本文深入探讨Spring框架的核心概念——控制反转(IOC)与依赖注入(DI)，讲解如何通过解耦提高代码的灵活性和可维护性。文章通过具体实例展示了IOC容器的配置方法，包括XML配置和注解配置，并介绍了Bean的生命周期、作用范围以及依赖注入的多种方式。
Spring学习01:控制反转(IOC)与依赖注入(DI)
程序的耦合和解耦
-
耦合: 程序间的依赖关系.在开发中,应该做到解决编译期依赖,即编译期不依赖,运行时才依赖. -
解耦的思路: 使用反射来创建对象,而避免使用new关键字,并通过读取配置文件来获取要创建的对象全限定类名.
下面以两个例子来说明如何解耦:
解耦实例1: JDBC驱动注册
JDBC操作中注册驱动时,我们不使用DriverManager的register方法,而采用Class.forName("驱动类全类名")的方式.
public static void main(String[] args) throws SQLException, ClassNotFoundException {
//注册驱动的两种方式
// 1. 创建驱动类的实例
//DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());
// 2. 通过反射加载驱动类
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); // 实际开发中此类名从properties文件中读取
//...后续操作
}
查看com.mysql.jdbc.Driver类的源码如下,在类加载和初始化时,会执行static代码块中的部分,也就是说加载类的时候就自动注册驱动了. 即使驱动类不存在,在编译时也不会报错,解决了编译器依赖.
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
static {
try {
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); // 类初始化时执行注册动作
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
public Driver() throws SQLException {
// Required for Class.forName().newInstance()
}
}
解耦实例2: UI层,Service层,Dao层的调用
在Web项目中,UI层,Service层,Dao层之间有着前后调用的关系.
public class MyServiceImpl implements IMyService {
private IMyDao myDao = new MyDaoImpl(); // 业务层要调用持久层的接口和实现类
public void myService(){
myDao.serviceProcess();
}
}
业务层`依赖`持久层`的接口和实现类,若编译时不存在没有持久层实现类,则编译将不能通过,这构成了`编译期依赖
解决耦合的思路: 工厂模式解耦
在实际开发中可以把三层的对象的全类名都使用配置文件保存起来,当启动服务器应用加载的时候,创建这些对象的实例并保存在容器中. 在获取对象时,不使用new的方式,而是直接从容器中获取,这就是工厂设计模式.
使用springIOC解决程序耦合
简单实例
-
准备工作: 创建MAVEN项目,并准备三层接口类和实现类 创建maven项目,配置其
pom.xml如下:<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>cn.maoritian</groupId> <artifactId>learnspring</artifactId> <version>1.0-SNAPSHOT</version> <dependencies> <!-- 引入--> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-context</artifactId> <version>5.0.2.RELEASE</version> </dependency> </dependencies> </project>
创建三层接口类和实现类的结构如下,模拟一个保存账户的服务.
2、配置bean: 在类的根路径下的resource目录下创建bean.xml文件,把对象的创建交给spring来管理. 每个`标签对应一个类,其class属性为该类的全类名,id属性为该类的id,在spring配置中,通过id`获取类的对象.
<?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"> <!--把对象的创建交给spring来管理--> <bean id="accountService" class="com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl"></bean> <bean id="accountDao" class="com.itheima.dao.impl.AccountDaoImpl"></bean> </beans>
3、在表现层文件Client.java中通过容器创建对象.通过核心容器的getBean()方法获取具体对象.
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 获取核心容器对象
ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
// 根据id获取Bean对象
IAccountService as = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
// 执行as的具体方法
// ...
}
}
我们常用的容器有三种:
ClassPathXmlApplicationContext,
FileSystemXmlApplicationContext,
AnnotationConfigApplicationContext.
