Spring 中的依赖注入（DI）详解

📌 摘要

在现代 Java 开发中，依赖注入（Dependency Injection, DI） 是 Spring 框架最核心的功能之一。它通过解耦对象之间的依赖关系，提高了代码的可维护性、可测试性和可扩展性。

本文将全面讲解 Spring 中依赖注入的核心概念、实现方式、常见注解与 XML 配置方法，并结合实际示例演示如何在不同场景下灵活使用 DI。适合初学者入门，也适合中高级开发者查漏补缺和深入理解底层机制。

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🎯 一、引言：什么是依赖注入？

在传统的 Java 应用中，一个类往往需要依赖其他类的对象来完成其功能。例如：

public class UserService {
    private UserRepository userRepository = new UserRepository();
}

这种方式的问题在于：UserService 强耦合了 UserRepository 的具体实现，一旦 UserRepository 被修改或替换，UserService 也需要改动。

✅ 依赖注入的本质：

由外部容器负责创建依赖对象并注入到目标对象中，而不是由目标对象自己创建依赖。

这正是 Spring IOC 容器所做的事情。

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🧱 二、Spring 依赖注入的核心组件

组件	描述
BeanFactory	最基础的容器接口，支持延迟加载 Bean
ApplicationContext	BeanFactory 的子接口，提供更多企业级功能（如事件发布、国际化等）
BeanDefinition	描述 Bean 的元数据信息（类名、作用域、构造参数等）
ObjectFactory / ObjectProvider	支持懒加载和按需获取 Bean
@Autowired、@Inject、@Resource	常见的 DI 注解

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🔁 三、Spring 依赖注入的三种方式

Spring 提供了多种方式进行依赖注入，主要包括以下三种：

1. 构造器注入（Constructor Injection）

适用于强制依赖项，即必须存在的依赖。

示例代码：

public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }
}

XML 配置方式：

<bean id="userService" class="com.example.UserService">
    <constructor-arg ref="userRepository"/>
</bean>

Java Config 方式：

@Bean
public UserService userService(UserRepository userRepository) {
    return new UserService(userRepository);
}

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2. Setter 注入（Setter Injection）

适用于可选依赖项，或者希望后期动态修改的情况。

示例代码：

public class UserService {
    private UserRepository userRepository;

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

XML 配置方式：

<bean id="userService" class="com.example.UserService">
    <property name="userRepository" ref="userRepository"/>
</bean>

Java Config 方式：

@Bean
public UserService userService(UserRepository userRepository) {
    UserService service = new UserService();
    service.setUserRepository(userRepository);
    return service;
}

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3. 字段注入（Field Injection）

直接通过注解注入字段，简洁但不利于测试和扩展。

示例代码：

public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
}

⚠️ 注意事项：

• 不推荐在生产环境中大量使用字段注入，因为它隐藏了依赖关系，难以 mock 和测试。
• 推荐使用构造器注入，尤其是在需要确保依赖不为空的情况下。

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🛠️ 四、Spring 中常用的依赖注入注解

注解	来源	说明
@Autowired	Spring	自动装配 Bean，默认按类型匹配
@Qualifier	Spring	配合 @Autowired 使用，按名称匹配 Bean
@Resource	JSR-250	Java 标准注解，默认按名称匹配 Bean
@Inject	JSR-330	类似于 @Autowired，需引入额外依赖（如 Dagger、Guice）
@Primary	Spring	当有多个同类型的 Bean 时，优先选择此 Bean
@Value	Spring	注入基本类型值或 SpEL 表达式
@Required	Spring	已废弃，曾用于标记某个 setter 方法必须被注入

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🔄 五、依赖注入的进阶使用

1. 多个相同类型的 Bean 注入问题

当存在多个相同类型的 Bean 时，可以通过 @Qualifier 或 @Resource 明确指定名称。

示例：

@Component("mysqlUserRepo")
public class MysqlUserRepository implements UserRepository { ... }

