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Spring IOC容器（控制反轉和依賴注入）

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目錄

    • 5、IoC容器
      • 5.1、介紹
      • 5.2、原理和實作
        • 5.2.1、BeanFactory
        • 5.2.2、ApplicationContext
      • 5.3、Bean的管理
        • 5.3.1、XML檔案管理
        • 5.3.2、注解管理
        • 5.3.3、bean的作用域

5、IoC容器

5.1、介紹

IOC是Inversion of Control的縮寫，我們稱為“控制反轉”。它于1996年，Michael Mattson在一篇有關探讨面向對象架構的文章中，首先提出了IOC 這個概念。IOC理論提出的觀點大體是：借助于“第三方”實作具有依賴關系的對象之間的解耦。

至于為什麼要解耦合，其實想想我們平時帶的機械手表就知道了，機械手表是由很多精密的齒輪等耦合在一起實作的，即便是其中一個很小的齒輪出現了錯誤，就會導緻整個手表運轉失誤。是以我們理想的系統才需要解耦合，就是為了不至于因為其中某個小失誤，導緻整個系統崩潰，而且解耦的系統也友善我們排查錯誤進行修改。

Spring IOC容器（控制反轉和依賴注入）

我們的Spring就是第三方，它通過IOC容器，使用各個Object完成互相之間解耦，這樣的話，當你在實作o1的時候，根本無須再去考慮2、3、4了，它使對象之間的耦合程度盡可能達到了一種較低的水準。（在此之前我們要使用o1，需要同時把o2，o3，o4都建立一遍）

控制反轉具體是什麼？舉個簡單的例子：我們想喝一杯果汁方法有兩個

  1. 自己準備材料、準備榨汁機，自己動手擷取一杯飲料（制造果汁的控制權完全在自己手中，想喝隻能自己買材料、自己動手制作）。
  2. 去飲品店購買，可以通過外賣、自己去買等多種方式（制造果汁的控制權在飲品店手中，我們隻負責去買，至于怎麼制作那就是飲品店自己的事了）。

以往的面向對象程式設計中，我們想在一個類中調用另一個類的對象和方法，需要使用 new 主動建立對象，以實作屬性方法的調用，此時對象的控制權是在調用的類中。但是控制反轉就是将控制權交由第三方（IoC容器），通過該IoC容器根據描述資訊去找尋使用者需要的資源，然後控制Java對象的執行個體化和初始化，管理對象和對象之間的依賴關系，這種控制權的轉變就是控制反轉的含義。其中IOC容器管理的java對象稱為SpringBean。

2004年，Martin Fowler探讨了一個問題：既然IOC是控制反轉，那麼到底是哪些方面的控制被反轉了呢？

經過詳細地分析和論證後，他得出了答案：獲得依賴對象的過程被反轉了，它由自身管理變為了由IOC容器主動注入。于是，他給“控制反轉”取了一個更合适的名字叫做“依賴注入（Dependency Injection）”。所謂依賴注入，就是由IOC容器在運作期間，動态地将某種依賴關系注入到對象之中。

是以，依賴注入(DI)和控制反轉(IOC)是從不同的角度的描述的同一件事情，就是指通過引入IOC容器，利用依賴關系注入的方式，實作對象之間的解耦。

Spring本質是一個生産管理Bean的第三方工廠，它按我們的需要生産管理Bean（第三方IOC容器通過我們的描述（XML、注解等），擷取生産特定的對象Bean，并進行管理），是以控制反轉是一種程式設計的思想，其中依賴注入是其解決Bean之間依賴的一種技術。學習這裡時可以了解一下工廠模式

IoC大大降低了對象之間的耦合，開發中甚至我們可以不用去了解，僅僅知道怎麼使用就可以（不過還是建議沒事看看人家的源碼，分析學習學習）。

5.2、原理和實作

在 Java 軟體開發過程中，系統中的各個對象之間、各個子產品之間、軟體系統和硬體系統之間，或多或少都存在一定的耦合關系，IOC就是通過工廠模式、Java 的反射機制、XML 解析等技術，将代碼的耦合度降低到最低限度。

實際上Spring是通過 BeanDefinition 這樣一個對象來描述它所管理的所有的Bean以及對象間的依賴關系，它将讀取的Bean的各種資訊統一都封裝成一個個的 BeanDefinition 對象，這樣就弱化了對Bean的定義，無論是通過什麼方式擷取的Bean對象，最終都是封裝成 BeanDefinition 注冊到IOC容器中，這樣呢，IOC就不必關注我們各種各樣的類和對象了，隻需要統一操作BeanDefinition 即可，在降低耦合程度上，還增加了擴充性和靈活性。依賴反轉功能都是圍繞這個BeanDefinition的處理來完成的。

IOC容器的底層最核心的就是兩個 Bean 工廠 接口：BeanFactory、ApplicationContext。IOC就是基于這兩個接口來設計的

5.2.1、BeanFactory

是Spring中最頂層的的 factory接口（org.springframework.beans.factory.BeanFactory），采用了Java經典的工廠名模式，也是最簡單的IOC容器，它定義了IOC的基本規範，在 BeanFactory 的基礎上 Spring 通過繼承逐層擴充容器的能力來實作一個完整的IOC。

BeanFacotry是Spring 内部的使用接口，不提供開發人員進行使用。采用了懶加載，容器在啟動後加載配置檔案時并不會馬上建立對象，而是而程式中擷取使用的時候才進行建立所需對象。

Spring IOC容器（控制反轉和依賴注入）

基于BeanFactory設計的層次結構，BeanFactory定義了基本的IoC容器的規範（如getBean可以擷取Bean對象等），其下三個子接口：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和AutowireCapableBeanFactory。

