spring之旅第二篇-spring IOC概念及原理分析

一、ioc概念

上一篇已经了解了spring的相关概念，并且创建了一个spring项目。spring中有最重要的两个概念：ioc和aop，我们先从ioc入手。

ioc全称inversion of control，中文通常翻译为“控制反转”，这其实不是一种技术，而是一种思想。

简单理解就是把原先我们代码里面需要实现的对象创建、依赖的代码，反转给容器来帮忙实现。

这里分享iteye的开涛对ioc的精彩讲解

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ioc是什么

　　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。如何理解好ioc呢？理解好ioc的关键是要明确“谁控制谁，控制什么，为何是反转（有反转就应该有正转了），哪些方面反转了”，那我们来深入分析一下：

　　●谁控制谁，控制什么：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；谁控制谁？当然是ioc 容器控制了对象；控制什么？那就是主要控制了外部资源获取（不只是对象包括比如文件等）。

　　●为何是反转，哪些方面反转了：有反转就有正转，传统应用程序是由我们自己在对象中主动控制去直接获取依赖对象，也就是正转；而反转则是由容器来帮忙创建及注入依赖对象；为何是反转？因为由容器帮我们查找及注入依赖对象，对象只是被动的接受依赖对象，所以是反转；哪些方面反转了？依赖对象的获取被反转了。

　用图例说明一下，传统程序设计如图1-1，都是主动去创建相关对象然后再组合起来：

图1-1 传统应用程序示意图

当有了ioc/di的容器后，在客户端类中不再主动去创建这些对象了，如图2-2所示:

图1-2有ioc/di容器后程序结构示意图

ioc能做什么

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。

　　ioc很好的体现了面向对象设计法则之一—— 好莱坞法则：“别找我们，我们找你”；即由ioc容器帮对象找相应的依赖对象并注入，而不是由对象主动去找。

ioc和di

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由什么关系呢？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”。

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相信通过上面的文章，对ioc的理解会更深。下面讲讲三种依赖注入的方式

构造方法注入

顾名思义，构造方法注入，就是被注入对象可以通过在其构造方法中声明依赖对象的参数列表， 让外部（通常是ioc容器）知道它需要哪些依赖对象

public classa(iinterfacea a,iinterfaceb b){
    this.a=a;
    this.b=b;
}

构造方法注入方式比较直观，对象被构造完成后，即进入就绪状态，可以马上使用。

setter 方法注入

对于javabean对象来说，通常会通过setxxx()和getxxx()方法来访问对应属性。这些setxxx()方法统称为setter方法，getxxx()当然就称为getter方法。

public class classb(){
    private iinterfacea a;
    private iinterfaceb b;
    public iinterfacea getiinterfacea(){
        return a;
    }
    public void setiinterfacea(iinterfacea a){
        this.a=a;
    }
    public iinterfaceb getiinterfaceb(){
        return b;
    }
    public void setiinterfaceb(iinterfaceb b){
        this.b=b;
    }
}

接口注入 　

相对于前两种注入方式来说，接口注入没有那么简单明了。被注入对象如果想要ioc service provider为其注入依赖对象，就必须实现某个接口。这个接口提供一个方法，用来为其注入依赖对象。ioc service provider最终通过这些接口来了解应该为被注入对象注入什么依赖对象。

创建person （被注入对象）要实现的接口

interface userinject{
        void injectuser(user user);//这里必须 是被注入对象依赖的对象
    }

person 对象实现接口

class person implements userinject{ 
    private user user; public person(){} 
    @override 
    public void injectuser(user user)
    {
        this.user = user;//实现注入方法，外部通过此方法给此对象注入user对象
    }
}

外部调injectuser方法为persion对象注入user对象，此即接口注入

三种注入方式的比较

• 接口注入。从注入方式的使用上来说，接口注入是现在不甚提倡的一种方式，基本处于“退役状态”。因为它强制被注入对象实现不必要的接口，带有侵入性。而构造方法注入和setter方法注入则不需要如此。

• 构造方法注入。这种注入方式的优点就是，对象在构造完成之后，即已进入就绪状态，可以 9马上使用。缺点就是，当依赖对象比较多的时候，构造方法的参数列表会比较长。而通过反射构造对象的时候，对相同类型的参数的处理会比较困难，维护和使用上也比较麻烦。而且在java中，构造方法无法被继承，无法设置默认值。对于非必须的依赖处理，可能需要引入多个构造方法，而参数数量的变动可能造成维护上的不便。