ClassPathXmlApplicationContext: 它是从类的根路径下加载配置文件 FileSystemXmlApplicationContext: 它是从磁盘路径上加载配置文件 AnnotationConfigApplicationContext: 读取注解创建容器
使用XML配置文件实现IOC
使用配置文件实现IOC,要将托管给spring的类写进bean.xml配置文件中.
bean标签
作用: 配置托管给spring的对象,默认情况下调用类的无参构造函数,若果没有无参构造函数则不能创建成功 属性:
id: 指定对象在容器中的标识,将其作为参数传入getBean()方法可以获取获取对应对象.
class: 指定类的全类名,默认情况下调用无参构造函数
scope: 指定对象的作用范围,可选值如下
singleton: 单例对象,默认值
prototype: 多例对象
request: 将对象存入到web项目的request域中
session: 将对象存入到web项目的session域中
global session: 将对象存入到web项目集群的session域中,若不存在集群,则global session相当于session
init-method：指定类中的初始化方法名称,在对象创建成功之后执行
destroy-method：指定类中销毁方法名称,对prototype多例对象没有作用,因为多利对象的销毁时机不受容器控制
bean的作用范围和生命周期
单例对象: scope="singleton"
作用范围: 每个应用只有一个该对象的实例,它的作用范围就是整个应用
生命周期: 单例对象的创建与销毁 和 容器的创建与销毁时机一致
对象出生: 当应用加载,创建容器时,对象就被创建
对象活着: 只要容器存在,对象一直活着
对象死亡: 当应用卸载,销毁容器时,对象就被销毁
多例对象: scope="prototype"
作用范围: 每次访问对象时,都会重新创建对象实例.
生命周期: 多例对象的创建与销毁时机不受容器控制
对象出生: 当使用对象时,创建新的对象实例
对象活着: 只要对象在使用中,就一直活着
对象死亡: 当对象长时间不用时,被 java 的垃圾回收器回收了
实例化 Bean 的三种方式
1、使用默认无参构造函数创建对象: 默认情况下会根据默认无参构造函数来创建类对象,若Bean类中没有默认无参构造函数,将会创建失败.
<bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl"></bean>
2、使用静态工厂的方法创建对象:
创建静态工厂如下:
// 静态工厂,其静态方法用于创建对象
public class StaticFactory {
public static IAccountService createAccountService(){
return new AccountServiceImpl();
}
}
使用StaticFactory类中的静态方法createAccountService创建对象,涉及到``标签的属性:
-
id属性: 指定对象在容器中的标识,用于从容器中获取对象 -
class属性: 指定静态工厂的全类名 -
factory-method属性: 指定生产对象的静态方法
<bean id="accountService" class="cn.maoritian.factory.StaticFactory" factory-method="createAccountService"></bean>
其实,类的构造函数也是静态方法,因此
默认无参构造函数也可以看作一种静态工厂方法
3、使用实例工厂的方法创建对象
创建实例工厂如下:
public class InstanceFactory {
public IAccountService createAccountService(){
return new AccountServiceImpl();
}
}
先创建实例工厂对象instanceFactory,通过调用其createAccountService()方法创建对象,涉及到``标签的属性:
-
factory-bean属性: 指定实例工厂的id -
factory-method属性: 指定实例工厂中生产对象的方法
<bean id="instancFactory" class="cn.maoritian.factory.InstanceFactory"></bean> <bean id="accountService" factory-bean="instancFactory" factory-method="createAccountService"></bean>
依赖注入
依赖注入的概念
依赖注入(Dependency Injection)是spring框架核心ioc的具体实现.
通过控制反转,我们把创建对象托管给了spring,但是代码中不可能消除所有依赖,例如:业务层仍然会调用持久层的方法,因此业务层类中应包含持久化层的实现类对象. 我们等待框架通过配置的方式将持久层对象传入业务层,而不是直接在代码中new某个具体的持久化层实现类,这种方式称为依赖注入.
依赖注入的方法:
因为我们是通过反射的方式来创建属性对象的,而不是使用new关键字,因此我们要指定创建出对象各字段的取值. 使用构造函数注入
通过类默认的构造函数来给创建类的字段赋值,相当于调用类的构造方法.
