Spring中的控制反转（IoC）和面向切面编程（AOP）详解

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分类专栏： Java 后端文章标签： spring java

于 2022-08-22 00:00:07 首次发布

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一、Spring是什么

Spring是一个开源框架，是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。这个框架的主要优势之一就是其分层架构，允许用户选择使用哪一个组件，同时为J2EE应用程序开发提供集成的框架。

1、Spring核心功能

Spring的核心是 控制反转（IoC） 和 面向切面编程（AOP） 。

控制反转是一种通过描述（在XML或注解中）并通过第三方（Spring）去产生或获取特定对象的方式。
面向切面编程允许程序员定义横切关注点，并将它们插入到应用程序代码中。

此外，Spring还提供了丰富的功能，包括数据访问对象（DAO）支持、事务管理、JNDI查找、EJB集成、邮件服务、远程方法调用（RMI）、定时任务等。这些功能使得Spring成为了一个功能强大的框架，能够简化企业应用开发的流程，提高开发效率。

2、Spring框架

在Spring框架中，“框架”是一个核心概念，它指的是一种基于基础技术之上，从众多业务中抽取出的通用解决方案。

框架是一个半成品软件，使用框架规定的语法开发可以提高开发效率，使开发者能够用简单的代码完成复杂的基础业务。框架内部使用大量的设计模式、算法、底层代码操作技术，如反射、内省、xml解析、注解解析等。

框架的主要作用之一就是简化开发，使开发者可以将精力更多地投入到纯业务开发上，而不需要过多关注技术实现和一些辅助业务。此外，框架通常具备扩展性，允许开发者根据需要进行定制和扩展。

在Spring框架中，框架的作用体现在多个方面，如提供了功能强大的控制反转（IoC）和面向切面编程（AOP）功能，解决了开发者在JavaEE开发中遇到的许多常见问题。通过Spring框架，开发者可以更加高效地创建和管理对象，减少自行创建对象的繁琐工作，并通过Spring窗口获取对象，甚至获取到的对象的某些属性已经被注入了指定的值。

二、控制反转（IoC）

在Spring框架中，IoC（Inversion of Control，控制反转）是一个核心概念。它改变了传统上由程序代码直接操控对象调用的方式，将对象的调用权交给容器（Spring IoC容器），通过容器来实现对象组件的装配和管理。目的就是减少对代码的改动，实现不同的功能，实现解耦合。

IoC意味着将原本由代码直接操控的对象的调用权交给第三方（在Spring框架中就是IoC容器）来控制，用以解耦和降低代码之间的耦合度。通过使用IoC，不再需要手动创建对象并管理它们之间的依赖关系，而是由IoC容器来负责创建、配置和管理这些对象。

Spring IoC容器负责创建对象，管理对象之间的依赖关系，并在对象的生命周期内提供各种服务。这使得程序猿可以将更多的精力放在业务逻辑的实现上，而不需要过多关注对象创建和管理等底层细节。

1、IoC的优点

解耦：IoC降低了代码之间的耦合度，使得各个组件之间的依赖关系更加清晰和灵活。
易于测试：由于依赖关系由容器管理，可以更容易地替换依赖的组件，方便进行单元测试或集成测试。
可扩展性：IoC容器支持动态地添加、删除或替换组件，使得应用程序更加灵活和可扩展。

在Spring中，IoC的实现方式通常是通过配置文件（如XML文件）或注解来定义Bean（Spring中的对象）及其依赖关系，然后由Spring IoC容器负责创建和注入这些Bean。

这样，只需要关注业务逻辑的实现，而不需要关心对象的创建和管理等底层细节。即把对象的创建，赋值，管理工作都交给代码之外的容器实现，就是对象的创建是由其它外部资源完成。

反转：把开发人员管理，创建对象的权限转移给代码之外的容器实现。由容器代替开发人员管理对象，创建对象，给属性赋值。
正转：由开发人员在代码中，使用new构造方法创建对象，开发人员主动管理对象。

2、Java中创建对象的方式

构造方法
new Student（）
反射
序列化
克隆
IoC容器创建对象
动态代理

2.1、Spring创建对象的步骤

创建maven项目。
加入maven的依赖：Spring的依赖，版本5.2.5版本，junit依赖。
创建类（接口和它的实现类），和没有使用框架一样，就是普通的类。
创建Spring需要使用的配置文件。
声明类的信息，这些类由Spring创建和管理，通过Spring的语法完成属性的赋值。
使用容器中的对象，通过 ApplicationContext 接口和它的实现类 ClassPathXmlApplicationContext 的方法getBean() 。
测试Spring创建的对象。

