认识Spring核心容器IoC/DI

Posted 2022-12-08 你这家伙

对于 Java 编程来说，使用 Spring 能完成的更加快速，更容易并更安全。Spring 专注于速度，便捷与开发效率，也正是如此，让Spring成为了全世界最流行的 Java 框架。从配置到安全，web应用到大数据，不管你的应用架构需要啥玩意，Spring都有合适的开发框架来帮你搭建项目。Spring是基于模块化设计的，所以你可以从最小集开始，只使用你需要的。我们主要学习其中 Spring Framework 和Spring Boot

1. Spring Framework背景介绍

Spring专注于为 Java 企业应用提供一站式的开发框架，目的是让 Java 企业开发更加便捷，安全与高效。 Spring Framework 属于其中最基础，最核心的部分，Spring下的其他大部分框架都依赖 Spring Framework 。

对于整个Spring Framework来说，是学习、使用Spring生态项目（如Spring Boot、Spring Cloud等）的基石。也就是说，我们要引入其他Spring项目作为我们的依赖框架时，也会使用Spring Framework。以上子模块包括的内容我们只学习其中最重要的三个部分：Core Container、AOP、WebMVC

2. Core Container(核心容器)

以前我们操作对象都需要手动的 new 对象，由对象的作用域决定对象的生命周期。使用Spring后，由框架提供了统一的容器来实例化、管理这些对象，并自动组织对象与对象间的关系。这种容器称为IoC容器，有些地方也叫Spring Bean容器、Spring容器。

2.1 IoC / DI

什么是IoC？

• IoC（inversion of Control），既“控制反转”，是面向对象的一种设计原则，可以用来减低计算机代码的耦合度

• 系统中通过引入实现了IoC模式的IoC容器，即可由IoC容器来管理对象的生命周期、依赖关系等，从而使得应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分离

• 以前手动new对象，并设置对象中属性的方式，控制权是掌握在应用程序自身。现在则全部转移到了容器，由容器来统一进行管理对象。因为控制权发生了扭转，所以叫“控制反转”。

什么是DI？

DI（Dependency Injection）既“依赖注入”，是实现IoC的方法之一，所谓依赖注入，就是有IOC容器在运行期间，动态的将某种依赖关系注入到对象当中

注意：依赖注入（DI）和控制反转（IoC）是从不同的角度的描述的同一件事情，就是指通过引入 IoC 容
器，利用依赖关系注入的方式，实现对象之间的解耦。

3. Spring容器使用流程

Spring容器的API有 BeanFactory 和 ApplicationContext 两大类，他们都是顶级接口。其中ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口。

1. 首选创建衣Maven项目，名称为spring，然后配置pom.xml文件

<?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>org.example</groupId>
    <artifactId>spring-study</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <maven.compiler.source>$java.version</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>$java.version</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <spring-framework.version>5.2.10.RELEASE</spring-framework.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-beans</artifactId>
            <version>$spring-framework.version</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>$spring-framework.version</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.16</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <!-- 明确指定一些插件的版本，以免受到 maven 版本的影响 -->
            <plugin>
                <artifactId>maven-clean-plugin</artifactId>
                <version>3.1.0</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-deploy-plugin</artifactId>
                <version>2.8.2</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-install-plugin</artifactId>
                <version>2.5.2</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
                <version>3.2.0</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
                <version>3.1.0</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-site-plugin</artifactId>
                <version>3.3</version>
            </plugin>
            <plugin>
                <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
                <version>2.22.2</version>
            </plugin>

        </plugins>
    </build>
</project>

2. 准备Spring配置文件
   在src/main/resources文件下，创建一个beans.xml文件（如果创建的resources文件，那么就自己创建一个，然后再配置xml文件）

<?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
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context
        https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <context:component-scan base-package="org.example"/>

</beans>

3. 准备启动类入口

Spring提供了通过xml配置文件，来定义Bean，但是定义Bean的方式需要通过包扫描的方式注册到容器中
既在java源代码下创建一个org包，然后创建一个example包，在example下创建一个名为APP的Class类

package org.example;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class App 

    public static void main(String[] args) 
        //根据Spring配置文件路径创建容器：应用上下文对象
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        //关闭容器
        ((ClassPathXmlApplicationContext) context).close();
    

4. 初始化/注册bean

4.1 方式一：类注解

在类上使用注解 @Controller ， @Service ， @Repository ， @Component 。需要保证该类会被Spring
扫描到，这种定义方式默认会注册一个名称为类名首字母小写的Bean对象到容器中。

如：我们在org.example包下创建的一个包为dao里面在写一个类名为LoginRepository的类，然后再类名前面加上注解@Repository，此时就会在容器里面注册一个名为 loginRepository 的对象到容器中（也即是首字母小写）

package org.example.dao;
import org.example.model.User;
import org.springframework.stereotype.Repository;
@Repository
public class LoginRepository 

