前端视角 Java Web 入门手册 5.5：真实世界 Web 开发——控制反转与 @Autowired

高层模块管理底层模块

在传统的编程模式中，高层模块需要直接创建和管理低层模块的实例，我们称之为高层模块控制底层模块的生命周期，这种控制关系导致模块之间高度耦合

public class UserService {
    private UserRepository userRepository = new UserRepository(); // 高层直接控制低层

    public void createUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }
}

UserService 直接创建并依赖于 UserRepository 的具体实现，这样 UserRepository 无法直接替换为不同的实现，比如从本地存储切换到远程存储，需要同时修改 UserService 的代码。

同时这样的写法也带来测试的复杂性，为 UserService 编写单元测试，但由于它直接创建了 UserRepository 的实例，无法轻松地替换为一个 Mock 对象

public class UserServiceTest {
    @Test
    public void testCreateUser() {
        UserService userService = new UserService();
        User user = new User("John Doe", "john@example.com");
        userService.createUser(user);
        // 无法验证或模拟 UserRepository 的行为
    }
}

控制反转与依赖注入

控制反转是指将对象的创建和依赖管理交由外部容器（如 Spring IoC 容器）来实现，从而降低模块之间的耦合度

• 所有组件的实例化和生命周期管理由 IoC 容器处理
• 上层模块不再自行创建下层模块的实例，而是通过构造器、Setter 方法或字段注入的方式获得依赖。

// 下层模块接口
public interface UserRepository {
    void save(User user);
}

// 下层模块实现
@Repository
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {
    @Override
    public void save(User user) {
        // 保存用户到数据库
    }
}

// 上层模块
@Service
public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;
    
    @Autowired // Spring 自动注入依赖
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }
    
    public void createUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }
}

在上述示例中：

• UserRepository 接口定义了保存用户的方法，而 UserRepositoryImpl 提供了具体实现，UserService 依赖 UserRepository 接口，而不依赖其实现。
• UserService 通过构造器注入的方式获得 UserRepository 的实例，由 Spring IoC 容器负责注入具体实现 UserRepositoryImpl。

控制反转（IoC） 是设计原则，依赖注入（DI） 是实现控制反转的具体方式。

这样 UserRepositoryImpl 的修改不影响 UserService 的代码，并且在单元测试中，可以使用 Mockito 替换 UserRepository 为一个模拟对象，实现隔离测试

@ExtendWith(MockitoExtension.class)
public class UserServiceTest {
    
    @Mock
    private UserRepository userRepository;
    
    @InjectMocks
    private UserService userService;
    
    @Test
    public void testCreateUser() {
        User user = new User("John Doe", "john@example.com");
        
        userService.createUser(user);
        
        verify(userRepository, times(1)).save(user);
    }
}

@Autowired 做了什么

@Autowired 是 Spring Framework 提供的一个核心注解，主要用于实现依赖注入。@Autowired 注解用于标注在类的构造器、Setter 方法或字段上，表示 Spring 容器需要为这些位置提供相应的依赖对象。Spring 容器在启动时会扫描应用上下文中的所有 Bean，自动完成依赖的注入。

构造器注入

将依赖通过构造器参数传递，这是推荐的注入方式，因为它确保依赖在对象创建时就被提供，符合不可变性原则。

@Service
public class UserService {

    private final UserRepository userRepository;

    @Autowired // 从 Spring 4.3 开始如果只有一个构造器，可以省略 @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务逻辑方法
}

Setter 注入

通过 Setter 方法注入依赖对象，适用于可选依赖或需要在运行时修改依赖的场景。

@Service
public class UserService {

    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public void setUserRepository(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务逻辑方法
}

字段注入

直接在字段上注入依赖，是最简洁的注入方式，但不推荐用于生产代码，因为它不利于测试和违反了依赖注入的设计原则。

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    // 业务逻辑方法
}

注入优先级

当存在多个符合条件的 Bean 时，Spring 无法确定注入哪个 Bean，这时需要结合使用 @Qualifier 或 @Primary 来明确指定。

可以在注入时候使用 @Qualifier 指定要注入的 Bean 的名称

@Service
public class UserService {

    private final UserRepository userRepository;

    @Autowired 
    public UserService(@Qualifier("userRepositoryImpl") UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    // 业务逻辑方法
}

也可以使用@Primary 注解用于标记某个 Bean 为默认 Bean，当存在多个 Bean 时，优先选择被标记的 Bean。

@Repository
@Primary
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {
    // 实现细节
}

@Repository
public class AlternativeUserRepository implements UserRepository {
    // 其他实现
}