Spring之旅第二篇-Spring IOC概念及原理分析

一、IOC概念

上一篇已经了解了spring的相关概念，并且创建了一个Spring项目。spring中有最重要的两个概念：IOC和AOP，我们先从IOC入手。

IOC全称Inversion of Control，中文通常翻译为“控制反转”，这其实不是一种技术，而是一种思想。

简单理解就是把原先我们代码里面需要实现的对象创建、依赖的代码，反转给容器来帮忙实现。

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，传统程序设计如图1-1，都是主动去创建相关对象然后再组合起来：

Spring之旅第二篇-Spring IOC概念及原理分析-LMLPHP

图1-1 传统应用程序示意图

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，如图2-2所示:

Spring之旅第二篇-Spring IOC概念及原理分析-LMLPHP

图1-2有IoC/DI容器后程序结构示意图

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”：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”。

相信通过上面的文章，对IOC的理解会更深。下面讲讲三种依赖注入的方式

构造方法注入

顾名思义，构造方法注入，就是被注入对象可以通过在其构造方法中声明依赖对象的参数列表，让外部（通常是IoC容器）知道它需要哪些依赖对象

public classA(IinterfaceA a,IinterfaceB b){
    this.a=a;
    this.b=b;
}

构造方法注入方式比较直观，对象被构造完成后，即进入就绪状态，可以马上使用。

setter 方法注入

对于JavaBean对象来说，通常会通过setXXX()和getXXX()方法来访问对应属性。这些setXXX()方法统称为setter方法，getXXX()当然就称为getter方法。

public class classB(){
    private IinterfaceA a;
    private IinterfaceB b;
    public IinterfaceA getIinterfaceA(){
        return a;
    }
    public void setIinterfaceA(IinterfaceA a){
        this.a=a;
    }
    public IinterfaceB getIinterfaceB(){
        return b;
    }
    public void setIinterfaceB(IinterfaceB b){
        this.b=b;
    }
}

接口注入 　

相对于前两种注入方式来说，接口注入没有那么简单明了。被注入对象如果想要IoC Service Provider为其注入依赖对象，就必须实现某个接口。这个接口提供一个方法，用来为其注入依赖对象。IoC Service Provider最终通过这些接口来了解应该为被注入对象注入什么依赖对象。

创建Person （被注入对象）要实现的接口

interface UserInject{
        void injectUser(User user);//这里必须 是被注入对象依赖的对象
    }

Person 对象实现接口

class Person implements UserInject{
    private User user; public Person(){}
    @Override
    public void injectUser(User user)
    {
        this.user = user;//实现注入方法，外部通过此方法给此对象注入User对象
    }
}

外部调injectUser方法为Persion对象注入User对象，此即接口注入

三种注入方式的比较

接口注入。从注入方式的使用上来说，接口注入是现在不甚提倡的一种方式，基本处于“退役状态”。因为它强制被注入对象实现不必要的接口，带有侵入性。而构造方法注入和setter方法注入则不需要如此。
构造方法注入。这种注入方式的优点就是，对象在构造完成之后，即已进入就绪状态，可以 9马上使用。缺点就是，当依赖对象比较多的时候，构造方法的参数列表会比较长。而通过反射构造对象的时候，对相同类型的参数的处理会比较困难，维护和使用上也比较麻烦。而且在Java中，构造方法无法被继承，无法设置默认值。对于非必须的依赖处理，可能需要引入多个构造方法，而参数数量的变动可能造成维护上的不便。
setter方法注入。因为方法可以命名，所以setter方法注入在描述性上要比构造方法注入好一些。另外，setter方法可以被继承，允许设置默认值，而且有良好的IDE支持。缺点当然就是对象无法在构造完成后马上进入就绪状态。

综上所述，构造方法注入和setter方法注入因为其侵入性较弱，且易于理解和使用，所以是现在使用最多的注入方式；而接口注入因为侵入性较强，近年来已经不流行了。

二、源码分析

在学习spring的具体配置之前，先了解下源码的基本结构。上一篇的测试代码

ApplicationContext ctx=new ClassPathXmlApplicationContext("META-INF/applicationContext.xml");
  //获取bean的实例
HelloWorld t=(HelloWorld) ctx.getBean("hello");

我们大致分析下过程：

通过Resource对象加载配置文件
解析配置文件,得到bean
解析bean,id作为bean的名字,class用于反射得到bean的实例(Class.forName(className));
调用getBean的时候,从容器中返回对象实例。

当然这只是简单的理解，IOC核心内容是beanFactory与ApplicationContext

BeanFactory

BeanFactory 是 Spring 的“心脏”。它就是 Spring IoC 容器的真面目。Spring 使用 BeanFactory 来实例化、配置和管理 Bean，BeanFactory有着庞大的继承、实现体系，有众多的子接口、实现类。