注意：

Spring默认创建对象的时间：在创建Spring的容器时，会默认创建所有对象。
Spring创建对象，默认的是无参数构造方法。
Spring创建对象语句 SomeService someService = new SomeServiceImpl();
Spring把创建好的对象放入到map中，Spring框架有一个map的负责存放对象，springMap.put(id的值，对象); 。
例如：springMap.put("someService", new SomeService()); 。

2.2、IoC创建对象的实例（servlet）

创建类继承HttpServelt，并在 web.xml 注册servlet，注册示例：

<servlet-name> myservlet </servlet-name>
<servelt-class>com.qdwa.controller.MyServlet1</servlet-class>

没有创建 Servlet对象，没有 MyServlet myservlet = new MyServlet();
Servlet是Tomcat服务器它能你创建的，Tomcat也称为容器
Tomcat作为容器：里面存放的有Servlet对象， Listener ， Filter对象

3、Spring框架中的依赖注入（DI）

在Spring框架中，依赖注入（Dependency Injection，简称DI）是一种实现控制反转（IoC）的具体技术。其原理是将对象所依赖的组件（即它所需要的对象）由外部容器（如Spring IoC容器）负责创建和注入，而不是由对象本身负责查找或创建。意思就是创建对象，给属性赋值，注入就是赋值的意思。

依赖注入通过在对象的构造函数、属性或方法中注入所依赖的对象，而不是在对象内部创建或获取依赖对象。这样，对象的依赖关系由外部容器来管理，对象只需要关注自身的核心功能，而不需要关心如何获取依赖对象。

依赖注入的主要目的是实现控制反转，即将对象的创建、组装和依赖关系的管理交给外部容器来负责。 这种方式有助于解耦组件之间的依赖关系，提高代码的灵活性、可维护性和可测试性。

在Spring中，依赖注入通常是通过配置文件（如XML文件）或注解来实现的。程序猿可以在配置文件中 定义Bean及其依赖关系 ，或者通过 注解 在Java代码中指定依赖关系。然后，Spring IoC容器会根据这些配置或注解自动创建和管理对象及其依赖关系，将它们注入到需要的地方。

通过使用依赖注入，代码会更加清晰、可读性更高，并且更易于单元测试和扩展。因为对象之间的依赖关系是通过外部容器来管理的，所以可以更容易地替换或修改依赖组件，以适应不同的需求或场景。

DI的实现语法有两种：

在Spring的配置文件中，使用标签和属性完成，叫做基于XML的DI实现。
在Spring中的注解，完成属性赋值，叫做基于注解的DI实现

3.1、设置方法注入（set方法）

在Spring框架中，set设置方法注入（Setter Injection）是另一种依赖注入的方式。set方法注入是通过调用Bean的setter方法来注入依赖对象。这种方式允许Bean在创建之后、调用setter方法之前进行其他初始化操作，同时依赖对象也可以是可选的。

3.1.1、示例

首先，我们定义两个简单的类：MessageService 和 MessagePrinter。MessagePrinter 类依赖于 MessageService 类，并通过setter方法注入。

// MessageService.java  
public class MessageService {
   
     
    private String message;  
  
    public void setMessage(String message) {
   
     
        this.message = message;  
    }  
  
    public String getMessage() {
   
     
        return message;  
    }  
}  
  
// MessagePrinter.java  
public class MessagePrinter {
   
     
    private MessageService messageService;  
  
    // 使用setter方法注入MessageService  
    public void setMessageService(MessageService messageService) {
   
     
        this.messageService = messageService;  
    }  
  
    public void printMessage() {
   
     
        System.out.println("Printing message: " + messageService.getMessage());  
    }  
}

接下来，需要在Spring的配置文件中定义这两个Bean，并配置set方法注入。

<!-- applicationContext.xml -->  
<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">  
  
    <!-- 定义MessageService Bean -->  
    <bean id="messageService" class="com.example.MessageService">  
        <property name="message" value="Hello, Spring!"/>  
    </bean>