Spring中是如何实现IoC和DI的？

luming-022024-08-03 17:47

前言：在前一篇文章中对于IoC的核心思想进行了讲解，而本篇文章则从Spring的角度入手，体会Spring对于IoC是如何实现的。 如果对IoC还有不太了解的可以阅读上一篇文章，相信一定会带来全新的收获：什么是IoC（控制反转）思想？

目录

一.Spring中的IoC

@Controller

@Service

@Repository

@Component

@Configuration

类注解之间的区别

类注解之间的联系

方法注解@Bean

[二.DI------Dependency Injection(依赖注入)](#二.DI——Dependency Injection(依赖注入))

[▐ 属性注入](#▐ 属性注入)

[▐ 构造方法注入](#▐ 构造方法注入)

[▐ Setter注入](#▐ Setter注入)

三种注入的优缺点

@Autowired存在问题

一.Spring中的IoC

在前一篇文章中，我们通过制造小汽车的例子对于IoC的思想有了一定的认知，在制造小汽车的过程中，车身、底盘、轮胎等对象层层依赖，通过IoC我们降低了代码的耦合度。Spring作为Java领域最热门的框架，它有俩个核心思想分别是IoC和AOP，我们也常常会听见一句话："Spring是包含了众多工具方法的IoC容器"。

IoC是Spring的核心思想，也是常见的面试题，对于IoC的细致讲解在上篇文章中进行了介绍：什么是IoC（控制反转）思想？，这里就只是简单的介绍一下：

IoC全称Inversion of Control (控制反转) ，这里的控制其实是控制权的意思。可以理解为对象的获取权力和方式发生了发转。也就是说，当需要某个对象时，传统开发模式中需要⾃⼰通过 new 创建对象；而IoC的思想则不一样，IoC旨在把创建对象的任务交给外部的容器，程序中只需要引入容器里存放的需要的对象即可。这个容器一般被称为：IoC容器。

其实IoC我们在前⾯已经使⽤了，我们在前⾯讲到，在类上⾯添加 @RestController 和 @Controller 注解，就是把这个对象交给Spring管理，Spring 框架启动时就会加载该类，把对象交给Spring管理，这就是Spring中的IoC思想。Spring对于IoC的实现主要是通过工厂设计模式+反射来实现的，当我们需要某个对象的时候，只需要将创建对象的任务交给容器，在程序中只需要调用（注入）即可。

前⾯我们提到IoC控制反转，就是将对象的控制权交给Spring的IOC容器，由IOC容器创建及管理对象。那么在Spring程序中，我们该如何通过代码来实现IoC呢？

Spring框架为了更好的服务应用程序，提供了俩类注解来实现将对象集中管理创建：

  • 类注解：@Controller、@Service、@Repository、@Component、@Configuration
  • 方法注解：@Bean

@Controller

使⽤ @Controller 存储 bean 的代码如下所⽰：

java 复制代码 
@Controller // 将对象存储到 Spring 中
public class UserController {
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController...");
    }
}

如何观察这个对象已经存在Spring容器当中了呢? 我们可以通过启动类中的getBean方法来得到Spring中管理的Bean。

java 复制代码 
@SpringBootApplication
public class IoCdemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(IoCdemoApplication.class, args);
        UserController bean = context.getBean(UserController.class);
        bean.sayHi();
    }
}

在控制台即可观察到输出：

但是一旦将@Controller注释掉，程序就会报错找不到这个Bean，这就说明了使用@Controller确实是可以将该类对象交给Spring进行管理

@Service

java 复制代码 
@Service
public class UserService {
    public void sayHi(String name) {
        System.out.println("Hi," + name);
    }
}

还是来获取一下这个对象，看看结果如何

java 复制代码 
ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(IoCdemoApplication.class, args);
UserService bean = context.getBean(UserService.class);
bean.sayHi("CSDN");

如果注释掉@Service就会报错，因此可以证实@Service可以将类对象交给Spring进行管理

后续的三个注解如果进行相同方式的验证都会得到一样的结果，这里就不再赘述

@Repository

java 复制代码 
@Repository
public class UserRepository {
    public void sayHi() {
        System.out.println("Hi, UserRepository~");
    }
}

@Component

java 复制代码 
@Component
public class UserComponent {
    public void sayHi() {
        System.out.println("Hi, UserComponent~");
    }
}

@Configuration

java 复制代码 
@Configuration
public class UserConfiguration {
    public void sayHi() {
        System.out.println("Hi,UserConfiguration~");
    }
}

