吊打面试官系列：深入理解Spring的IOC容器

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01 引言

Spring提供Java一站式服务的生态圈，其中最重要是控制反转（IOC）和面向切面编程（AOP）这两个特性，更是在面试八股文中屡次被问到。AOP已经在上一期文章中，通过自定义注解做了介绍。

本次，我们将一起了解经典的面试题：什么是IOC容器。

02 基本概念

IOC（inversion of control）就是控制反转的意思。控制反转依然让人一头雾水，到底什么反转了？

在我们没有用到Spring生态的时候，我们自己需要控制对象的创建和管理。例如当我们需要使用一个对象的时候，我们自己通过new 关键字创建，然后调用其内部的方法。

这不有句调侃程序员的话：程序员不怕没有对象，没事就是new一个，new的对象太多了，导致现实的反噬，没有女朋友。哈哈......

IOC时代的到来，代替了我们对对象的管理。所有对象的创建和管理交给了Spring容器统一管理，使用的时候通过注入的方式直接获取就好了。这种对对象控制权由开发者转移到Spring，发生了反转。这就是控制反转。

03 控制反转案例对比

我们通过代码，对比IOC前后的变化。

3.1 非IOC管理

java 复制代码

public class UserService {
    public void test() {
        System.out.println("test 方法执行了...");
    }
}

// 方法调用
@Test
void contextLoads() {
    // 通过new关键字创建对象
    UserService userService = new UserService();
    userService.test();
}

对象哪里需要哪里new，我的对象我做主。

3.2 IOC容器管理

java 复制代码

@Component
public class UserService {

    public void test() {
        System.out.println("test 方法执行了...");
    }
}

// 方法调用
@Autowired
UserService userService;

@Test
void contextLoads() {
    userService.test();
}

其中@Component注解将UserService对象的创建和管理交给了Spring，调用的时候，通过@Autowired注解将对象注入进来，然后正常调用即可。

除了@Component注解可以控制反转，还有@Bean注解。还有一些复合注解@Controller、@Service、@Repository、@RestController，里面都集成了@Component。但是使用的位置都不同。

3.3 对比

非IOC管理的对象，使用更加灵活，不受框架的限制，可以用在任何地方。而IOC管理就要依赖Spring框架。

非IOC管理的对象，使用的越多，创建的对象就越多，因此占用的资源也就会越多，如果循环创建对象，可能造成内存溢出。虽然可以通过单例的方式解决，但是需要为每一个对象，设置单例。这时候IOC容器的好处就来了。默认就是单例模式，容器只会创建一次对象。

对比非空参构造的对象，如果发生参数的修改，对于非IOC管理的对象来说似灾难，每一处用到的地方都要手动修改。而IOC管理的对象，只需要修改实例化的地方即可。

04 IOC实现原理

4.1 容器测试

java 复制代码

@Test
    void test() {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.simonking.boot.aop");
        UserService contextBean = context.getBean(UserService.class);
        contextBean.test();
    }

ApplicationContext就是我们所说的Spring容器，他的主要实现有两个：

AnnotationConfigApplicationContext：解析注解
XmlWebApplicationContext：解析Xml

案例中采用注解的方式，扫描com.simonking.boot.aop，所有相关的注解@Component、@Bean，并加载到容器中。

从容器中通过getBean()的方式获取容器中的Bean对象。然后进行业务操作。

4.2 源码脉络

我们以AnnotationConfigApplicationContext为例追踪。

上面的脉络图是执行的关键代码，简单总结一下总共有三步：

通过AnnotationConfigApplicationContext的构造函数，读取扫描路径的所有.class文件。
将.class通过ScannedGenericBeanDefinition读取BeanDefinition信息，并交给Spring容器。
Spring容器通过getBean的方式或者注入的方式，获取容器中的Bean对象。

4.3 源码追踪

AnnotationConfigApplicationContext构造函数：

java 复制代码

public AnnotationConfigApplicationContext(String... basePackages) {
    this();
    // 扫描包路径
    scan(basePackages);
    // 启动Spring容器
    refresh();
}

scan的主要代码块如图：

其中①获取扫描包下的所有.class的BeanDefinition。

并通过ConfigurationClassUtils.isConfigurationCandidate方法筛选目标候选的BeanDefinition.

其中candidateIndicators包括：

再通过②③步骤获取BeanName并注册到org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionRegistry中，从此完成scan操作。

refresh()是Spring的核心，也是Bean初始化流程，而Bean的所有信息，都保留在BeanDefinitionRegistry里面。

05 小结

IOC的思想很简单，但是里面的处理逻辑非常复杂，以兼容各种情况，这就是框架的魅力。里面的refresh()涉及的知识点太多，无法详细说明。如果想了解其详细流程，可以在公众号输入关键字【Spring源码】，获取PDF流程图。下面是一张鸟瞰图：