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BeanFactory作为一个主接口不继承任何接口，暂且称为一级接口。
有3个子接口继承了它，进行功能上的增强。这3个子接口称为二级接口。
ConfigurableBeanFactory可以被称为三级接口，对二级接口HierarchicalBeanFactory进行了再次增强，它还继承了另一个外来的接口SingletonBeanRegistry
ConfigurableListableBeanFactory是一个更强大的接口，继承了上述的所有接口，无所不包，称为四级接口。（这4级接口是BeanFactory的基本接口体系。继续，下面是继承关系的2个抽象类和2个实现类：）
AbstractBeanFactory作为一个抽象类，实现了三级接口ConfigurableBeanFactory大部分功能。
AbstractAutowireCapableBeanFactory同样是抽象类，继承自AbstractBeanFactory，并额外实现了二级接口AutowireCapableBeanFactory
DefaultListableBeanFactory继承自AbstractAutowireCapableBeanFactory，实现了最强大的四级接口ConfigurableListableBeanFactory，并实现了一个外来接口BeanDefinitionRegistry，它并非抽象类。
最后是最强大的XmlBeanFactory，继承自DefaultListableBeanFactory，重写了一些功能，使自己更强大。

最基本的IOC容器接口BeanFactory

public interface BeanFactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的Bean区分开，就是说，如果一个FactoryBean的名字为a，那么，&a会得到那个Factory
     */
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    /*
     * 四个不同形式的getBean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在IOC容器中得到bean实例
    Objecpublic interface BeanFactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的Bean区分开，就是说，如果一个FactoryBean的名字为a，那么，&a会得到那个Factory
     */
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    /*
     * 四个不同形式的getBean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在IOC容器中得到bean实例
    Object getBean(String name) throws BeansException;
   //根据bean的名字和Class类型来得到bean实例，增加了类型安全验证机制。
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    // 是否存在
    boolean containsBean(String name);
    // 是否为单实例
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> targetType)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;
    //得到bean实例的Class类型
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    String[] getAliases(String name);// 根据实例的名字获取实例的别名 getBean(String name) throws BeansException;
   //根据bean的名字和Class类型来得到bean实例，增加了类型安全验证机制。
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    // 是否存在
    boolean containsBean(String name);
    // 是否为单实例
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> targetType)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;
    //得到bean实例的Class类型
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    String[] getAliases(String name);// 根据实例的名字获取实例的别名

BeanFactory接口只是做了最基本的定义，里面不管如何定义和加载，只关心如何得到对象，要知道如何得到对象，必须看具体的实现类，其中XmlBeanFactory就是针对最基本的ioc容器的实现。

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {
    private final XmlBeanDefinitionReader reader;

    public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
        this(resource, (BeanFactory)null);
    }

    public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
        super(parentBeanFactory);
        this.reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);
        this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
    }
}

使用：

//根据Xml配置文件创建Resource资源对象，该对象中包含了BeanDefinition的信息
 Resource resource = new ClassPathResource("META-INF/applicationContext.xml");
 //创建XmlBeanDefinitionReader读取器，用于载入BeanDefinition。之所以需要BeanFactory作为参数，是因为会将读取的信息回调配置给factory
 BeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory(resource);
 HelloWorld helloWorld = beanFactory.getBean("hello",HelloWorld.class);
 System.out.println(helloWorld.getInfo());

ApplicationContext

ApplicationContext是Spring提供的一个高级的IoC容器，它除了能够提供IoC容器的基本功能外，还为用户提供了以下的附加服务。

支持信息源，可以实现国际化。（实现MessageSource接口）
访问资源。(实现ResourcePatternResolver接口)
支持应用事件。(实现ApplicationEventPublisher接口)

两者的区别

1.BeanFactroy采用的是延迟加载形式来注入Bean的，即只有在使用到某个Bean时(调用getBean())，才对该Bean进行加载实例化，这样，我们就不能发现一些存在的Spring的配置问题。而ApplicationContext则相反，它是在容器启动时，一次性创建了所有的Bean。这样，在容器启动时，我们就可以发现Spring中存在的配置错误。相对于基本的BeanFactory，ApplicationContext 唯一的不足是占用内存空间。当应用程序配置Bean较多时，程序启动较慢。

BeanFacotry延迟加载,如果Bean的某一个属性没有注入，BeanFacotry加载后，直至第一次使用调用getBean方法才会抛出异常；而ApplicationContext则在初始化自身是检验，这样有利于检查所依赖属性是否注入；所以通常情况下我们选择使用 ApplicationContext。应用上下文则会在上下文启动后预载入所有的单实例Bean。通过预载入单实例bean ,确保当你需要的时候，你就不用等待，因为它们已经创建好了。

2.BeanFactory和ApplicationContext都支持BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor的使用，但两者之间的区别是：BeanFactory需要手动注册，而ApplicationContext则是自动注册。（Applicationcontext比 beanFactory 加入了一些更好使用的功能。而且 beanFactory 的许多功能需要通过编程实现而 Applicationcontext 可以通过配置实现。比如后处理 bean ， Applicationcontext 直接配置在配置文件即可而 beanFactory 这要在代码中显示的写出来才可以被容器识别。）

3.beanFactory主要是面对与 spring 框架的基础设施，面对 spring 自己。而 Applicationcontex 主要面对与 spring 使用的开发者。基本都会使用 Applicationcontex 并非 beanFactory 。

花漾年华