程安全问题。

哪些 bean 对象适合交给容器进行管理 ?

表现层对象
业务层对象
数据层对象
工具对象

哪些bean对象不适合交给容器进行管理?

封装实例的域对象，因为会引发线程安全问题，所以不适合。

二、bean实例化

对象已经能交给 Spring 的 IOC 容器来创建了，但是容器是如何来创建对象的呢 ?

就需要研究下 bean 的实例化过程，在这块内容中主要解决两部分内容，分别是

bean是如何创建的
实例化bean的三种方式，构造方法,静态工厂和实例工厂

在讲解这三种创建方式之前，我们需要先确认一件事 :

bean 本质上就是对象，对象在 new 的时候会使用构造方法完成，那创建 bean 也是使用构造方法完成的。

基于这个知识点出发，我们来验证 spring 中 bean 的三种创建方式

1.构造方法实例化

步骤 1: 准备需要被创建的类

准备一个 BookDao 和 BookDaoImpl 类

public interface BookDao {
    public void save();
}

public class BookDaoImpl implements BookDao {

    public void save() {
        System.out.println("book dao save ...");
    }

}

步骤 2: 将类配置到 Spring 容器

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<bean id="bookDao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl"/>
</beans>

步骤 3: 编写运行程序

public class AppForInstanceBook {
    public static void main(String[] args) {

        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        BookDao bookDao = (BookDao) ctx.getBean("bookDao");

        bookDao.save();

    }
}

步骤 4: 类中提供构造函数测试

在 BookDaoImpl 类中添加一个无参构造函数，并打印一句话，方便观察结果。

public class BookDaoImpl implements BookDao {

    public BookDaoImpl() {
        System.out.println("book dao constructor is running ....");
    }

    public void save() {
        System.out.println("book dao save ...");
    }

}

运行程序，如果控制台有打印构造函数中的输出，说明 Spring 容器在创建对象的时候也走的是构造函数

步骤 5: 将构造函数改成 private 测试

运行程序，能执行成功 , 说明内部走的依然是构造函数 , 能访问到类中的私有构造方法 , 显而易见

Spring 底层用的是反射

步骤 6: 构造函数中添加一个参数测试

public class BookDaoImpl implements BookDao {

    private BookDaoImpl(int i) {
        System.out.println("book dao constructor is running ....");
    }

    public void save() {
        System.out.println("book dao save ...");
    }

}

运行程序，

程序会报错，说明 Spring 底层使用的是类的无参构造方法。

2.分析Spring的错误信息

接下来，我们主要研究下Spring的报错信息来学一学如阅读。

错误信息从下往上依次查看，因为上面的错误大都是对下面错误的一个包装，最核心错误是在最下面

Caused by: java.lang.NoSuchMethodException:

com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl. <init> ()

Caused by 翻译为引起，即出现错误的原因
java.lang.NoSuchMethodException:抛出的异常为没有这样的方法异常
com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl. <init> ():哪个类的哪个方法没有被找到导致的异常，<init> ()指定是类的构造方法，即该类的无参构造方法

如果最后一行错误获取不到错误信息，接下来查看第二层:

Exception in thread "main" org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Error creating bean with name 'bookDao' defined in class path resource [applicationContext.xml]: Instantiation of bean failed; nested exception is org.springframework.beans.BeanInstantiationException: Failed to instantiate [com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl]: No default constructor found; nested exception is java.lang.NoSuchMethodException: com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl.<init>()

nested:嵌套的意思，后面的异常内容和最底层的异常是一致的
BeanInstantiationException:翻译为bean实例化异常
No default constructor found:没有一个默认的构造函数被发现

3.静态工厂实例化

接下来研究Spring中的第二种bean的创建方式静态工厂实例化:

工厂方式创建bean

在讲这种方式之前，我们需要先回顾一个知识点是使用工厂来创建对象的方式 :

(1) 准备一个 OrderDao 和 OrderDaoImpl 类

public class OrderDaoImpl implements OrderDao {

    public void save() {
        System.out.println("order dao save ...");
    }
}

public interface OrderDao {
    public void save();
}

(2) 创建一个工厂类 OrderDaoFactory 并提供一个 静态方法

//静态工厂创建对象
public class OrderDaoFactory {
    public static OrderDao getOrderDao(){
        System.out.println("factory setup....");
        return new OrderDaoImpl();
    }
}

(3) 编写 AppForInstanceOrder 运行类，在类中通过工厂获取对象

public class AppForInstanceOrder {
    public static void main(String[] args) {
        //通过静态工厂创建对象
        OrderDao orderDao = OrderDaoFactory.getOrderDao();
        orderDao.save();



    }
}

如果代码中对象是通过上面的这种方式来创建的，如何将其交给Spring来管理呢?