涉及的标签: <constructor-arg>用来定义构造函数的参数,其属性可大致分为两类:
寻找要赋值给的字段
index: 指定参数在构造函数参数列表的索引位置
type: 指定参数在构造函数中的数据类型
name: 指定参数在构造函数中的变量名,最常用的属性
指定赋给字段的值
value: 给基本数据类型和String类型赋值
ref: 给其它Bean类型的字段赋值,ref属性的值应为配置文件中配置的Bean的id
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
//如果是经常变化的数据,并不适用于注入的方式
private String name;
private Integer age;
private Date birthday;
public AccountServiceImpl(String name, Integer age, Date birthday) {
this.name = name;
this.age = age;
this.birthday = birthday;
}
public void saveAccount() {
System.out.println(name+","+age+","+birthday);
}
}
<!-- 使用Date类的无参构造函数创建Date对象 --> <bean id="now" class="java.util.Date" scope="prototype"></bean> <bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl"> <constructor-arg name="name" value="myname"></constructor-arg> <constructor-arg name="age" value="18"></constructor-arg> <!-- birthday字段为已经注册的bean对象,其id为now --> <constructor-arg name="birthday" ref="now"></constructor-arg> </bean>
使用set方法注入(更常用)
在类中提供需要注入成员属性的set方法,创建对象只调用要赋值属性的set方法.
涉及的标签: <property>,用来定义要调用set方法的成员. 其主要属性可大致分为两类:
指定要调用set方法赋值的成员字段
name：要调用set方法赋值的成员字段
指定赋给字段的值
value: 给基本数据类型和String类型赋值
ref: 给其它Bean类型的字段赋值,ref属性的值应为配置文件中配置的Bean的id
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
private String name;
private Integer age;
private Date birthday;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
public void saveAccount() {
System.out.println(name+","+age+","+birthday);
}
}
<!-- 使用Date类的无参构造函数创建Date对象 --> <bean id="now" class="java.util.Date" scope="prototype"></bean> <bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl"> <property name="name" value="myname"></property> <property name="age" value="21"></property> <!-- birthday字段为已经注册的bean对象,其id为now --> <property name="birthday" ref="now"></property> </bean>
注入集合字段
集合字段及其对应的标签按照集合的结构分为两类: 相同结构的集合标签之间可以互相替换.
只有键的结构:
数组字段: <array>标签表示集合,<value>标签表示集合内的成员.
List字段: <list>标签表示集合,<value>标签表示集合内的成员.
Set字段: <set>标签表示集合,<value>标签表示集合内的成员.
其中<array>,<list>,<set>标签之间可以互相替换使用.
键值对的结构:
Map字段: <map>标签表示集合,<entry>标签表示集合内的键值对,其key属性表示键,value属性表示值.
Properties字段: <props>标签表示集合,<prop>标签表示键值对,其key属性表示键,标签内的内容表示值.
其中<map>,<props>标签之间,<entry>,<prop>标签之间可以互相替换使用.