定义好了Bean对象，注册到容器中以后，就可以获取Bean对象了，在入口类 org.example.App 中，可以通过 ApplicationContext 对象获取Bean。有两种方式获取：

1. 通过类型获取：这种获取参数要求该类型的Bean只能有一个
2. 通过名称获取：同样一个类型的Bean可以有多个

如：

import org.example.dao.LoginRepository;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class App 

    public static void main(String[] args) 
        //根据Spring配置文件路径创建容器：应用上下文对象
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        //通过名称获取
        LoginRepository loginRepository = (LoginRepository) context.getBean("loginRepository");
        //通过类型获取
        LoginRepository loginRepository1 = context.getBean(LoginRepository.class);
        //关闭容器
        ((ClassPathXmlApplicationContext) context).close();
    

方式二：@Bean

当前类被 Spring 扫描到时，可以在方法上使用 @Bean 注解，通过方法返回类型，也可以定义、注册
Bean对象，默认使用方法名作为Bean的名称。

方式三：@Configuration

在类被Spring扫描到时，使用 @Configuration 注解，可以注册一个配置类到容器中。配置类一般用来自定义配置某些资源
如：

package org.example.config;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class AppConfig 

5. 依赖注入

5.1 属性注入

当前类被 Spring 扫描到时，可以在属性上使用 @Autowired 注解，会将容器中的Bean对象装配进来。

@Service
public class LoginService 
    @Autowired
    private LoginRepository loginRepository; 

5.2 构造方法的注入

当前类被 Spring 扫描到时，可以在构造方法上使用 @Autowired 注解，作用也是和setter方法类似，
会将容器中的Bean对象注入方法参数。

@Service
public class LoginServiceByConstructor 
    private LoginRepository loginRepository;
    @Autowired
    public LoginServiceByConstructor(LoginRepository loginRepository)
        System.out.printf("LoginServiceByConstructor: %s%n", loginRepository);
        this.loginRepository = loginRepository;
   

5.3 注入指定的Bean：@Qualifier

同类型的Bean有多个时，注入该类型Bean需要指定Bean的名称：

• 属性名或方法参数名设置为Bean的名称
• 属性名或方法参数设置 @Qualifier(“名称”) 注解，注解内的字符串是Bean对象的名称
  如：

    @Autowired
    private LoginService loginService;
    @Autowired
    @Qualifier("user1")
    private User u;
    @Autowired
    private User user1;

6. Bean的作用域

Spring 容器在初始化一个 Bean 的实例时，同时会指定该实例的作用域。Spring有6个作用域，最后四种是基于Spring WebMVC生效

1. singleton

描述：该作用域下的Bean在IoC中只存在一个实例：获取Bean（applicationContext.getBean等方法获取），及装配Bean（即通过@Autowired注入）都是同一个对象。

场景：通常无状态的Bean使用该作用域，无状态表示Bean对象的属性状态不需要更新

备注：Spring默认选择该作用域

2. prototype

描述：每次对该作用域下的Bean的请求都会创建一个新的实例：获取Bean（applicationContext.getBean等方法获取），及装配Bean（即通过@Autowired注入）都是新的对象实例。

场景：通常有状态的Bean使用该作用域

3. request

描述：每次http请求会创建新的Bean实例，类似于prototype

描述：每次http请求会创建新的Bean实例，类似于prototype

场景：一次http的请求和响应的共享Bean

4. session

描述：在一个http session中，定义一个Bean实例

场景：用户回话的共享Bean, 比如：记录一个用户的登陆信息

备注：限定SpringMVC中使用

5. application（了解）

描述：在一个http servlet Context中，定义一个Bean实例

场景：Web应用的上下文信息，比如：记录一个应用的共享信息

备注：限定SpringMVC中使用

6. websocket（了解）

描述：在一个HTTP WebSocket的生命周期中，定义一个Bean实例

场景：WebSocket的每次会话中，保存了一个Map结构的头信息，将用来包裹客户端消息头。第一次初始化后，直到WebSocket结束都是同一个Bean。

备注：限定Spring WebSocket中使用

7. Bean的生命周期

Bean的生命周期步骤：

1. 实例化Bean：通过反射调用构造方法实例化对象
2. 依赖注入：装配Bean的属性
3. 实现Aware接口的Bean，执行接口方法：如顺序执行BeanNameAware、BeanFactoryAware、ApplicationContextAware的接口方法。
4. Bean对象初始化前：循环调用实现了BeanPostProcessor接口的预初始化方法
5. Bean对象初始化：顺序执行@PostConstruct注解方法、InitializingBean接口方法、init-method方法
6. Bean对象初始化后：循环调用实现了BeanPostProcessor接口的后初始化方法
7. 容器关闭时，执行Bean对象的销毁方法，顺序是：@PreDestroy注解方法、DisposableBean接口