• setter方法注入。因为方法可以命名，所以setter方法注入在描述性上要比构造方法注入好一些。 另外，setter方法可以被继承，允许设置默认值，而且有良好的ide支持。缺点当然就是对象无法在构造完成后马上进入就绪状态。

  综上所述，构造方法注入和setter方法注入因为其侵入性较弱，且易于理解和使用，所以是现在使用最多的注入方式；而接口注入因为侵入性较强，近年来已经不流行了。

二、源码分析

在学习spring的具体配置之前，先了解下源码的基本结构。上一篇的测试代码

applicationcontext ctx=new classpathxmlapplicationcontext("meta-inf/applicationcontext.xml");
  //获取bean的实例
helloworld t=(helloworld) ctx.getbean("hello");

我们大致分析下过程：

1. 通过resource对象加载配置文件

2. 解析配置文件,得到bean

3. 解析bean,id作为bean的名字,class用于反射得到bean的实例(class.forname(classname));

4. 调用getbean的时候,从容器中返回对象实例。

当然这只是简单的理解，ioc核心内容是beanfactory与applicationcontext

beanfactory

beanfactory 是 spring 的“心脏”。它就是 spring ioc 容器的真面目。spring 使用 beanfactory 来实例化、配置和管理 bean，beanfactory有着庞大的继承、实现体系，有众多的子接口、实现类。

1. beanfactory作为一个主接口不继承任何接口，暂且称为一级接口。

2. 有3个子接口继承了它，进行功能上的增强。这3个子接口称为二级接口。

3. configurablebeanfactory可以被称为三级接口，对二级接口hierarchicalbeanfactory进行了再次增强，它还继承了另一个外来的接口singletonbeanregistry

4. configurablelistablebeanfactory是一个更强大的接口，继承了上述的所有接口，无所不包，称为四级接口。（这4级接口是beanfactory的基本接口体系。继续，下面是继承关系的2个抽象类和2个实现类：）

5. abstractbeanfactory作为一个抽象类，实现了三级接口configurablebeanfactory大部分功能。

6. abstractautowirecapablebeanfactory同样是抽象类，继承自abstractbeanfactory，并额外实现了二级接口autowirecapablebeanfactory

7. defaultlistablebeanfactory继承自abstractautowirecapablebeanfactory，实现了最强大的四级接口configurablelistablebeanfactory，并实现了一个外来接口beandefinitionregistry，它并非抽象类。

8. 最后是最强大的xmlbeanfactory，继承自defaultlistablebeanfactory，重写了一些功能，使自己更强大。

最基本的ioc容器接口beanfactory

public interface beanfactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的bean区分开，就是说，如果一个factorybean的名字为a，那么，&a会得到那个factory
     */
    string factory_bean_prefix = "&";

    /*
     * 四个不同形式的getbean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在ioc容器中得到bean实例   
    objecpublic interface beanfactory {

    /**
     * 用来引用一个实例，或把它和工厂产生的bean区分开，就是说，如果一个factorybean的名字为a，那么，&a会得到那个factory
     */
    string factory_bean_prefix = "&";

    /*
     * 四个不同形式的getbean方法，获取实例
     */
    //根据bean的名字，获取在ioc容器中得到bean实例   
    object getbean(string name) throws beansexception;
   //根据bean的名字和class类型来得到bean实例，增加了类型安全验证机制。    
    <t> t getbean(string name, class<t> requiredtype) throws beansexception;
    
    <t> t getbean(class<t> requiredtype) throws beansexception;

    object getbean(string name, object... args) throws beansexception;
    // 是否存在
    boolean containsbean(string name); 
    // 是否为单实例
    boolean issingleton(string name) throws nosuchbeandefinitionexception;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isprototype(string name) throws nosuchbeandefinitionexception;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean istypematch(string name, class<?> targettype)
            throws nosuchbeandefinitionexception;
    //得到bean实例的class类型
    class<?> gettype(string name) throws nosuchbeandefinitionexception; 

    string[] getaliases(string name);// 根据实例的名字获取实例的别名 getbean(string name) throws beansexception;
   //根据bean的名字和class类型来得到bean实例，增加了类型安全验证机制。    
    <t> t getbean(string name, class<t> requiredtype) throws beansexception;
    