下面使用set方法注入各种集合字段
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
// 集合字段
private String[] myArray;
private List<String> myList;
private Set<String> mySet;
private Map<String,String> myMap;
private Properties myProps;
// 集合字段的set方法
public void setMyStrs(String[] myArray) {
this.myArray = myArray;
}
public void setMyList(List<String> myList) {
this.myList = myList;
}
public void setMySet(Set<String> mySet) {
this.mySet = mySet;
}
public void setMyMap(Map<String, String> myMap) {
this.myMap = myMap;
}
public void setMyProps(Properties myProps) {
this.myProps = myProps;
}
@Override
public void saveAccount() {
System.out.println(Arrays.toString(myArray));
System.out.println(myList);
System.out.println(mySet);
System.out.println(myMap);
System.out.println(myProps);
}
}
<bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl3"> <property name="myStrs"> <array> <value>value1</value> <value>value2</value> <value>value3</value> </array> </property> <property name="myList"> <list> <value>value1</value> <value>value2</value> <value>value3</value> </list> </property> <property name="mySet"> <set> <value>value1</value> <value>value2</value> <value>value3</value> </set> </property> <property name="myMap"> <map> <entry key="key1" value="value1"></entry> <entry key="key2"> <value>value2</value> </entry> </map> </property> <property name="myProps"> <props> <prop key="key1">value1</prop> <prop key="key2">value2</prop> </props> </property> </bean>
使用注解实现IOC
使用注解实现IOC,要将注解写在类的定义中
常用注解
用于创建对象的注解
这些注解的作用相当于bean.xml中的<bean>标签
@Component: 把当前类对象存入spring容器中,其属性如下:
value: 用于指定当前类的id. 不写时默认值是当前类名,且首字母改小写
@Controller: 将当前表现层对象存入spring容器中
@Service: 将当前业务层对象存入spring容器中
@Repository: 将当前持久层对象存入spring容器中
@Controller,@Service,@Repository注解的作用和属性与@Component是一模一样的,可以相互替代,它们的作用是使三层对象的分别更加清晰.
用于注入数据的注解
这些注解的作用相当于bean.xml中的<property>标签.
@Autowired: 自动按照成员变量类型注入.
注入过程
当spring容器中有且只有一个对象的类型与要注入的类型相同时,注入该对象.
当spring容器中有多个对象类型与要注入的类型相同时,使用要注入的变量名作为bean的id,在spring 容器查找,找到则注入该对象.找不到则报错.
出现位置: 既可以在变量上,也可以在方法上
细节: 使用注解注入时,set方法可以省略
@Qualifier: 在自动按照类型注入的基础之上,再按照bean的id注入.
出现位置: 既可以在变量上,也可以在方法上.注入变量时不能独立使用,必须和@Autowire一起使用; 注入方法时可以独立使用.
属性:
value: 指定bean的id
@Resource: 直接按照bean的id注入,它可以独立使用.独立使用时相当于同时使用@Autowired和@Qualifier两个注解.
属性:
name: 指定bean的id
@Value: 注入基本数据类型和String类型数据
属性:
value: 用于指定数据的值,可以使用el表达式(${表达式})
用于改变作用范围的注解
这些注解的作用相当于bean.xml中的<bean>标签的scope属性.
@Scope: 指定bean的作用范围
属性:
value: 用于指定作用范围的取值,"singleton","prototype","request","session","globalsession"
和生命周期相关的注解
这些注解的作用相当于bean.xml中的`标签的init-method和destroy-method`属性
-
@PostConstruct: 用于指定初始化方法 -
@PreDestroy: 用于指定销毁方法
spring的半注解配置和纯注解配置
spring的注解配置可以与xml配置并存,也可以只使用注解配置
半注解配置
在半注解配置下,spring容器仍然使用ClassPathXmlApplicationContext类从xml文件中读取IOC配置,同时在xml文件中告知spring创建容器时要扫描的包.
例如,使用半注解模式时,上述简单实例中的beans.xml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
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
<!--告知spring在创建容器时要扫描的包,配置此项所需标签不在beans的约束中,而在一个名为context的名称空间和约束中-->
<context:component-scan base-package="cn.maoritian"></context:component-scan>
</beans>
然后将spring注解加在类的定义中.
纯注解配置
在纯注解配置下,我们用配置类替代bean.xml,spring容器使用AnnotationApplicationContext类从spring配置类中读取IOC配置
纯注解配置下的注解
@Configuration: 用于指定当前类是一个spring配置类,当创建容器时会从该类上加载注解.获取容器时需要使用AnnotationApplicationContext(有@Configuration注解的类.class). @ComponentScan: 指定spring在初始化容器时要扫描的包,作用和bean.xml 文件中<context:component-scan base-package="要扫描的包名"/>是一样的. 其属性如下:
basePackages: 用于指定要扫描的包,是value属性的别名
@Bean: 该注解只能写在方法上,表明使用此方法创建一个对象,并放入spring容器,其属性如下:
name: 指定此方法创建出的bean对象的id 细节: 使用注解配置方法时,如果方法有参数,Spring框架会到容器中查找有没有可用的bean对象,查找的方式与@Autowired注解时一样的.
