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Spring初识及Ioc理解

程序员文章站 2022-07-12 13:50:44
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Spring初识及Ioc理解


1. 概述

Spring是分层的Java SE/EE应用 full-stack轻量级开源框架,以IoC(Inverse Of Control:控制反转)和AOP(Aspect Oriented Programming:面向切面编程)为内核,提供了表现层Spring MVC和持久层Spring JDBC以及业务层事务管理等众多的企业级应用技术,还能整合开源世界众多著名的第三方框架和类库,逐渐成为使用最多的Java EE企业应用开源框架。

Spring的优势如下:

  • 方便解耦,简化开发:通过Spring提供的IoC容器,可以将对象间的依赖关系交由Spring进行控制,避免硬编码所造成的过度程序耦合。用户也不必再为单例模式类、属性文件解析等这些很底层的需求编写代码,可以更专注于上层的应用
  • AOP编程的支持:通过Spring的AOP功能,方便进行面向切面的编程,许多不容易用传统OOP实现的功能可以通过AOP轻松解决
  • 声明式事务的支持:通过声明式方式灵活的进行事务的管理,提高开发效率和质量
  • 方便程序的测试:可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作
  • 方便集成其他的框架:Spring 可以降低各种框架的使用难度,提供了对各种优秀框架(Struts、Hibernate、Hessian、Quartz等)的直接支持
  • 降低JavaEE API的学习难度:Spring 对JavaEE API(如JDBC、JavaMail、远程调用等)进行了薄薄的封装层,使这些API 的使用难度大为降低

Spring的体系结构图:
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2. Ioc

2.1 耦合和解耦

耦合性(Coupling),也叫耦合度,是对模块间关联程度的度量。耦合的强弱取决于模块间接口的复杂性、调用模块的方式以及通过界面传送数据的多少。模块间的耦合度是指模块之间的依赖关系,包括控制关系、调用关系、数据传递关系。模块间联系越多,其耦合性越强,同时表明其独立性越差( 降低耦合性,可以提高其独立性)。

在软件工程中,耦合指的就是就是对象之间的依赖性。对象之间的耦合越高,维护成本越高。因此对象的设计应使类和构件之间的耦合最小。

内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度,它是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。内聚是从功能角度来度量模块内的联系,一个好的内聚模块应当恰好做一件事。它描述的是模块内的功能联系。

软件设计中通常用耦合度内聚度作为衡量模块独立程度的标准。划分模块的一个准则就是高内聚、低耦合,即同一个模块内的各个元素之间要高度紧密,但是各个模块之间的相互依存度却要不那么紧密。

耦合的分类

  • 内容耦合:当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据时,或一个模块不通过正常入口而转入另一个模块时,这样的耦合被称为内容耦合。内容耦合是最高程度的耦合,应该避免使用
  • 公共耦合:两个或两个以上的模块共同引用一个全局数据项,这种耦合被称为公共耦合。在具有大量公共耦合的结构中,确定究竟是哪个模块给全局变量赋了一个特定的值是十分困难的
  • 外部耦合 :一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构,而且不是通过参数表传递该全局变量的信息,则称之为外部耦合
  • 控制耦合 :一个模块通过接口向另一个模块传递一个控制信号,接受信号的模块根据信号值而进行适当的动作,这种耦合被称为控制耦合
  • 标记耦合 :若一个模块A通过接口向两个模块B和C传递一个公共参数,那么称模块B和C之间存在一个标记耦合
  • 数据耦合:模块之间通过参数来传递数据,那么被称为数据耦合。数据耦合是最低的一种耦合形式,系统中一般都存在这种类型的耦合,因为为了完成一些有意义的功能,往往需要将某些模块的输出数据作为另一些模块的输入数据
  • 非直接耦合 :两个模块之间没有直接关系,它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。

总之,如果模块间必须存在耦合,就尽量使用数据耦合,少用控制耦合,限制公共耦合的范围,尽量避免使用内容耦合

例如,使用JDBC操作数据库的操作大致有:

  • 注册驱动
  • 获取连接
  • 获取有㔘的SQL语句对象
  • 获取结果集
  • 遍历结果集

其中在注册驱动这一步,可以使用DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver()),也可以使用反射Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")实现,那为什么我们选择的是后者呢?这就是为了降低JDBC和具体的驱动类之间的耦合性。另外,更好的方式是通过配置文件配置连接数据库的信息,这样当改变数据库时只需要修改配置文件,而不必动源代码,这样就进一步的降低了耦合性。

另外,可以使用设计模式中的工厂模式、单例模式等进行更好的程序设计,实现更好的解耦。

2.2 Ioc

控制反转(Inversion of Control,Ioc)是指将创建对象的权利交给框架,它是框架的重要特征,并非面向对象编程的专用术语。它主要包含依赖注入(Dependency Injection)和依赖查找(Dependency Lookup)。
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如何理解Ioc呢?例如,当程序中的类中想要获取另一个类的对象时,最简单的方式就是通过new直接创建,这是一种主动的获取方式,当然耦合性也是很高的。

如果我们通过一个工厂类来获取另一个类的对象,将对象的控制权交给工厂,而不是直接来获取。这种被动接收来获取对象的方式就是控制反转,它的目的就是降低程序间的耦合性。

2.3 Ioc案例

编写持久层接口用于模拟操作account表:

public interface IAccountDao {
    void saveAccount();
}

接口的实现类

public class AccountDaoImpl implements IAccountDao {
    public void saveAccount() {
        System.out.println("saving...");
    }
}

然后编写业务层接口

public interface IAccountService {
    void saveAccount();
}

接口的实现类:

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
    private IAccountDao accountDao;

    public AccountServiceImpl(){
        System.out.println("hello...");
    }
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
}

这里将资源的管理工作交给Spring,因此还需要创建相应的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"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <!--把对象的创建交给spring来管理-->
    <!--通过id来到class中获取类对象-->
    <bean id="accountService" class="service.impl.AccountServiceImpl"></bean>
    <bean id="accountDao" class="dao.impl.AccountDaoImpl"></bean>
</beans>

最后编写一个使用类:

import dao.IAccountDao;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import service.IAccountService;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
        IAccountService as = (IAccountService) ac.getBean("accountService");
        IAccountDao adao = ac.getBean("accountDao", IAccountDao.class);

        System.out.println(as);
        System.out.println(adao);

        as.saveAccount();
    }
}
hello...
service.impl.AccountServiceImpl@26be92ad
dao.impl.AccountDaoImpl@4c70fda8

2.4 源码解析

上面程序中使用了ClassPathXmlApplicationContext来获取配置的信息,而它的顶层接口是BeanFactory,可见Spring这里使用了工厂模式来进行解耦。BeanFactory的源码如下:

package org.springframework.beans.factory;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.core.ResolvableType;
import org.springframework.lang.Nullable;

public interface BeanFactory {
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    Object getBean(String var1) throws BeansException;

    <T> T getBean(String var1, @Nullable Class<T> var2) throws BeansException;

    Object getBean(String var1, Object... var2) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1, Object... var2) throws BeansException;

    boolean containsBean(String var1);

    boolean isSingleton(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isPrototype(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, ResolvableType var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, @Nullable Class<?> var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    @Nullable
    Class<?> getType(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    String[] getAliases(String var1);
}

BeacFactory本身是一个接口,它的实现类有:
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其中ClassPathXmlApplicationContext和FileSystemXmlApplicationContext是两个基于XML配置的实现类,AnnotationConfigApplicationContext是基于注解配置的实现类,其中最常用的就是ApplicationContext。

BeanFactory和ApplicationContext的区别:

  • BeanFactory 才是Spring 容器中的顶层接口,ApplicationContext 是它的子接口
  • 创建对象的时间点不一样
    • ApplicationContext:只要一读取配置文件,默认情况下就会创建对象
    • BeanFactory:什么使用什么时候创建对象

ApplicationContext 接口的实现类:

  • ClassPathXmlApplicationContext:它是从类的根路径下加载配置文件 推荐使用这种
  • FileSystemXmlApplicationContext:它是从磁盘路径上加载配置文件,配置文件可以在磁盘的任意位置
  • AnnotationConfigApplicationContext: 它是使用注解配置容器对象

3. bean标签管理

3.1 bean标签

<bean>用于配置对象让spring来创建的。 默认情况下它调用的是类中的无参构造函数,如果没有无参构造函数则不能创建成功。其中包含的属性有:

  • id:给对象在容器中提供一个唯一标识,用于获取对象

  • class:指定类的全限定类名,用于反射创建对象,默认情况下调用无参构造函数

  • scope:指定对象的作用范围

    • singleton :默认值,单例的
    • prototype :多例的
    • request :WEB项目中,Spring创建一个Bean的对象,将对象存入到request域中
    • session :WEB项目中,Spring创建一个Bean的对象,将对象存入到session域中
    • global session :WEB项目中,应用在Portlet环境.如果没有Portlet环境那么globalSession相当于session
  • init-method:指定类中的初始化方法名称

  • destroy-method:指定类中销毁方法名称

3.2 作用范围和生命周期

  • 单例对象:一个应用只有一个对象的实例,它的作用范围就是整个引用。 它的生命周期为:

    • 对象出生:当应用加载,创建容器时,对象被创建
    • 对象活着:只要容器在,对象一直活着
    • 对象死亡:当应用卸载,销毁容器时,对象就被销毁
  • 多例对象:每次访问对象时,都会重新创建对象实例。它的生命周期为:

    • 对象出生:当使用对象时,创建新的对象实例
    • 对象活着:只要对象在使用中,就一直活着
    • 对象死亡:当对象长时间不用时,就会被垃圾回收器回收

3.3 实例化bean的方式

  • 使用默认的无参构造函数:它会根据默认无参构造函数来创建类对象。如果bean指定的class中没有默认无参构造函数,将会创建失败

    <bean id="accountService" class="service.impl.AccountServiceImpl"></bean>
    
  • spring管理静态工厂-使用静态工厂的方法创建对象:首先创建静态工厂类

    public class StaticFactory {
    	public static IAccountService createAccountService(){ 
    		return new AccountServiceImpl();
        } 
    }
    

    然后在<bean>中配置使用:

    <bean id="accountService" 
          class="factory.StaticFactory" 
          factory-method="createAccountService"></bean>
    

    其中:

    • id:指定bean的id,用于从容器中获取
    • class:指定静态工厂的全限定类名
    • factory-method:指定生产对象的静态方法
  • spring管理实例工厂-使用实例工厂的方法创建对象:首先创建实例工厂类

    public class InstanceFactory { 
        public IAccountService createAccountService(){ 
            return new AccountServiceImpl(); 
        } 
    }
    

    然后在<bean>中配置:

    <bean id="instancFactory" class="factory.InstanceFactory"></bean> 
    <!--实例工厂需要通过<bean>独立指定-->
    <bean id="accountService" 
        factory-bean="instancFactory" 
        factory-method="createAccountService"></bean>
    

其中:

  • id:从容器中获取bean的唯一id

  • factory-bean:用于指定实例工厂bean的id

  • factory-method:用于指定实例工厂中创建对象的方法

4. 依赖注入

依赖注入(Dependency Injection)中的依赖指的是UML中的依赖原则,即当一个类以某种方式依赖于另一个类,但另一个类不一定依赖于它。因此,依赖关系也被称为Use-A关系。