@Component("mongoUserRepo")
public class MongoUserRepository implements UserRepository { ... }

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    @Qualifier("mysqlUserRepo")
    private UserRepository userRepository;
}

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2. 懒加载注入（Lazy Injection）

使用 @Lazy 可以延迟初始化 Bean，直到第一次调用时才创建。

@Autowired
@Lazy
private UserRepository userRepository;

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3. 使用 ObjectProvider 实现可选注入

避免注入失败抛出异常，适用于可选依赖。

@Autowired
private ObjectProvider<UserRepository> userRepositoryProvider;

public void someMethod() {
    UserRepository repo = userRepositoryProvider.getIfAvailable();
    if (repo != null) {
        // 使用 repo
    }
}

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4. 使用 @Value 注入配置属性

@Value("${app.config.max-retry}")
private int maxRetryCount;

配合 application.properties 使用：

app.config.max-retry=3

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💡 六、Spring Boot 中的自动装配原理简析

Spring Boot 的自动装配机制本质上也是基于 DI 实现的。它通过 @ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean 等条件注解，根据类路径中的类和已注册的 Bean 动态决定是否注册某些默认 Bean。

例如：

@Configuration
@ConditionalOnClass(DataSource.class)
public class DataSourceAutoConfiguration {
    // ...
}

这种机制大大简化了手动配置的过程，使得 Spring Boot 成为开箱即用的典范。

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🧪 七、实战案例：用户登录系统的依赖注入设计

场景描述：

一个简单的用户登录系统，包含以下组件：

• UserService：处理业务逻辑
• UserRepository：操作数据库
• PasswordEncoder：密码加密工具

示例代码：

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    public boolean login(String username, String rawPassword) {
        User user = userRepository.findByUsername(username);
        return passwordEncoder.matches(rawPassword, user.getPassword());
    }
}

通过依赖注入，我们实现了组件间的松耦合，便于后续更换数据库访问层或加密算法。

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⚙️ 八、最佳实践与注意事项

实践	说明
优先使用构造器注入	更利于单元测试，且能明确依赖关系
尽量避免字段注入	不利于 mock 测试
合理使用 @Primary 和 @Qualifier	解决多个同类型 Bean 冲突
对可选依赖使用 ObjectProvider	避免注入失败导致启动失败
使用 @Lazy 优化启动性能	特别是在大型项目中
配合 Spring Boot 的自动装配机制	减少重复配置
使用 @Value + 配置中心管理环境变量	如 Nacos、Apollo 等

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💬 九、常见面试题解析

Q1: Spring 中有哪些依赖注入的方式？各有什么优缺点？

答：

• 构造器注入：推荐使用，适合强依赖，不可变；
• Setter 注入：适合可选依赖，方便修改；
• 字段注入：简洁但不利于测试。

Q2: @Autowired 和 @Resource 的区别？

答：

• @Autowired 是 Spring 提供的，按类型注入；
• @Resource 是 Java EE 标准，按名称注入，找不到再按类型。

Q3: @Autowired 注解可以标注在哪些地方？

答：可以标注在：

• 构造器
• 方法（setter、普通方法）
• 字段
• 参数（如方法参数、构造器参数）

Q4: 如果有多个同类型的 Bean，Spring 如何选择注入哪一个？

答：可以通过 @Primary 标记首选 Bean，也可以使用 @Qualifier 指定名称。

Q5: @Autowired(required = false) 是什么意思？

答：表示该依赖不是必须的，如果没有找到对应的 Bean，也不会抛出异常。

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💥 十、总结

Spring 的依赖注入机制是其强大功能的基础之一。通过 DI，我们可以实现模块之间的松耦合，提高系统的灵活性和可维护性。

通过本文的学习，你应该已经掌握了：

• 依赖注入的基本概念与工作原理
• 构造器、Setter、字段注入的区别与使用
• Spring 中常用注解的作用与使用方式
• 多 Bean 注入冲突的解决方案
• 实战项目中的 DI 设计
• 面试高频考点解析

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