1. 前言
Spring 框架是 Java 语言中非常流行的开源框架，用于简化企业级应用的开发。其中，IOC（控制反转）和 AOP（面向切面编程）是 Spring 框架中的两个核心概念。本章我们重点介绍 IOC 的原理和实现，有关 AOP 的内容将在第二章 aop 模块进行介绍。
IOC 的全称为 Inversion of Control，通常翻译为「控制反转」。控制反转是一种设计原则，其主要目的是降低代码之间的耦合度。在 Spring 框架中，IOC 容器负责管理所有对象，任意两个对象之间不需要直接联系，从而降低了依赖关系。如果某个对象依赖另一个对象，IOC 容器自动寻找依赖项并注入给该对象，这一过程称为依赖注入（Dependency Injection）。
2. 控制反转
为了进一步理解什么是控制反转，我们用日常生活中的事例来说明。甲发现 A 餐厅不错，经常去吃饭。乙是甲的朋友，在甲的介绍下，乙也经常光顾 A 餐厅。丙经常去 B 餐厅吃饭，但他不认识甲和乙，因此不会去 A 餐厅，同理甲和乙也不会去 B 餐厅。到了互联网时代，线上平台出现了，A 餐厅和 B 餐厅都在平台上注册，甲、乙、丙可以在平台上浏览信息，然后选择一家心仪的餐厅。
在传统模式下，口耳相传是最有效的传播方式，获取信息的成本在于构建人际关系。在互联网模式下，信息的传播发生了颠覆性的改变，任何人都可以方便快捷地获取所需要的信息。造成这一变化的原因是什么，我们可以从供需双方的组织结构来分析。
传统模式下供需双方的关系被割裂为若干子系统，子系统之间的交流异常困难。每个子系统都可以看做是数据结构中的图（graph），不同的需方节点到供方节点的权重（weight）也不一样。甲的权重为 1，乙的权重为 2，依次类推。而在互联网模式下，系统是一个整体，平台居中维系着供需双方的联系，所有需方节点到供方节点的权重都是 1。由此可见，系统的完备性以及信息传递的低权重是提高效率的两大因素。
回过头来再看，所谓控制是指寻找餐厅的行为，一开始是由消费者所掌握的。当线上平台出现后，餐厅在平台上注册，可以认为是由平台完成了寻找餐厅的行为，消费者只需要做出选择即可（被动地接收信息）。至此，我们已经对控制反转的概念有了初步认识，为了构建一个完备且高效的系统，还需要探寻其背后更深层次的理论依据。
3. 迪米特法则
迪米特法则（Law of Demeter）又称最少知识原则，其基本表述为只和最亲密的朋友交流。也就是说，如果两个类彼此之间不需要直接通信，那么就不要建立联系。在软件系统中，各个类之间的引用或依赖关系好比它们的人脉，我们应当剔除掉不必要的人脉，只维护最小的朋友圈。
概念是抽象的，我们用一个例子来说明。比如 B 创建了 A 对象，如果 C 想得到 A 对象，就需要依赖 B 对象。根据迪米特法则，应该尽可能少地与其他类打交道，对于 C 来说，最好能绕过 B 直接得到 A 对象。这时，IOC 容器就起到了线上平台的作用。所有的对象都注册到容器里，一个类想要什么样的对象只需要告诉容器，无需关心目标对象是如何创建的。由此可见，IOC 的核心就是将创建对象和管理对象的控制权交出去（由类转移到容器），这是控制反转的真正含义。
在一个应用程序里，可能存在成百上千乃至更多的对象，维护它们之间关系是一件费力不讨好的事情。再加上系统的不断迭代，开发人员的变更，在诸多因素的影响下，事情只会朝着更坏的方向发展。IOC 容器的出现不啻于一场革命，使得混沌无序的系统变得简洁而富有条理，其重要性可见一斑。换一个角度来看，奥卡姆剃刀原理认为如无必要，勿增实体，那么 IOC 容器就是「必要的实体」。
需要指出的是，外卖和购物平台的信息流通方式是单向的，商家提供产品或服务，用户负责消费。IOC 容器更类似二手置换平台，每个用户都既是买家，也是卖家，二手物品的流通是双向的。对于 IOC 容器来说，任何一个对象都可以依赖其它对象，也可以被其它对象所依赖。
4. 简单工厂模式
时至今日，Spring 框架已经是一个功能强大、内容丰富的庞然大物，但最核心最基础的部分仍是一个 IOC 容器，通常也称为 Spring 容器。一般来说，Spring 容器包括狭义和广义两个方面，狭义的是指 BeanFactory, 广义的是指 ApplicationContext。本章我们只关注 BeanFactory，后者将在第三章 context 模块进行讨论。
顾名思义，BeanFactory 就是一个创建 Bean 的工厂。工厂的概念来自一种常见的设计模式，即简单工厂模式。对于一个类来说，最大的痛点是如何获得目标对象，至于对象是如何创建的，实际上并不关心。简单工厂模式的特点是屏蔽了产品的生产细节，交到消费者手中的是成品。正因如此，控制反转是在简单工厂模式的基础上实现的。
简单工厂模式的结构并不复杂，由三个角色构成：