@PropertySource: 用于加载properties配置文件中的配置.例如配置数据源时,可以把连接数据库的信息写到properties配置文件中,就可以使用此注解指定properties配置文件的位置,其属性如下:
value: 用于指定properties文件位置.如果是在类路径下,需要写上"classpath:"
@Import: 用于导入其他配置类.当我们使用@Import注解之后,有@Import注解的类就是父配置类,而导入的都是子配置类. 其属性如下:
value: 用于指定其他配置类的字节码
实例: 使用纯注解配置实现数据库CRUD
1、项目结构: 其中包cn.maoritian存放业务代码,包config存放配置类. dao层选用DBUtils和c3p0.
2、包cn.maoritian存放业务代码,其中dao层实现类和service层实现类的代码如下:
dao层实现类:
@Repository("accountDao")
public class AccountDaoImpl implements IAccountDao {
@Autowired // 自动从spring容器中寻找QueryRunner类型对象注入给runner成员变量
private QueryRunner runner; // DBUtil对象,用来执行SQL语句
public List<Account> findAllAccount() {
// 功能实现...
}
public void saveAccount(Account account) {
// 功能实现...
}
public void deleteAccount(Integer accountId) {
// 功能实现...
}
}
service层实现类:
@Service("accountService")
public class AccountServiceImpl implements IAccountService{
@Autowired // 自动从spring容器中寻找IAccountDao类型对象注入给accountDao成员变量
private IAccountDao accountDao; // dao层对象,用来执行数据持久化操作
public List<Account> findAllAccount() {
// 功能实现...
}
public void saveAccount(Account account) {
// 功能实现...
}
public void deleteAccount(Integer accountId) {
// 功能实现...
}
}
3、包config存放配置类,其中配置类代码如下:
其中SpringConf类为主配置类,内容如下:
@Configuration // 说明此类为配置类
@ComponentScan("cn.maoritian") // 指定初始化容器时要扫描的包
@Import(JdbcConfig.class) // 引入JDBC配置类
public class SpringConfiguration {
}
其中JDBCConfig类为JDBC配置类,内容如下:
@Configuration // 说明此类为配置类
@PropertySource("classpath:jdbc.properties") // 指定配置文件的路径,关键字classpath表示类路径
public class JdbcConfig {
@Value("${jdbc.driver}") // 为driver成员属性注入值,使用el表达式
private String driver;
@Value("${jdbc.url}") // 为url成员属性注入值,使用el表达式
private String url;
@Value("${jdbc.username}") // 为usernamer成员属性注入值,使用el表达式
private String username;
@Value("${jdbc.password}") // 为password成员属性注入值,使用el表达式
private String password;
// 创建DBUtils对象
@Bean(name="runner") // 此将函数返回的bean对象存入spring容器中,其id为runner
@Scope("prototype") // 说明此bean对象的作用范围为多例模式,以便于多线程访问
public QueryRunner createQueryRunner(@Qualifier("ds") DataSource dataSource){
// 为函数参数datasource注入id为ds的bean对象
return new QueryRunner(dataSource);
}
// 创建数据库连接池对象
@Bean(name="ds") // 此将函数返回的bean对象存入spring容器中,其id为ds
public DataSource createDataSource(){
try {
ComboPooledDataSource ds = new ComboPooledDataSource();
ds.setDriverClass(driver);
ds.setJdbcUrl(url);
ds.setUser(username);
ds.setPassword(password);
return ds;
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
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