spring 依赖注入（Dependency Injection, DI）和 控制反转（Inversion of Control, IoC）

依赖注入（Dependency Injection, DI） 和 控制反转（Inversion of Control, IoC） 是软件设计中的核心概念，主要用于解耦代码、提高可维护性和可测试性。以下是通俗易懂的解析：

1. 什么是控制反转（IoC）？

• 传统控制流程：
  代码直接控制对象的创建和依赖关系（例如 new Service()）。
  问题：类与类之间紧耦合，难以修改或替换依赖项。

• 控制反转（IoC）：
  将对象的创建、依赖管理和生命周期交给 外部容器（如 Spring 框架的 IoC 容器）。
  结果：代码不再直接控制依赖，而是被动接收依赖，实现松耦合。

IoC 的典型实现方式：

1. 依赖注入（Dependency Injection）：通过构造函数、Setter 方法或字段直接注入依赖对象。
2. 服务定位器模式（Service Locator）：通过一个中心化的注册表获取依赖对象（较少使用）。

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2. 什么是依赖注入（DI）？

依赖注入是 实现 IoC 的具体技术手段，核心思想是：由外部容器将依赖对象“注入”到目标对象中，而不是由目标对象自己创建依赖。

依赖注入的三种方式：

1. 构造函数注入（推荐）：

   public class OrderService {
       private final PaymentService paymentService;
       
       // 通过构造函数注入依赖
       public OrderService(PaymentService paymentService) {
           this.paymentService = paymentService;
       }
   }
   

2. Setter 方法注入：

   public class OrderService {
       private PaymentService paymentService;
       
       // 通过 Setter 方法注入依赖
       public void setPaymentService(PaymentService paymentService) {
           this.paymentService = paymentService;
       }
   }
   

3. 字段注入（通过注解直接注入字段，需谨慎使用）：

   public class OrderService {
       @Autowired
       private PaymentService paymentService;
   }
   

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3. IoC 容器的作用

• 核心职责：
  管理应用中所有对象的创建、依赖注入和生命周期（如单例、原型作用域）。
• 代表性容器：
  Spring Framework 的 ApplicationContext、Google Guice 等。

Spring IoC 容器的关键行为：

1. Bean 的注册：通过 @Component、@Bean 等注解或 XML 配置定义 Bean。
2. 依赖解析：自动检测并注入 @Autowired 标记的依赖。
3. 生命周期管理：调用 @PostConstruct、@PreDestroy 等钩子方法。

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4. 为什么需要依赖注入？

优势：

• 解耦代码：类不再负责创建依赖对象，只需关注自身逻辑。
• 易于测试：可以通过 Mock 对象替换真实依赖（例如单元测试）。
• 灵活扩展：通过更换依赖实现类，无需修改原有代码（符合开闭原则）。
• 集中管理：依赖关系在容器中统一配置，便于维护。

示例对比：

传统紧耦合代码：

public class OrderService {
    private PaymentService paymentService = new AlipayService(); 
    // 直接依赖具体实现，难以替换
}

依赖注入解耦代码：

public class OrderService {
    private PaymentService paymentService;
    
    public OrderService(PaymentService paymentService) {
        this.paymentService = paymentService; // 依赖接口，实现可替换
    }
}

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5. 依赖注入在 Spring 中的实践

步骤 1：定义 Bean

// 定义接口和实现类
public interface PaymentService { ... }

@Component // 标记为 Spring Bean
public class AlipayService implements PaymentService { ... }

步骤 2：注入依赖

@Service // 标记为 Spring Bean
public class OrderService {
    private final PaymentService paymentService;

    @Autowired // 自动注入 PaymentService 的实现（如 AlipayService）
    public OrderService(PaymentService paymentService) {
        this.paymentService = paymentService;
    }
}

步骤 3：容器启动与依赖管理

Spring 容器会：

1. 扫描所有 @Component、@Service 等注解的类。
2. 创建 Bean 实例并解决依赖关系（如将 AlipayService 注入到 OrderService）。
3. 管理 Bean 的生命周期（如单例模式下一个类只有一个实例）。

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6. 常见问题解答

Q1：依赖注入 vs 工厂模式？

• 工厂模式：由工厂类负责创建对象，但仍需在代码中主动调用工厂方法。
• 依赖注入：由容器自动创建并注入对象，代码完全被动接收依赖。

Q2：何时使用构造函数注入？

• 推荐场景：依赖是必须的（不可为 null），且希望对象在构造后处于完全初始化的状态。
• 优势：避免字段注入的隐藏依赖和循环依赖问题。

Q3：如何处理循环依赖？

• 示例：A 依赖 B，同时 B 依赖 A。
• 解决方案：
  • 重构代码，消除循环依赖（最佳实践）。
  • Spring 通过三级缓存机制支持单例 Bean 的循环依赖（但不推荐依赖此特性）。

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总结

• IoC 是设计原则，DI 是实现 IoC 的核心技术。
• 核心价值：通过解耦提高代码的灵活性、可测试性和可维护性。
• Spring 框架 是依赖注入的典型实践，通过容器管理 Bean 的生命周期和依赖关系。