Spring IOC 学习总结

Posted 2020-11-05 kukri

1 什么是IOC、DI

　　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。

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。

　　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。

　　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有什么关系呢？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”。

　　IoC技术是Spring的核心，对于spring框架来说，就是由spring来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。所有的类都会在spring容器中登记，告诉spring你是个什么东西，你需要什么东西，然后spring会在系统运行到适当的时候，把你要的东西主动给你，同时也把你交给其他需要你的东西。所有的类的创建、销毁都由 spring来控制，也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象，而是spring。对于某个具体的对象而言，以前是它控制其他对象，现在是所有对象都被spring控制，所以这叫控制反转。IoC的一个重点是在系统运行中，动态的向某个对象提供它所需要的其他对象。这一点是通过DI（Dependency Injection，依赖注入）来实现的。

　　所以控制反转IoC(Inversion of Control)是说创建对象的控制权进行转移，以前创建对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而现在这种权力转移到第三方，比如转移交给了IoC容器，它就是一个专门用来创建对象的工厂，你要什么对象，它就给你什么对象，有了 IoC容器，依赖关系就变了，原先的依赖关系就没了，它们都依赖IoC容器了，通过IoC容器来建立它们之间的关系。

　　注意，一般将BeanFactory称为IoC容器，而称ApplicationContext和WebApplicationContext为应用上下文或Web应用上下文。在本篇博客中，把WebApplicationContext和ApplicationContext统称为Spring容器。

 

2 IoC相关的Java基础知识

2.1 反射

　　IOC中最基本的技术就是“反射(Reflection)”。反射机制: 反射是java语言的一个特性，它允程序在运行时（注意不是编译的时候）来进行自我检查并且对内部的成员进行操作。例如它允许一个java的类获取它所有的成员变量和方法并且显示出来。通过这种能力可以彻底的了解自身的情况为下一步的动作做准备。Java的反射机制的实现要借助于4个类：class，Constructor，Field，Method;其中class代表的时类对象，Constructor－类的构造器对象，Field－类的属性对象，Method－类的方法对象。通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组 成部分。

　　Java反射的作用：在Java运行时环境中，对于任意一个类，可以知道这个类有哪些属性和方法。对于任意一个对象，可以调用它的任意一个方法。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。

　　Java 反射机制主要提供了以下功能，在运行时判断任意一个对象所属的类。在运行时构造任意一个类的对象。在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。在运行时调用任意一个对象的方法。

　　从Java内存模型的角度理解反射，首先上一张Java内存模型的神图：

　　

　　

　　首先我们了解一下JVM，什么是JVM，Java的虚拟机，java之所以能跨平台就是因为这个东西，你可以理解成一个进程，程序，只不过他的作用是用来跑你的代码的。

　　假如你写了一段代码：Object o=new Object(); 运行了起来！

　　首先JVM会启动，你的代码会编译成一个.class文件，然后被类加载器加载进jvm的内存中，你的类Object加载到方法区中，创建了Object类的class对象到堆中，注意这个不是new出来的对象，而是类的类型对象，每个类只有一个class对象，作为方法区类的数据结构的接口。jvm创建对象前，会先检查类是否加载，寻找类对应的class对象，若加载好，则为你的对象分配内存，初始化也就是代码:new Object()。

　　上面的流程就是你自己写好的代码扔给jvm去跑，跑完就over了，jvm关闭，你的程序也停止了。

　　为什么要讲这个呢？因为要理解反射必须知道它在什么场景下使用。大家想想上面的程序对象是自己new的，程序相当于写死了给jvm去跑。假如一个服务器上突然遇到某个请求哦要用到某个类，哎呀但没加载进jvm，是不是要停下来自己写段代码，new一下，哦启动一下服务器，（脑残）！