4.1 构造函数注入

使用类中的构造函数,给成员变量赋值。这里的赋值的操作通过配置的方式使用spring框架注入。

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
    private String name;
    private Integer age;
    private Date birthday;

    public AccountServiceImpl(String name, Integer age, Date birthday){
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    public void  saveAccount(){
        System.out.println(name + "," + age + "," + birthday);
    }
}
    <bean id="accountService" class="com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl">
        <constructor-arg name="name" value="test"></constructor-arg>
        <constructor-arg name="age" value="18"></constructor-arg>
        <constructor-arg name="birthday" ref="now"></constructor-arg>
    </bean>

    <!-- 配置一个日期对象 -->
    <bean id="now" class="java.util.Date"></bean>

其中:

  • <constructor-arg>:提供一个对应参数列表的构造函数

    • index:指定参数在构造函数参数列表的索引位置

    • type:指定参数在构造函数中的数据类型

    • name:指定参数在构造函数中的名称,用它来找给谁赋值

      上面三个都是找给谁赋值,下面两个指的是赋什么值的

    • value:它能赋的值是基本数据类型和String类型

    • ref:它能赋的值是其他bean类型,也就是说,必须得是在配置文件中配置过的bean

4.2 set方式注入

在类中提供需要注入成员的set方法。

public class AccountServiceImpl2 implements IAccountService {
    private String name;
    private Integer age;
    private Date birthday;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    public void  saveAccount(){
        System.out.println(name + "," + age + "," + birthday);
    }
}
<bean id="accountService2" class="service.impl.AccountServiceImpl2">
        <property name="name" value="TEST" ></property>
        <property name="age" value="21"></property>
        <property name="birthday" ref="now"></property>
    </bean>

其中:

  • <property>:给bean中的属性传值
    • name:找的是类中set方法后面的部分
    • ref:给属性赋值是其他bean类型的
    • value:给属性赋值是基本数据类型和string类型的

4.3 使用p名称空间注入数据

此种方式是通过在xml中导入p名称空间,使用p:propertyName来注入数据,它的本质仍然是调用类中的set方法实现注入功能。

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 					xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation=" http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"> <bean id="accountService" class="com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl4" p:name="test" p:age="21" p:birthday-ref="now"/> </beans>

4.4 注入集合属性

public class AccountServiceImpl3 implements IAccountService {
    private String[] myStrs;
    private List<String> myList;
    private Set<String> mySet;
    private Map<String,String> myMap;
    private Properties myProps;

    public void setMyStrs(String[] myStrs) {
        this.myStrs = myStrs;
    }

    public void setMyList(List<String> myList) {
        this.myList = myList;
    }

    public void setMySet(Set<String> mySet) {
        this.mySet = mySet;
    }

    public void setMyMap(Map<String, String> myMap) {
        this.myMap = myMap;
    }

    public void setMyProps(Properties myProps) {
        this.myProps = myProps;
    }

    public void  saveAccount(){
        System.out.println(Arrays.toString(myStrs));
        System.out.println(myList);
        System.out.println(mySet);
        System.out.println(myMap);
        System.out.println(myProps);
    }
}
    <bean id="accountService3" class="com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl3">
        <property name="myStrs">
            <set>
                <value>AAA</value>
                <value>BBB</value>
            </set>
        </property>

        <property name="myList">
            <array>
                <value>AAA</value>
                <value>BBB</value>
            </array>
        </property>

        <property name="mySet">
            <list>
                <value>AAA</value>
                <value>BBB</value>
            </list>
        </property>

        <property name="myMap">
            <props>
                <prop key="testC">ccc</prop>
                <prop key="testD">ddd</prop>
            </props>
        </property>

        <property name="myProps">
            <map>
                <entry key="testA" value="aaa"></entry>
                <entry key="testB">
                    <value>BBB</value>
                </entry>
            </map>
        </property>
    </bean>

其中注入集合数据 List结构有 array、list、set ,Map结构有 map、entry、props、prop,在注入数据时,只要结构相同,标签可以互换。

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