簡(jiǎn)單談?wù)凷pring Ioc原理解析

更新時(shí)間：2018年09月23日 12:05:48 作者：Spring資料

學(xué)習(xí)過(guò)Spring框架的人一定都會(huì)聽過(guò)Spring的IoC(控制反轉(zhuǎn)) 、DI(依賴注入)這兩個(gè)概念，對(duì)于初學(xué)Spring的人來(lái)說(shuō)，總覺(jué)得IoC 、DI這兩個(gè)概念是模糊不清的，是很難理解的，今天和大家分享網(wǎng)上的一些技術(shù)大牛們對(duì)Spring框架的IOC的理解以及談?wù)勎覍?duì)Spring Ioc的理解。

業(yè)務(wù)場(chǎng)景: 在使用Java進(jìn)行開發(fā)業(yè)務(wù)的過(guò)程中，很多時(shí)候一個(gè)業(yè)務(wù)是由各種組件組成，在每個(gè)使用到這些組件時(shí)都會(huì)毫不猶豫的new一個(gè)組件對(duì)象來(lái)使用，在小項(xiàng)目中這樣的做法無(wú)可厚非，也不存在什么問(wèn)題。但是在業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜并且多人協(xié)作開發(fā)的項(xiàng)目中，這會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)和組件之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜而且不便于管理，對(duì)象之間的耦合度變得很高，這就是所謂的牽一發(fā)而動(dòng)全身吧。而這個(gè)問(wèn)題在spring中得到了解決，它的核心在于Ioc思想：

Ioc：全文是Inversion of Control。翻譯過(guò)來(lái)就是控制反轉(zhuǎn)，意思是對(duì)象之間的關(guān)系不再由傳統(tǒng)的程序來(lái)控制，而是由spring容器來(lái)統(tǒng)一控制這些對(duì)象創(chuàng)建、協(xié)調(diào)、銷毀，而對(duì)象只需要完成業(yè)務(wù)邏輯即可。

這里引用一個(gè)叫Bromon的blog對(duì)Ioc的講解：

首先想說(shuō)說(shuō)IoC（Inversion of Control，控制倒轉(zhuǎn)）這是spring的核心，貫穿始終。所謂IoC，對(duì)于spring框架來(lái)說(shuō)，就是由spring來(lái)負(fù)責(zé)控制對(duì)象的生命周期和對(duì)象間的關(guān)系。舉個(gè)例子，我們是如何找女朋友的？常見(jiàn)的情況是，我們到處去看哪里有長(zhǎng)得漂亮身材又好的mm，然后打聽她們的興趣愛(ài)好、qq號(hào)、電話號(hào)…，想辦法認(rèn)識(shí)她們，投其所好送其所好，然后嘿嘿…這個(gè)過(guò)程是復(fù)雜深?yuàn)W的，我們必須自己設(shè)計(jì)和面對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的程序開發(fā)也是如此，在一個(gè)對(duì)象中，如果要使用另外的對(duì)象，就必須得到它（自己new一個(gè)，或者從JNDI中查詢一個(gè)），使用完之后還要將對(duì)象銷毀（比如Connection等），對(duì)象始終會(huì)和其他的接口或類藕合起來(lái)。

那么IoC是如何做的呢？有點(diǎn)像通過(guò)婚介找女朋友，在我和女朋友之間引入了一個(gè)第三者：婚姻介紹所?；榻楣芾砹撕芏嗄心信馁Y料，我可以向婚介提出一個(gè)列表，告訴它我想找個(gè)什么樣的女朋友，比如長(zhǎng)得像李嘉欣，身材像林熙雷，技術(shù)像齊達(dá)內(nèi)之類的，然后婚介就會(huì)按照我們的要求，提供一個(gè)mm，我們只需要去和她談戀愛(ài)、結(jié)婚就行了。簡(jiǎn)單明了，如果婚介給我們的人選不符合要求，我們就會(huì)拋出異常。整個(gè)過(guò)程不再由我自己控制，而是有婚介這樣一個(gè)類似容器的機(jī)構(gòu)來(lái)控制。