　　反射是什么呢？当我们的程序在运行时，需要动态的加载一些类这些类可能之前用不到所以不用加载到jvm，而是在运行时根据需要才加载，这样的好处对于服务器来说不言而喻，举个例子我们的项目底层有时是用mysql，有时用oracle，需要动态地根据实际情况加载驱动类，这个时候反射就有用了，假设 com.java.dbtest.myqlConnection，com.java.dbtest.oracleConnection这两个类我们要用，这时候我们的程序就写得比较动态化，通过Class tc = Class.forName("com.java.dbtest.TestConnection");通过类的全类名让jvm在服务器中找到并加载这个类，而如果是oracle则传入的参数就变成另一个了。这时候就可以看到反射的好处了，这个动态性就体现出java的特性了。

　　反射可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性（特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显）。通过反射机制我们可以获得类的各种内容，进行了反编译。对于JAVA这种先编译再运行的语言来说，反射机制可以使代码更加灵活，更加容易实现面向对象。反射机制的缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它 满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。

　　Spring的IOC正是反射技术最好的舞台，IOC中大量利用反射技术，通过配置XML或者@Annotation的方式配置装配bean到Spring容器，程序运行起来后，根据需要，Spring容器在动态的注入bean到需要的对象中。

　　那么，Spring是如何装载XML文件以及资源文件的呢？在2.2中介绍。

2.2 资源访问利器：Spring Resource接口

　　JDK所提供的访问资源的类（如java.net.URL、File等）并不能很好地满足各种底层资源的访问需求，比如缺少从类路径或者Web容器的上下文中获取资源的操作类。鉴于此，Spring设计了一个Resource接口，它为应用提供了更强的底层资源访问能力。Spring的各种资源加载，都是通过这个接口来实现的

　　Resource接口的主要方法有：

　　　　boolean exists():资源是否存在。

　　　　boolean isOpen():资源是否打开。

　　　　URL getURL():如果底层资源可以表示为URL，该方法返回对应的URL对象。

　　　　File getFile():如果底层资源对应一个文件，该方法返回对应的File对象。

　　　　InputStream getInputStream() throws IOException:返回资源对应的输入流。

　　为了可以在不显示使用Resource实现类的情况下，仅通过资源地址的特殊标识就可以加载相应的资源，Spring提供了一个强大的加载资源的机制，可以通过"classpath:","file:"等资源地址前缀识别不同的资源类型，还支持ant风格的带通配符的资源地址。

　　

 

3 BeanFactory和ApplicationContext

　　什么是POJO，什么是Java Bean，什么是Bean？

　　1）POJO = "Plain Old Java Object"，是MartinFowler等发明的一个术语，用来表示普通的Java对象，个人理解就是含有一些私有属性，以及getter/setter/constructer方法的普通java类。

　　2）Java Bean比POJO要复杂一些，需要满足一些规范，例如：需要实现 Serializable 接口用于实现 Bean 的持久性。

　　3）Bean比Java Bean更宽泛一些，所有可以被Spring容器实例化并管理的Java类都可以称之为Bean。

　　Spring通过一个配置文件描述Bean及Bean之间的依赖关系，利用Java语言的反射功能实例化Bean并建立Bean之间的依赖关系。Spring的IOC容器在完成这些底层工作的基础上，还提供了Bean实例缓存、生命周期管理、Bean实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

　　BeanFactory是Spring框架最核心的接口，它提供了高级Ioc的配置机制。ApplicationContext建立在BeanFactory基础之上，提供了更多面向应用的功能，它提供了国际化支持和框架事件体系，更易于创建实际应用。两者都可称为Spring容器。

　　二者的用途，一般可以进行简单的划分：BeanFactory是Spring框架的基础设施，面向Spring本身；ApplicationContext面向使用Spring框架的开发者，几乎所有的应用场合都可以直接使用ApplicationContext而非底层的BeanFactory。

3.1 WebApplicationContext

　　WebApplicationContext专门为Web应用准备的，它允许从相对于Web根目录的路径中装在配置文件(web.xml)完成初始化工作。从WebApplicationContext中可以获得ServletContext的引用，整个Web应用上下文对象将作为属性放置到ServletContext中，以便Web应用环境可以访问Spring应用上下文。