静态工厂实例化

这就要用到 Spring 中的静态工厂实例化的知识了，具体实现步骤为 :

(1) 在 spring 的配置文件 application.properties 中添加以下内容 :

 <bean id="orderDao" class="com.itheima.factory.OrderDaoFactory" factory-method="getOrderDao"/>

class: 工厂类的类全名

factory-mehod: 具体工厂类中创建对象的方法名

对应关系如下图

(2)在AppForInstanceOrder运行类，使用从IOC容器中获取bean的方法进行运行测试

public class AppForInstanceOrder {
    public static void main(String[] args) {
        //通过静态工厂创建对象
//        OrderDao orderDao = OrderDaoFactory.getOrderDao();
//        orderDao.save();


        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        OrderDao orderDao = (OrderDao) ctx.getBean("orderDao");

        orderDao.save();

    }
}

4.实例工厂

接下来继续来研究Spring的第三种bean的创建方式实例工厂实例化:

环境准备

(1) 准备一个 UserDao 和 UserDaoImpl 类

public interface UserDao {
    public void save();
}

public class UserDaoImpl implements UserDao {

    public void save() {
        System.out.println("user dao save ...");
    }
}

(2) 创建一个工厂类 OrderDaoFactory 并提供一个普通方法，注意此处和静态工厂的工厂类不一样的

地方是方法不是静态方法

//实例工厂创建对象
public class UserDaoFactory {
    public UserDao getUserDao(){
        return new UserDaoImpl();
    }
}

(3) 编写 AppForInstanceUser 运行类，在类中通过工厂获取对象

public class AppForInstanceUser {
    public static void main(String[] args) {
        //创建实例工厂对象
        UserDaoFactory userDaoFactory = new UserDaoFactory();
        //通过实例工厂对象创建对象
        UserDao userDao = userDaoFactory.getUserDao();
        userDao.save();


    }
}

运行后，可以查看到结果

对于上面这种实例工厂的方式如何交给Spring管理呢?

实例工厂实例化

具体实现步骤为 :

(1) 在 spring 的配置文件中添加以下内容 :

<bean id="userFactory" class="com.itheima.factory.UserDaoFactory"/>
<bean id="userDao" factory-method="getUserDao" factory-bean="userFactory"/>

实例化工厂运行的顺序是 :

创建实例化工厂对象,对应的是第一行配置
调用对象中的方法来创建bean，对应的是第二行配置
factory-bean: 工厂的实例对象
factory-method:工厂对象中的具体创建对象的方法名 , 对应关系如下 :

factory-mehod:具体工厂类中创建对象的方法名

(2)在AppForInstanceUser运行类，使用从IOC容器中获取bean的方法进行运行测试

public class AppForInstanceUser {
    public static void main(String[] args) {


        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        UserDao userDao = (UserDao) ctx.getBean("userDao");

        userDao.save();

    }
}

实例工厂实例化的方式就已经介绍完了，配置的过程还是比较复杂，所以Spring为了简化这种配置方式就提供了一种叫FactoryBean的方式来简化开发。

5.FactoryBean

具体的使用步骤为 :

(1) 创建一个 UserDaoFactoryBean 的类，实现 FactoryBean 接口，重写接口的方法

//FactoryBean创建对象
public class UserDaoFactoryBean implements FactoryBean<UserDao> {
    //代替原始实例工厂中创建对象的方法
    public UserDao getObject() throws Exception {
        return new UserDaoImpl();
    }

    public Class<?> getObjectType() {
        return UserDao.class;
    }

}

(2) 在 Spring 的配置文件中进行配置

<bean id="userDao" class="com.itheima.factory.UserDaoFactoryBean"/>

(3)AppForInstanceUser 运行类不用做任何修改，直接运行

这种方式在 Spring 去整合其他框架的时候会被用到，所以这种方式需要大家理解掌握。

查看源码会发现， FactoryBean 接口其实会有三个方法，分别是 :

 getObject() throws Exception;

 Class<?> getObjectType();

 default boolean isSingleton() {
 return true;
 }

方法一 :getObject() ，被重写后，在方法中进行对象的创建并返回

方法二 :getObjectType(), 被重写后，主要返回的是被创建类的 Class 对象

方法三 : 没有被重写，因为它已经给了默认值，从方法名中可以看出其作用是设置对象是否为单例，默认true ，从意思上来看，我们猜想默认应该是单例，如何来验证呢 ?

思路很简单，就是从容器中获取该对象的多个值，打印到控制台，查看是否为同一个对象。

public class AppForInstanceUser {
    public static void main(String[] args) {


        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        UserDao userDao1 = (UserDao) ctx.getBean("userDao");
        UserDao userDao2 = (UserDao) ctx.getBean("userDao");
        System.out.println(userDao1);
        System.out.println(userDao2);
//        userDao.save();

    }
}

打印结果，如下 :

通过验证，会发现默认是单例，那如果想改成单例具体如何实现?

只需要将 isSingleton() 方法进行重写，修改返回为 false ，即可

public class UserDaoFactoryBean implements FactoryBean<UserDao> {


    public UserDao getObject() throws Exception {
        return new UserDaoImpl();
    }

    public Class<?> getObjectType() {
        return UserDao.class;
    }

    public boolean isSingleton() {
        return false;
    }
 


}

重新运行 AppForInstanceUser ，查看结果

从结果中可以看出现在已经是非单例了，但是一般情况下我们都会采用单例，也就是采用默认即可。所以isSingleton() 方法一般不需要进行重写。

三、bean的生命周期

关于 bean 的相关知识还有最后一个是 bean 的生命周期 , 对于生命周期，我们主要围绕着 bean 生命周期控制来讲解 :

首先理解下什么是生命周期 ?