Spring所倡導(dǎo)的開發(fā)方式就是如此：所有的類都會(huì)在spring容器中登記，告訴spring你是個(gè)什么東西，你需要什么東西，然后spring會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行到適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，把你要的東西主動(dòng)給你，同時(shí)也把你交給其他需要你的東西。所有的類的創(chuàng)建、銷毀都由 spring來(lái)控制，也就是說(shuō)控制對(duì)象生存周期的不再是引用它的對(duì)象，而是spring。對(duì)于某個(gè)具體的對(duì)象而言，以前是它控制其他對(duì)象，現(xiàn)在是所有對(duì)象都被spring控制，所以這叫控制反轉(zhuǎn)。

IoC的一個(gè)重點(diǎn)是在系統(tǒng)運(yùn)行中，動(dòng)態(tài)的向某個(gè)對(duì)象提供它所需要的其他對(duì)象。這一點(diǎn)是通過(guò)DI（Dependency Injection，依賴注入）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如對(duì)象A需要操作數(shù)據(jù)庫(kù)，以前我們總是要在A中自己編寫代碼來(lái)獲得一個(gè)Connection對(duì)象，有了 spring我們就只需要告訴spring，A中需要一個(gè)Connection，至于這個(gè)Connection怎么構(gòu)造，何時(shí)構(gòu)造，A不需要知道。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，spring會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候制造一個(gè)Connection，然后像打針一樣，注射到A當(dāng)中，這樣就完成了對(duì)各個(gè)對(duì)象之間關(guān)系的控制。A需要依賴 Connection才能正常運(yùn)行，而這個(gè)Connection是由spring注入到A中的，依賴注入的名字就這么來(lái)的。那么DI是如何實(shí)現(xiàn)的呢？ Java 1.3之后一個(gè)重要特征是反射（reflection），它允許程序在運(yùn)行的時(shí)候動(dòng)態(tài)的生成對(duì)象、執(zhí)行對(duì)象的方法、改變對(duì)象的屬性，spring就是通過(guò)反射來(lái)實(shí)現(xiàn)注入的。

下面來(lái)讓大家了解一下Spring到底是怎么運(yùn)行的

 public static void main(String[] args) {  
    ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext(  
        "applicationContext.xml");  
    Animal animal = (Animal) context.getBean("animal");  
    animal.say();  
  }

這段代碼你一定很熟悉吧，不過(guò)還是讓我們分析一下它吧，首先是applicationContext.xml

 <bean id="animal" class="phz.springframework.test.Cat">  
    <property name="name" value="kitty" />  
  </bean>

他有一個(gè)類phz.springframework.test.Cat

 public class Cat implements Animal {  
  private String name;  
  public void say() {  
    System.out.println("I am " + name + "!");  
  }  
  public void setName(String name) {  
    this.name = name;  
  }  
 }

實(shí)現(xiàn)了phz.springframework.test.Animal接口

public interface Animal {  
  public void say();  
}

很明顯上面的代碼輸出I am kitty! 那么到底Spring是如何做到的呢？接下來(lái)就讓我們自己寫個(gè)Spring 來(lái)看看Spring 到底是怎么運(yùn)行的吧！首先，我們定義一個(gè)Bean類，這個(gè)類用來(lái)存放一個(gè)Bean擁有的屬性

/* Bean Id */ 
  private String id;  
  /* Bean Class */ 
  private String type;  
  /* Bean Property */ 
  private Map<String, Object> properties = new HashMap<String, Object>();

一個(gè)Bean包括id,type,和Properties。

接下來(lái)Spring 就開始加載我們的配置文件了，將我們配置的信息保存在一個(gè)HashMap中，HashMap的key就是Bean 的 Id ，HasMap 的value是這個(gè)Bean，只有這樣我們才能通過(guò)context.getBean("animal")這個(gè)方法獲得Animal這個(gè)類。我們都知道Spirng可以注入基本類型，而且可以注入像List，Map這樣的類型，接下來(lái)就讓我們以Map為例看看Spring是怎么保存的吧

