IoC理解

 IoC是什么

Ioc—Inversion of Control,即“控制反转”,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控制,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,为何是反转(有反转就应该有正转了),哪些方面反转了”,那我们来深入分析一下:

 

谁控制谁,控制什么:传统Java SE程序设计,我们直接在对象内部通过new进行创建对象,是程序主动去创建依赖对象;而IoC是有专门一个容器来创建这些对象,即由Ioc容器来控制对象的创建;谁控制谁?当然是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(不只是对象包括比如文件等)。

为何是反转,哪些方面反转了:有反转就有正转,传统应用程序是由我们自己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创建及注入依赖对象;为何是反转?因为由容器帮我们查找及注入依赖对象,对象只是被动的接受依赖对象,所以是反转;哪些方面反转了?依赖对象的获取被反转了。

 

用图例说明一下,传统程序设计如下图,都是主动去创建相关对象然后再组合起来:

 当有了IoC/DI的容器后,在客户端类中不再主动去创建这些对象了,如下图所示:

 

IoC能做什么

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,它能指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。传统应用程序都是由我们在类内部主动创建依赖对象,从而导致类与类之间高耦合,难于测试;有了IoC容器后,把创建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,所以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非常灵活。

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。应用程序原本是老大,要获取什么资源都是主动出击,但是在IoC/DI思想中,应用程序就变成被动的了,被动的等待IoC容器来创建并注入它所需要的资源了。

IoC很好的体现了面向对象设计法则之一—— 好莱坞法则:“别找我们,我们找你”;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。

IoC和DI

DI—Dependency Injection,即“依赖注入”:是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。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能,而是为了提升组件重用的频率,并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制,我们只需要通过简单的配置,而无需任何代码就可指定目标需要的资源,完成自身的业务逻辑,而不需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,为什么需要依赖,谁注入谁,注入了什么”,那我们来深入分析一下:

谁依赖于谁:当然是应用程序依赖于IoC容器;

为什么需要依赖:应用程序需要IoC容器来提供对象需要的外部资源;

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需要的外部资源(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同角度描述,由于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),所以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”。

### IOC(控制反转)的基本概念 控制反转(Inversion of Control,简称IOC)是一种设计原则,用于降低计算机代码之间的耦合度。在传统的程序设计中,一个对象负责管理它所依赖的对象的生命周期和创建过程。而在使用了控制反转的设计模式下,这种责任被转移到了一个外部容器中,该容器负责管理对象及其依赖关系[^2]。 ### Spring IOC 容器的作用 Spring框架中的IOC容器是其核心特性之一,主要作用在于管理对象的创建、配置以及销毁等生命周期管理,并且维护这些对象之间的依赖关系[^2]。这意味着开发者不需要手动去实例化或者查找依赖对象,而是由Spring IOC容器自动完成这一过程。这种方式不仅简化了开发工作,还提高了代码的灵活性和可测试性[^4]。 ### IOC 原理详解 Spring IOC的工作原理基于反射机制来解析类信息并创建Bean实例。当应用程序启动时,Spring会根据配置文件或注解扫描指定包下的类,并利用Java反射API解析这些类的信息,包括构造函数、方法及参数等。随后,这些信息会被封装成Bean定义信息,并存储在一个Map结构中,这个Map实际上就是Spring IOC容器的核心部分[^4]。 一旦所有的Bean定义信息都被加载完毕,接下来就可以通过调用getBean()方法从容器中获取所需的Bean实例。此时,如果Bean的作用域为单例(singleton),则只会创建一次,并在整个应用上下文中共享;如果是原型(prototype)作用域,则每次请求都会生成新的实例。 此外,在注入属性或方法时,例如标有@Autowired注解的字段,Spring会继续检查容器内是否存在对应的Bean定义,若存在,则通过之前解析得到的信息找到相应的setter方法进行注入操作。这样的过程实现了所谓的依赖注入(Dependency Injection, DI)。 ### 使用场景示例 1. **服务层与数据访问层分离**:通过将业务逻辑组件和服务组件声明为Spring Bean,可以轻松地实现不同层次间的解耦。 2. **第三方库集成**:许多现代Web应用需要整合各种第三方服务,如数据库连接池、日志记录系统等。借助Spring IOC,可以直接声明这些资源作为Bean供其他组件使用。 3. **AOP编程支持**:面向切面编程允许开发者定义“横切”关注点——比如事务管理——而无需修改受影响的类本身。Spring提供了强大的AOP功能,这同样依赖于其背后的IOC机制。 4. **动态代理生成**:对于某些高级特性如安全控制或缓存策略,Spring能够自动生成代理类以增强原始Bean的功能。 5. **多环境配置管理**:针对不同的运行环境(开发、测试、生产),可以通过条件化的Bean定义来灵活调整配置。 6. **事件驱动架构**:Spring内置了对事件发布/订阅模型的支持,使得构建响应式系统变得更加简单直接。 7. **异步处理能力**:结合@Async注解,可以在不阻塞主线程的情况下执行耗时任务,这对于提高用户体验非常有用。 8. **国际化消息处理**:提供了一种方便的方式来处理多语言版本的应用程序界面。 9. **模板引擎集成**:无论是Thymeleaf还是FreeMarker,Spring都能很好地与其配合工作,从而简化视图渲染流程。 10. **安全性加固**:虽然Spring Security是一个独立项目,但它紧密集成了Spring Core模块,特别是关于如何保护Web资源方面有着广泛的应用。 ```java // 示例 - 创建一个简单的Spring Boot应用程序 @SpringBootApplication public class Application { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(Application.class, args); } } // 服务接口 @Service public interface HelloService { String sayHello(); } // 实现服务接口 @Component public class HelloWorldService implements HelloService { @Override public String sayHello() { return "Hello World!"; } } // 控制器类 @RestController @RequestMapping("/api") public class HelloController { private final HelloService helloService; // 构造器注入 public HelloController(HelloService helloService) { this.helloService = helloService; } @GetMapping("/hello") public ResponseEntity<String> getGreeting() { return ResponseEntity.ok(helloService.sayHello()); } } ``` 上述代码展示了如何利用Spring Boot快速搭建一个包含基本功能的小型Web服务。其中涉及到的关键元素包括: - `@SpringBootApplication` 注解标记了一个主类,指示Spring Boot自动配置相关设置。 - `@Service` 和 `@Component` 分别用来声明服务组件和服务实现类。 - `@RestController` 表明这是一个RESTful风格的控制器。 - `@RequestMapping` 设置基础URL路径。 - `@Autowired` 可省略,因为构造函数注入默认会被识别。 - `ResponseEntity` 返回HTTP状态码和响应体内容。 通过以上方式,Spring IOC有效地管理着各个组件之间的依赖关系,同时保持了高度的解耦性和可扩展性。
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