从创建到消亡的完整过程,例如人从出生到死亡的整个过程就是一个生命周期。

bean 生命周期是什么 ?

bean对象从创建到销毁的整体过程。

构造方法 bean 生命周期控制是什么 ?

在bean创建后到销毁前做一些事情。

现在我们面临的问题是如何在 bean 的创建之后和销毁之前把我们需要添加的内容添加进去。

1.环境准备

项目结构：

(1)项目中添加BookDao、BookDaoImpl、BookService和BookServiceImpl类

public interface BookDao {
    public void save();
}

public class BookDaoImpl implements BookDao {
public void save() {
System.out.println("book dao save ...");
}
}

public class BookServiceImpl implements BookService{
private BookDao bookDao;
public void setBookDao(BookDao bookDao) {
this.bookDao = bookDao;
}
public void save() {
System.out.println("book service save ...");
bookDao.save();
}
}

(2)resources 下提供 spring 的配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<bean id="bookDao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl"/>
</beans>

(3) 编写 AppForLifeCycle 运行类，加载 Spring 的 IOC 容器，并从中获取对应的 bean 对象

public class AppForLifeCycle {
    public static void main( String[] args ) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        BookDao bookDao = (BookDao) ctx.getBean("bookDao");
        bookDao.save();

    }
}

2.生命周期设置

接下来，在上面这个环境中来为 BookDao 添加生命周期的控制方法，具体的控制有两个阶段 :

bean创建之后，想要添加内容，比如用来初始化需要用到资源
bean销毁之前，想要添加内容，比如用来释放用到的资源

步骤1:添加初始化和销毁方法

针对这两个阶段，我们在 BookDaoImpl 类中分别添加两个方法， 方法名任意

public class BookDaoImpl implements BookDao {
    public void save() {
        System.out.println("book dao save ...");
    }
    //表示bean初始化对应的操作
    public void init(){
        System.out.println("init...");
    }
    //表示bean销毁前对应的操作
    public void destory(){
        System.out.println("destory...");
    }

}

步骤2:配置生命周期

在配置文件添加配置，如下 :

  <bean id="bookDao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl" init-method="init" destroy-method="destory" ></bean>

运行程序

从结果中可以看出， init 方法执行了，但是 destroy 方法却未执行，这是为什么呢 ?

Spring的IOC容器是运行在JVM中
运行main方法后,JVM启动,Spring加载配置文件生成IOC容器,从容器获取bean对象，然后调方法执行
main方法执行完后，JVM退出，这个时候IOC容器中的bean还没有来得及销毁就已经结束了所以没有调用对应的destroy方法

知道了出现问题的原因，具体该如何解决呢 ?

3.close关闭容器

调用ctx的close()方法

public class AppForLifeCycle {
    public static void main( String[] args ) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        BookDao bookDao = (BookDao) ctx.getBean("bookDao");
        bookDao.save();
        ctx.close();
    }
}

运行程序，就能执行 destroy 方法的内容：

注册钩子关闭容器

在容器未关闭之前，提前设置好回调函数，让JVM在退出之前回调此函数来关闭容器
调用ctx的registerShutdownHook()方法

public class AppForLifeCycle {
    public static void main( String[] args ) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

        BookDao bookDao = (BookDao) ctx.getBean("bookDao");
        bookDao.save();
//        注册关闭钩子函数，在虚拟机退出之前回调此函数，关闭容器
        ctx.registerShutdownHook();

    }
}

两种方式介绍完后， close 和 registerShutdownHook 选哪个 ?

相同点 : 这两种都能用来关闭容器

不同点 :close() 是在调用的时候关闭， registerShutdownHook() 是在 JVM 退出前调用关闭。

分析上面的实现过程，会发现添加初始化和销毁方法，即需要编码也需要配置，实现起来步骤比较多也比较乱。

Spring 提供了两个接口来完成生命周期的控制，好处是可以不用再进行配置 init - method 和destroy- method

接下来在 BookServiceImpl 完成这两个接口的使用 :

修改BookServiceImpl 类，添加两个接口 InitializingBean ， DisposableBean 并实现接口中的

两个方法 afterPropertiesSet 和 destroy

public class BookServiceImpl implements BookService,InitializingBean,DisposableBean
{
    private BookDao bookDao;

    public void setBookDao(BookDao bookDao) {
        System.out.println("set .....");
        this.bookDao = bookDao;
    }

    public void save() {
        System.out.println("book service save ...");
        bookDao.save();
    }

    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("service destroy");
    }

    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("service init");
    }
}

pox.xml:

  <bean id="bookDao" class="com.itheima.dao.impl.BookDaoImpl" init-method="init" destroy-method="destory"/>

    <bean id="bookService" class="com.itheima.service.impl.BookServiceImpl">
        <property name="bookDao" ref="bookDao"/>
    </bean>

重新运行 AppForLifeCycle 类