Map配置可以像下面的

<bean id="test" class="Test">  
    <property name="testMap">  
      <map>  
        <entry key="a">  
          <value>1</value>  
        </entry>  
        <entry key="b">  
          <value>2</value>  
        </entry>  
      </map>  
    </property>  
  </bean>

Spring是怎樣保存上面的配置呢？，代碼如下：

(beanProperty.element("map") != null) {  
          Map<String, Object> propertiesMap = new HashMap<String, Object>();  
          Element propertiesListMap = (Element) beanProperty  
              .elements().get(0);  
          Iterator<?> propertiesIterator = propertiesListMap  
              .elements().iterator();  
          while (propertiesIterator.hasNext()) {  
            Element vet = (Element) propertiesIterator.next();  
            if (vet.getName().equals("entry")) {  
              String key = vet.attributeValue("key");  
              Iterator<?> valuesIterator = vet.elements()  
                  .iterator();  
              while (valuesIterator.hasNext()) {  
                Element value = (Element) valuesIterator.next();  
                if (value.getName().equals("value")) {  
                  propertiesMap.put(key, value.getText());  
                }  
                if (value.getName().equals("ref")) {  
                  propertiesMap.put(key, new String[] { value  
                      .attributeValue("bean") });  
                }  
              }  
            }  
          }  
          bean.getProperties().put(name, propertiesMap);  
        }

接下來(lái)就進(jìn)入最核心部分了，讓我們看看Spring 到底是怎么依賴注入的吧，其實(shí)依賴注入的思想也很簡(jiǎn)單，它是通過(guò)反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)例化一個(gè)類時(shí)，它通過(guò)反射調(diào)用類中set方法將事先保存在HashMap中的類屬性注入到類中。讓我們看看具體它是怎么做的吧。首先實(shí)例化一個(gè)類，像這樣

public static Object newInstance(String className) {  
    Class<?> cls = null;  
    Object obj = null;  
    try {  
      cls = Class.forName(className);  
      obj = cls.newInstance();  
    } catch (ClassNotFoundException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    } catch (InstantiationException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    } catch (IllegalAccessException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    }  
    return obj;  
  }

接著它將這個(gè)類的依賴注入進(jìn)去，像這樣

public static void setProperty(Object obj, String name, String value) {  
    Class<? extends Object> clazz = obj.getClass();  
    try {  
      String methodName = returnSetMthodName(name);  
      Method[] ms = clazz.getMethods();  
      for (Method m : ms) {  
        if (m.getName().equals(methodName)) {  
          if (m.getParameterTypes().length == 1) {  
            Class<?> clazzParameterType = m.getParameterTypes()[0];  
            setFieldValue(clazzParameterType.getName(), value, m,  
                obj);  
            break;  
          }  
        }  
      }  
    } catch (SecurityException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    } catch (IllegalArgumentException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    } catch (IllegalAccessException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    } catch (InvocationTargetException e) {  
      throw new RuntimeException(e);  
    }  
}

最后它將這個(gè)類的實(shí)例返回給我們，我們就可以用了。我們還是以Map為例看看它是怎么做的，我寫的代碼里面是創(chuàng)建一個(gè)HashMap并把該HashMap注入到需要注入的類中，像這樣：

if (value instanceof Map) {  
        Iterator<?> entryIterator = ((Map<?, ?>) value).entrySet()  
            .iterator();  
        Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();  
        while (entryIterator.hasNext()) {  
          Entry<?, ?> entryMap = (Entry<?, ?>) entryIterator.next();  
          if (entryMap.getValue() instanceof String[]) {  
            map.put((String) entryMap.getKey(),  
                getBean(((String[]) entryMap.getValue())[0]));  
          }  
        }  
        BeanProcesser.setProperty(obj, property, map);  
      }

到這里大體可以了解到spring實(shí)現(xiàn)Ioc的原理。

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