那么既然这么多注解干的都是同一件事，为什么还非要分出这么多注解呢？

类注解之间的区别

这个也是和咱们前⾯讲的应⽤分层是呼应的，不同的注解标识着不同的信息，这些注解可以让程序员看到类注解之后，就能直接了解当前类的⽤途。

  • @Controller：控制层, 接收请求, 对请求进⾏处理, 并进⾏响应
  • @Servie：业务逻辑层, 处理具体的业务逻辑
  • @Repository：数据访问层，也称为持久层. 负责数据访问操作
  • @Configuration：配置层. 处理项⽬中的⼀些配置信息

这和每个省/市都有⾃⼰的⻋牌号是⼀样的。⻋牌号都是唯⼀的，标识⼀个⻋辆的。但是为什么还需要设置不同的⻋牌开头呢？⽐如陕西的⻋牌号就是：陕X：XXXXXX，北京的⻋牌号：京X：XXXXXX，甚⾄⼀个省不同的县区也是不同的，⽐如西安就是，陕A：XXXXX，咸阳：陕B：XXXXXX，宝鸡，陕C：XXXXXX，⼀样。

这样做的好处除了可以节约号码之外，更重要的作⽤是可以直观的标识⼀辆⻋的归属地.

对于一般的开发我们通过不同的注解去确认它是哪一层的代码，这样更方面上下层进行调用

类注解之间的联系

细心的朋友可能发现了，上述的注解中少了一个@Component注解，我们不妨打开每个注解的源码看看。

我们会发现上述4个注解中都有@Component注解，这说明它们本⾝就是属于 @Component 的 "⼦类"。@Component 是⼀个元注解，也就是说可以注解其他类注解，如 @Controller、@Service 、@Repository 等， 这些注解被称为 @Component 的衍⽣注解。

@Controller、@Service 和 @Repository ⽤于更具体的⽤例(分别在控制层, 业务逻辑层, 持久化层)，在开发过程中，如果你要在业务逻辑层使⽤ @Component 或 @Service，显然@Service是更好的选择。

诸如@Configuration，见名知意就是用来标记配置相关的，比如我们想用Redis的数据库，在使用Redis之前需要对Redis数据库的密码或者库做一些配置，配置好了之后我们需要将这个配置类交给Spring管理方便我们在别的地方直接访问Redis数据库，这时使用@Configuration就是很好的选择。

⽐如杯⼦有喝⽔杯、刷⽛杯等，但是我们更倾向于在⽇常喝⽔时使⽤⽔杯，洗漱时使⽤刷⽛杯。

方法注解@Bean

类注解是添加到某个类上的， 但是存在两个问题

  1. 使⽤外部包⾥的类, 没办法添加类注解
  2. ⼀个类, 需要多个对象, ⽐如多个数据源

比如我们想通过引入第三方的工具类去操作数据库，我们想将这个类交给Spring管理方便我们进行二次开发，但是由于第三方包只能读取不能写入的情况，就会陷入进退俩难的情况。

@Bean 同上述类注解的功能一样，都是将标记的对象交给Spring进行管理，但在 Spring 框架的设计中，⽅法注解 @Bean 要配合类注解才能将对象正常的存储到 Spring 容器中，如下代码所⽰：

java 复制代码 
@Component
public class BeanConfig {
    @Bean
    public User user(){
        User user = new User();
        user.setName("zhangsan");
        user.setAge(18);
        return user;
    }
}

我们也可以通过设置name属性给Bean对象进行重命名

java 复制代码 
@Bean(name = {"u1","user1"})

二.DI------Dependency Injection(依赖注入)

依赖注⼊是⼀个过程，是指IoC容器在创建Bean时, 去提供运⾏时所依赖的资源，⽽资源指的就是对象，在之前程序案例中，我们使⽤了 @Autowired 这个注解，完成了依赖注⼊的操作。

关于依赖注⼊，Spring也给我们提供了三种⽅式：

  • 属性注⼊(Field Injection)
  • 构造⽅法注⼊(Constructor Injection)
  • Setter 注⼊(Setter Injection)

**▐**属性注入

属性注⼊是使⽤ @Autowired 实现的，将 Service 类注⼊到 Controller 类中。

Service 类的实现代码如下：

java 复制代码 
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    public void sayHi() {
        System.out.println("Hi,UserService");
    }
}

Controller 类的实现代码如下：

java 复制代码 
@Controller
public class UserController {
    //注⼊⽅法1: 属性注⼊
    @Autowired
    private UserService userService;
    
    public void sayHi() {
        System.out.println("hi,UserController...");
        userService.sayHi();
    }
}