　　在非Web应用的环境下，Bean只有singleton和prototype两种作用域，在WebApplicationContext中又添加了三个新的作用域:request、session和global session。

　　WebApplicationContext的初始化方式和BeanFactory、ApplicationContext有所区别，因为WebApplicationContext需要ServletContext实力，也就是说，它必须在拥有Web容器（Tomcat、Jetty等）的前提下才能完成启动工作。可以在web.xml中配置自启动的Servlet或定义Web容器监听器（ServletContextListner）,借助两者中的任何一个，就可以完成启动Spring Web应用上下文的工作。

　　自启动的Servlet启动WebApplicationContext:

<web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee
                      http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
         version="3.0"
         metadata-complete="true">
  <!--用maven创建的web-app需要修改servlet的版本为3.1-->
  <!--配置DispatcherServlet-->
  <servlet>
    <servlet-name>seckill-dispatcher</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <!--
        配置SpringMVC 需要配置的文件
        spring-dao.xml，spring-service.xml,spring-web.xml
        Mybites -> spring -> springMVC
    -->
    <init-param>
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>
      <param-value>classpath:spring/spring-*.xml</param-value>
    </init-param>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>seckill-dispatcher</servlet-name>
    <!--默认匹配所有请求-->
    <url-pattern>/</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>

　　通过Web容器监听器启动WebApplicationContext：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app version="2.5" 
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" 
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee 
    http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd">
    <context-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>classpath:smart-context.xml</param-value>
    </context-param>
    <listener>
        <listener-class>
            org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
        </listener-class>
    </listener>

    <servlet>
        <servlet-name>smart</servlet-name>
        <servlet-class>
            org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
        </servlet-class>
        <load-on-startup>3</load-on-startup>
    </servlet>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>smart</servlet-name>
        <url-pattern>*.html</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

 

4 Bean作用域

　　Scope，也称作用域，在 Spring IoC 容器是指其创建的 Bean 对象相对于其他 Bean 对象的请求可见范围。在 Spring IoC 容器中具有以下几种作用域：基本作用域（singleton、prototype），Web 作用域（reqeust、session、globalsession），自定义作用域。

• • singleton：单例模式，在整个Spring IoC容器中，使用singleton定义的Bean将只有一个实例

  • prototype：原型模式，每次通过容器的getBean方法获取prototype定义的Bean时，都将产生一个新的Bean实例

  • request：对于每次HTTP请求，使用request定义的Bean都将产生一个新实例，即每次HTTP请求将会产生不同的Bean实例。只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效

  • session：对于每次HTTP Session，使用session定义的Bean豆浆产生一个新实例。同样只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效

  • globalsession：每个全局的HTTP Session，使用session定义的Bean都将产生一个新实例。典型情况下，仅在使用portlet context的时候有效。同样只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效

　　其中比较常用的是singleton和prototype两种作用域。对于singleton作用域的Bean，每次请求该Bean都将获得相同的实例。容器负责跟踪Bean实例的状态，负责维护Bean实例的生命周期行为；如果一个Bean被设置成prototype作用域，程序每次请求该id的Bean，Spring都会新建一个Bean实例，然后返回给程序。在这种情况下，Spring容器仅仅使用new 关键字创建Bean实例，一旦创建成功，容器不在跟踪实例，也不会维护Bean实例的状态。

　　如果不指定Bean的作用域，Spring默认使用singleton作用域。Java在创建Java实例时，需要进行内存申请；销毁实例时，需要完成垃圾回收，这些工作都会导致系统开销的增加。因此，prototype作用域Bean的创建、销毁代价比较大。而singleton作用域的Bean实例一旦创建成功，可以重复使用。因此，除非必要，否则尽量避免将Bean被设置成prototype作用域。

 