Creator表示工厂角色，负责生产产品Product是抽象产品角色，定义了产品的特征ConcreteProduct是具体产品角色，表示最终生产的成品
Spring 所使用的工厂模式是标准结构的变体（variant），其中工厂角色被拆分成了 BeanFactory 接口和 DefaultListableBeanFactory 实现类，getBean 方法是创建产品的核心方法。由于工厂只生产一种产品，因此抽象产品角色和具体产品角色合并起来，这里的 Bean 不是具体的某个类，可以是任意对象。
实际上，
BeanFactory的继承关系远比类图中的复杂，getBean方法也不是DefaultListableBeanFactory实现的。我们只是讨论BeanFactory是如何实现简单工厂模式的，进行了一定的简化。
5. 依赖注入
以上详细讨论了控制反转以及相关的一些问题，那么依赖注入又是怎么一回事。回到吃饭的问题，用户既然可以在线上平台寻找餐厅，但还是要亲自前往某个餐厅用餐。那么能不能直接在线上下单，餐厅做好后直接送上门？当然是可以的，由此衍生出了外卖业务。反正不打算自己做饭了，干脆连馆子也不用去了，直接让外卖送到手上。同样地，一个对象只需要告诉容器需要什么样的依赖项，由容器自行寻找依赖项并赋给当前对象，这一过程就称为依赖注入。
在下面的示例代码中，分别演示了不使用依赖注入和使用依赖注入的情况。在不使用依赖注入的情况下，我们首先要拿到 BeanFactory 的实例（暂时先不管是如何拿到的），然后手动调用 getBean 方法得到目标对象。整个过程的代码量不算大，但考虑到依赖对象的情况广泛存在于应用程序中，难免会出现大量重复的代码。对于一个好的软件系统来说，应该避免这种情况的发生。
java
//示例代码：不使用依赖注入
public class Foo {
private BeanFactory beanFactory;
private Bar bar;
public Foo() {
this.bar = this.beanFactory.getBean("bar", Bar.class);
}
}当我们使用了依赖注入，只需要声明一个注解，Spring 容器就会将所需的对象注入到指定字段上。代码变得极致简洁，所有的细节都被隐藏了，这种一站式的快捷用法对开发者来说无疑是非常友好的。
java
//示例代码：使用依赖注入
public class Foo {
@Autowired
private Bar bar;
}依赖注入可以看做是控制反转的补充，如果说交出创建对象的控制权是第一层反转的话，那么由容器注入依赖对象就是第二层反转。Spring 容器解决了信息流通的问题，依赖注入则使得获取信息（依赖对象）的过程变得十分简单，以至于感受不到 Spring 容器的存在。这是极为高明的策略，就好比每时每刻都要呼吸空气，却感受不到空气的存在一样。
故《道德经》有言：「上德不德，是以有德」「功成事遂，百姓皆谓我自然」。如何理解？统治者最好的德行是不显现出来，人民做成了任何事都认为这是自然而然的。
将古代圣贤的语言换成编程领域的表述就是低侵入性，也就是说第三方框架应该尽可能的降低对源代码的影响，最好感知不到第三方框架的存在。低侵入性是 Spring 框架始终秉持的核心理念之一，我们将在接下来的章节详细讨论。
6. 总结
软件系统和人类社会非常相似，每个对象都有自己的资源，也有属于它的人脉和朋友圈。当一个对象需要某个资源时，必须想办法与该资源的拥有者建立联系。这种联系可能是直接的，也可能是间接的，不管怎么说都会使对象之间的依赖关系变得更加复杂。这是一个熵增的系统，在不引入外力的情况下（比如进行大规模重构），会变得越来越混乱无序。IOC 容器的作用是将所有的资源集中起来，这就导致了资源控制权的易主，也就是所谓的控制反转。这样做的好处是显而易见的，对象获取资源变得简单而直接，再也不需要苦心经营复杂的依赖关系。
控制反转的理论基础是迪米特法则，IOC 容器的出现使得每个对象都能轻装上阵，剔除了不必要依赖关系，降低了整个系统的复杂度。消费者直接通过 IOC 容器获取资源，不再关心对象是如何创建的，因此 Spring 框架在实现 IOC 容器时使用了简单工厂模式。这一模式的特点是隐藏了产品的生产细节，交到消费者手中的已经是成品，从而解决了核心痛点。
接下来介绍了什么是依赖注入，简单说来依赖注入就是控制反转的补充。创建对象是主动行为，获取资源（依赖对象）也是主动行为。既然 IOC 容器控制了对象的创建，干脆连检索资源的工作一并承接过来，反过来将依赖项交给有需要的一方。控制反转和依赖注入的关系用一个形象的比喻，就好比堂食和外卖的区别。具体来说，餐厅提供食物就是控制反转（不用自己做饭），把外卖送到消费者手上则是依赖注入。
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