**▐**构造方法注入

构造⽅法注⼊是在类的构造⽅法中实现注⼊，如下代码所⽰：

java 复制代码 
@Controller
public class UserController2 {
    //注⼊⽅法2: 构造⽅法
    private UserService userService;
    @Autowired
    public UserController2(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController2...");
        userService.sayHi();
    }
}

如果类只有⼀个构造⽅法，那么 @Autowired 注解可以省略；如果类中有多个构造⽅法，那么需要添加上 @Autowired 来明确指定到底使⽤哪个构造⽅法。

**▐**Setter注入

Setter 注⼊和属性的 Setter ⽅法实现类似，只不过在设置 set ⽅法的时候需要加上 @Autowired 注解 ，如下代码所⽰：

java 复制代码 
@Controller
public class UserController3 {
    //注⼊⽅法3: Setter⽅法注⼊
    private UserService userService;
    @Autowired
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController3...");
        userService.sayHi();
    }
}

三种注入的优缺点

属性注⼊

优点:

  • 简洁，使⽤⽅便

缺点:

  • 只能⽤于 IoC 容器，如果是⾮ IoC 容器不可⽤，并且只有在使⽤的时候才会出现 NPE（空指针异常）
  • 不能注⼊⼀个Final修饰的属性

构造函数注入(Spring 4.X推荐)

优点:

  • 可以注⼊final修饰的属性
  • 注⼊的对象不会被修改
  • 依赖对象在使⽤前⼀定会被完全初始化，因为依赖是在类的构造⽅法中执⾏的，⽽构造⽅法是在类加载阶段就会执⾏的⽅法.
  • 通⽤性好, 构造⽅法是JDK⽀持的, 所以更换任何框架,他都是适⽤的

缺点:

  • 注⼊多个对象时, 代码会⽐较繁琐

Setter注入(Spring 3.X推荐)

优点:

  • ⽅便在类实例之后, 重新对该对象进⾏配置或者注⼊

缺点:

  • 不能注⼊⼀个Final修饰的属性
  • 注⼊对象可能会被改变, 因为setter⽅法可能会被多次调⽤, 就有被修改的⻛险

@Autowired存在问题

当同⼀类型存在多个bean时, 使⽤@Autowired会存在问题

java 复制代码 
@Component
public class BeanConfig {
    @Bean("u1")
    public User user1(){
        User user = new User();
        user.setName("zhangsan");
        user.setAge(18);
        return user;
    }
    @Bean
    public User user2() {
        User user = new User();
        user.setName("lisi");
        user.setAge(19);
        return user;
    }
}
java 复制代码 
@Controller
public class UserController {
    
    @Autowired
    private UserService userService;
    //注⼊user
    @Autowired
    private User user;
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController...");
        userService.sayHi();
        System.out.println(user);
    }
}

程序会出现无法正确找到Bean的报错

如何解决上述问题呢？Spring提供了以下⼏种解决⽅案：

  • @Primary
  • @Qualifier
  • @Resource

使⽤@Primary注解：当存在多个相同类型的Bean注⼊时，加上@Primary注解，来确定默认的实现

java 复制代码 
@Component
public class BeanConfig {
    @Primary //指定该bean为默认bean的实现
    @Bean("u1")
    public User user1(){
        User user = new User();
        user.setName("zhangsan");
        user.setAge(18);
        return user;
    }
    @Bean
    public User user2() {
        User user = new User();
        user.setName("lisi");
        user.setAge(19);
        return user;
    }
}

使⽤@Qualifier注解：指定当前要注⼊的bean对象。 在@Qualifier的value属性中，指定注⼊的bean的名称（@Qualifier注解不能单独使⽤，必须配合@Autowired使⽤）

java 复制代码 
@Controller
public class UserController {
    @Qualifier("user2") //指定bean名称
    @Autowired
    private User user;
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController...");
        System.out.println(user);
    }
}

使⽤@Resource注解：是按照bean的名称进⾏注⼊。通过name属性指定要注⼊的bean的名称。并且由于@Resource是由JDK提供的，因此在其他框架下也有可延展性。

java 复制代码 
@Controller
public class UserController {
    @Resource(name = "user2")
    private User user;
    public void sayHi(){
        System.out.println("hi,UserController...");
        System.out.println(user);
    }
}

@Autowired 是spring框架提供的注解，⽽@Resource是JDK提供的注解
@Autowired 默认是按照类型注⼊，⽽@Resource是按照名称注⼊。相⽐于 @Autowired 来说 @Resource ⽀持更多的参数设置，例如 name 设置，根据名称获取 Bean

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