其中HierarchicalBeanFactory接口增加了getParentBeanFactory()，使BeanFactory具備了雙親IoC容器的管理功能。ConfigurableBeanFactory定義了一些對BeanFactory的配置功能（比如通過setParentBeanFactory()設定雙親IoC容器，通過addBeanPostProcessor()配置Bean後置處理器等等）。

ListableBeanFactory 接口表示這些 Bean 是可列的，AutowireCapableBeanFactory 接口定義 Bean 的自動裝配規則。

DefaultListableBeanFactory是BeanFactory層次中的最終實作，是一個簡單IoC容器的實作。像其他IoC容器比如XmlBeanFactory等等，都是在DefaultListableBeanFactory的基礎上做擴充。

它内部定義了一些基礎方法
1、Object getBean(String name)：通過Bean的對象名擷取其執行個體
2、boolean containsBean(String name)：檢視bean是否存在
3、boolean isSingleton(String name)：是否是單例模式
4、boolean isPrototype(String name)：是否是原型模式
5、boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch)：檢視一個bean對象是typeToMatch類型的
6、String[] getAliases(String name)：傳回bean 的别名（bean标簽内name屬性設定的名稱）
7、Class<?> getType(String name)：傳回 FactoryBean 建立的對象類型
Spring IOC容器（控制反轉和依賴注入）
BeanFactory和FactoryBean：
  • BeanFactory是IOC容器
  • FactoryBean是一個工廠Bean，可以生成某一個類型 Bean 的執行個體，可以讓我們自定義 Bean 的建立過程。它是IOC中一個具有特色的工廠Bean。

5.2.2、ApplicationContext

因為原始的BeanFactory的功能很簡單，很多技術和插件無法支援，是以衍生出了ApplicationContext 接口，它是BeanFactory的子接口，包含了BeanFactory的所有功能，并在其基礎上進行了擴充，增加了許多面向架構的特性，同時對應用環境做了許多适配。

  1. 支援資訊源，可以實作國際化。（MessageSource接口）
  2. 通路資源。(ResourcePatternResolver接口)
  3. 支援應用事件。(ApplicationEventPublisher)
  4. 在ApplicationContext中提供的附加服務

它采用的政策是立即加載，即在spring容器啟動，加載配置檔案後，就立即建立對象。因為使用Spring架構一般都會整合其他架構，是以把這些耗時耗記憶體的都在項目啟動的時候進行處理更加合适，是以一般開發人員使用 ApplicationContext接口。

Spring IOC容器（控制反轉和依賴注入）

ApplicationContext有幾個常用的實作類：（根據不同的配置方式使用不同的類來執行個體化）

  • 子類ClassPathXmlApplicationContext(“xml檔案”)：從類路徑ClassPath中加載指定的 XML 配置檔案
  • 子類FileSystemXmlApplicationContext(“xml檔案”)：加載磁盤路徑下的XML配置檔案
  • 子類AnnotationConfigApplicationContext(類.class)：用于讀取（@Configuration）修飾的啟動類
  • 子類XmlWebApplicationContext：從web中擷取XML配置，預設情況下，配置将從“/WEB-INF/applicationContext.xml”擷取根上下文，從“/WEB-INF/test-servlet.xml”擷取具有命名空間“test-servlet”的上下

5.3、Bean的管理

IOC通常通過三種方式來管理Bean對象

  1. 基于xml配置檔案的方式實作
  2. 在Java接口和類中實作配置（通過注解 @Beam）
  3. 隐式的Bean的發現機制和自動裝配

這幾種方式應該遵循約定優于配置的原則，優先選擇通過 隐式的Bean的發現機制和自動裝配，其次選擇在Java接口和類中實作配置，最後選擇XML中配置。實際使用時是以三者混合使用，但優先級不同

5.3.1、XML檔案管理

XML檔案裝配對象

5.3.2、注解管理

使用注解裝配Bean

5.3.3、bean的作用域

預設情況下，所有的 Bean 都是單例的，也就是說在整個 Spring 應用中， Bean 的執行個體隻有一個。我們可以在 bean 标簽中添加 scope 屬性來配置 Bean 的作用範圍。

Spring 5 共提供了 6 種 scope 作用域：

  • singleton：預設值，單例模式
    • 執行個體化個數：1
    • 執行個體化機制：建立容器時建立（預設使用ApplicationContext），存儲在高速緩存中
    • 生命周期：
      • 建立：應用加載，建立容器，讀取配置檔案，對象直接建立
      • 運作：隻要容器在，對象就一直存在
      • 銷毀：當應用解除安裝時，銷毀容器，對象随之銷毀
  • prototype：原型模式
    • 執行個體化個數：多個
    • 執行個體化機制：隻有每次注入或者擷取Bean時，才會建立對象
    • 生命周期：
      • 建立：當使用對象時，對象建立
      • 運作：隻要對象在使用，就一直存活
      • 銷毀：對象一定時間内不使用，被java的垃圾回收期回收。
  • request
    • 執行個體化機制：每次請求都會建立一次
    • 生命周期
      • 建立：每次Http請求，使用對象時，對象建立
      • 運作：和Http請求中的request對象相同
      • 銷毀：處理完請求後銷毀
  • session：隻能在web開發中使用
    • 執行個體化機制：在一次會話期内建立一次
    • 生命周期
      • 建立：每一個會話期，使用對象時，對象建立
      • 運作：和一次session相同
      • 銷毀：随session銷毀而銷毀
# SSM java 開發語言 spring DI ioc
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