    <t> t getbean(class<t> requiredtype) throws beansexception;

    object getbean(string name, object... args) throws beansexception;
    // 是否存在
    boolean containsbean(string name); 
    // 是否为单实例
    boolean issingleton(string name) throws nosuchbeandefinitionexception;
   // 是否为原型（多实例）
    boolean isprototype(string name) throws nosuchbeandefinitionexception;
    // 名称、类型是否匹配
    boolean istypematch(string name, class<?> targettype)
            throws nosuchbeandefinitionexception;
    //得到bean实例的class类型
    class<?> gettype(string name) throws nosuchbeandefinitionexception; 

    string[] getaliases(string name);// 根据实例的名字获取实例的别名

beanfactory接口只是做了最基本的定义，里面不管如何定义和加载，只关心如何得到对象，要知道如何得到对象，必须看具体的实现类，其中xmlbeanfactory就是针对最基本的ioc容器的实现。

public class xmlbeanfactory extends defaultlistablebeanfactory {
    private final xmlbeandefinitionreader reader;

    public xmlbeanfactory(resource resource) throws beansexception {
        this(resource, (beanfactory)null);
    }

    public xmlbeanfactory(resource resource, beanfactory parentbeanfactory) throws beansexception {
        super(parentbeanfactory);
        this.reader = new xmlbeandefinitionreader(this);
        this.reader.loadbeandefinitions(resource);
    }
}

使用：

//根据xml配置文件创建resource资源对象，该对象中包含了beandefinition的信息
 resource resource = new classpathresource("meta-inf/applicationcontext.xml");
 //创建xmlbeandefinitionreader读取器，用于载入beandefinition。之所以需要beanfactory作为参数，是因为会将读取的信息回调配置给factory
 beanfactory beanfactory = new xmlbeanfactory(resource);
 helloworld helloworld = beanfactory.getbean("hello",helloworld.class);
 system.out.println(helloworld.getinfo());

applicationcontext

applicationcontext是spring提供的一个高级的ioc容器，它除了能够提供ioc容器的基本功能外，还为用户提供了以下的附加服务。

1. 支持信息源，可以实现国际化。（实现messagesource接口）

2. 访问资源。(实现resourcepatternresolver接口)

3. 支持应用事件。(实现applicationeventpublisher接口)

两者的区别

1.beanfactroy采用的是延迟加载形式来注入bean的，即只有在使用到某个bean时(调用getbean())，才对该bean进行加载实例化，这样，我们就不能发现一些存在的spring的配置问题。而applicationcontext则相反，它是在容器启动时，一次性创建了所有的bean。这样，在容器启动时，我们就可以发现spring中存在的配置错误。 相对于基本的beanfactory，applicationcontext 唯一的不足是占用内存空间。当应用程序配置bean较多时，程序启动较慢。

beanfacotry延迟加载,如果bean的某一个属性没有注入，beanfacotry加载后，直至第一次使用调用getbean方法才会抛出异常；而applicationcontext则在初始化自身是检验，这样有利于检查所依赖属性是否注入；所以通常情况下我们选择使用 applicationcontext。 应用上下文则会在上下文启动后预载入所有的单实例bean。通过预载入单实例bean ,确保当你需要的时候，你就不用等待，因为它们已经创建好了。

2.beanfactory和applicationcontext都支持beanpostprocessor、beanfactorypostprocessor的使用，但两者之间的区别是：beanfactory需要手动注册，而applicationcontext则是自动注册。（applicationcontext比 beanfactory 加入了一些更好使用的功能。而且 beanfactory 的许多功能需要通过编程实现而 applicationcontext 可以通过配置实现。比如后处理 bean ， applicationcontext 直接配置在配置文件即可而 beanfactory 这要在代码中显示的写出来才可以被容器识别。 ）

3.beanfactory主要是面对与 spring 框架的基础设施，面对 spring 自己。而 applicationcontex 主要面对与 spring 使用的开发者。基本都会使用 applicationcontex 并非 beanfactory 。

spring 的ioc实现当然不止这些，这些以后再学，推荐一篇大牛写的博客：https://www.cnblogs.com/ittangtang/p/3978349.html

看完这些相信对spring ioc概念及其实现会有了一些理性认识了，这里面参考了很多园子里大神的文字，下一篇开始学习spring的配置