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Spring源码分析之 02IOC原理

发表于 分类于 ， Disqus： Valine：
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在研究spring源码之前我们首先需要搞明白一个概念，也就是Ioc，中文意思控制反转，从字面是看不出来这是什么，可以用来干嘛。但是spring的基础就是Ioc，如果理解不了Ioc，也就谈不上对spring的源码分析。所以首先我们要搞明白Ioc。

Ioc理论背景

我们都知道，在采用面向对象方法设计的软件系统中，它的底层实现都是由N个对象组成的，所有的对象通过彼此的合作，最终实现系统的业务逻辑。

软件系统中耦合的对象

如果我们打开机械式手表的后盖，就会看到与上面类似的情形，各个齿轮分别带动时针、分针和秒针顺时针旋转，从而在表盘上产生正确的时间。上图描述的就是这样的一个齿轮组，它拥有多个独立的齿轮，这些齿轮相互啮合在一起，协同工作，共同完成某项任务。我们可以看到，在这样的齿轮组中，如果有一个齿轮出了问题，就可能会影响到整个齿轮组的正常运转。

齿轮组中齿轮之间的啮合关系, 与软件系统中对象之间的耦合关系非常相似。对象之间的耦合关系是无法避免的，也是必要的，这是协同工作的基础。现在，伴随着工业级应用的规模越来越庞大，对象之间的依赖关系也越来越复杂，经常会出现对象之间的多重依赖性关系，因此，架构师和设计师对于系统的分析和设计，将面临更大的挑战。对象之间耦合度过高的系统，必然会出现牵一发而动全身的情形。

对象之间复杂的依赖关系

耦合关系不仅会出现在对象与对象之间，也会出现在软件系统的各模块之间，以及软件系统和硬件系统之间。如何降低系统之间、模块之间和对象之间的耦合度，是软件工程永远追求的目标之一。为了解决对象之间的耦合度过高的问题，软件专家 Michael Mattson 提出了IOC理论，用来实现对象之间的 解耦，目前这个理论已经被成功地应用到实践当中，很多的 J2EE 项目均采用了IOC框架产品 Spring。

什么是控制反转 (IoC)

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“控制反转”好呢？理解好它的关键在于我们需要回答如下四个问题：

  1. 谁控制谁：在传统的开发模式下，我们都是采用直接new一个对象的方式来创建对象，也就是说你依赖的对象直接由你自己控制，但是有了IOC容器后，则直接由IoC容器来控制。所以“谁控制谁”，当然是IoC容器控制对象。
  2. 控制什么：那就是主要控制了外部资源获取（不只是对象，还包括比如文件等）。
  3. 为何是反转：没有IoC的时候我们都是在自己对象中主动去创建被依赖的对象，这是正转。但是有了 IoC 后，所依赖的对象直接由 IoC 容器创建后注入到被注入的对象中，依赖的对象由原来的主动获取变成被动接受，所以是反转。
  4. 哪些方面反转了：所依赖对象的获取方式被反转了。

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）。

依赖注入主要由以下的三种方式：构造方法注入、stter方法注入、接口注入。

构造器注入
构造器注入，顾名思义就是被注入的对象通过在其构造方法中声明依赖对象的参数列表，让外部知道它需要哪些依赖对象，比如下面展示的就是以个构造器注入的例子，可能看起和普通的创建对象没区别，主要是这里是定义，真正的创建是在IOC容器中，容器会自动将构造器中需要的对象传入进来。

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public class YoungMan{
  BeautifulGirl beautifulGirl；
  public YoungMan(BeautifulGirl beautifulGirl){
     this.beautifulGirl = beautifulGirl;
  }
}

构造器注入方式比较直观，对象构造完毕后就可以直接使用，这就好比你出生你家里就给你指定了你媳妇。

setter方法注入
对于 JavaBean 对象而言，我们一般都是通过 getter 和 setter 方法来访问和设置对象的属性。所以，当前对象只需要为其所依赖的对象提供相对应的 setter 方法，就可以通过该方法将相应的依赖对象设置到被注入对象中。如下：

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public class YoungMan {
    private BeautifulGirl beautifulGirl;

    public void setBeautifulGirl(BeautifulGirl beautifulGirl) {
        this.beautifulGirl = beautifulGirl;
    }
}

相比于构造器注入，setter 方式注入会显得比较宽松灵活些，它可以在任何时候进行注入（当然是在使用依赖对象之前），这就好比你可以先把自己想要的妹子想好了，然后再跟婚介公司打招呼，你可以要林志玲款式的，赵丽颖款式的，甚至凤姐哪款的，随意性较强。

接口方式注入
接口方式注入显得比较霸道，因为它需要被依赖的对象实现不必要的接口，带有侵入性。一般都不推荐这种方式。

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关系

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。

注：如果想要更加深入的了解IoC和DI，请参考大师级人物Martin Fowler的一篇经典文章《Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern》，原文地址。

参考

  1. Java 中高级面试题中的 Spring 的 IOC 原理
  2. 【死磕 Spring】—– IOC 之深入理解 Spring IoC
  3. IoC 之 2.1 IoC基础 ——跟我学Spring3
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