5 IoC Bean的4种配置方式比较

类别	基于XML配置	基于注解配置	基于Java类配置	基于Groovy DSL配置
Bean定义	在XML文件中通过<bean>元素定义Bean，如：<bean class="com.xgj.UserDao"/>	在Bean实现类处通过标注@Component或衍型类@Repository、@Service及@Controller定义Bean	在标注了@Configuration的Java类中，通过在类方法上标注@Bean定义一个Bean。方法必须提供Bean的实例化逻辑	在Groovy 文件中通过DSL定义Bean的名称 ，如 userDao(UserDao)
Bean名称	通过<bean>的id或name属性定义，如：<bean id="userDao" class="com.xgj.UserDao"/> 默认名称为：com.xgj.userDao#0	通过注解的value属性定义，如@Component(“userDao”)。默认名称为小写字母打头的类名（不带包名）:userDao	通过@Bean的name属性定义，如@Bean(“userDao”)，默认名称为方法名	通过GroovyDSL定义Bean的名称
Bean注入	通过<property>子元素或通过p命名空间的动态属性，如p:userDao-ref=”userDao”进行注入	通过在成员变量或方法入参处标注@Autowired，按类型匹配自动注入。还可以配合使用@Qualifier按名称匹配方式注入	比较灵活，可以通过在方法处通过@Autowired方法入参绑定Bean，然后在方法中通过代码进行注入，还可以通过调用配置类的@Bean方法进行注入	比较灵活，可以在方法出通过ref()方法进行注入，如ref(“logDao”)
Bean生命过程方法	通过<bean>的init-method和destory-method属性指定Bean实现类的方法名。最多只能指定一个初始化方法和一个销毁方法。	通过在目标方法上标注@PostConstruct和@PreDestroy注解指定初始化或销毁方法，可以定义任意多个方法	通过@Bean的initMethod或destoryMethod指定一个初始化或销毁方法.对于初始化方法来说，你可以直接在方法内部通过代码的方式灵活定义初始化逻辑	通过bean->bean,initMehtod或者bean.destoryMethod指定一个初始化或者销毁方法
Bean作用范围	通过<bean>的scope属性指定，如：<bean class="com.xgj.UserDao" scope="prototype"/>	通过在类定义处标注@Scope指定，如@Scope(“prototype”)	通过在Bean方法定义处标注@Scope指定	通过bean->bean,scope=”prototype”指定
Bean延迟初始化	通过<bean>的lazy-init属性指定，默认为default，继承于的default-lazy-init设置，该值默认为false	通过在类定义处标注@Lazy指定，如@Lazy(true)	通过在Bean方法定义处标注@Lazy指定	通过bean->bean.lazyInit-true指定

 　　我在项目中一般采用“XML+注解”的配置方式，DataSource、JdbcTemplate由于无法在类中标注注解，所以通过XML配置方式比较好，命名空间：如aop、context等，只能采用基于XML的配置。Bean的实现类是当前项目开发的，可以直接在Java类中使用基于注解的配置，例如说Service层实现类可以标注@Service，Controller实现类标注@Controller，配合@Autowired就可以很好地使用基于注解的配置进行Bean的定义和注入。

 

6 IoC 在Spring Web中的应用

　　个人理解，一个Spring Web应用中，是从web.xml开始加载的，通过WebApplicationContext中加载web.xml可以获得ServletContext的引用，读取到web.xml中其他Spring配置文件的路径，再通过Spring Resource接口加载配置文件，根据注解扫描或者XML配置实例化、注入Bean到WebApplicationContext（Spring 容器），整个Spring 容器（WebApplicationContext对象）将作为属性放置到Web容器（ServletContext）中，以便Web容器可以访问Spring容器中的内容。

 

 

 

 

 

参考资料：

https://blog.csdn.net/qq_22654611/article/details/52606960/

https://www.zhihu.com/question/24304289/answer/76541818

https://www.zhihu.com/question/24304289/answer/147529485

https://blog.csdn.net/u011468990/article/details/49995865

《精通Spring 4.x 企业应用开发实战》 陈雄华 林开雄 文建国 编著