Spring IoC和DI

1 IOC

1.1 什么是IoC？

IoC: Inversion of Control (控制反转), 也就是说 Spring 是⼀个"控制反转"的容器.

控制反转是⼀种思想, 在⽣活中也是处处体现.：
⽐如⾃动驾驶, 传统驾驶⽅式, ⻋辆的横向和纵向驾驶控制权由驾驶员来控制, 现在交给了驾驶⾃
动化系统来控制, 这也是控制反转思想在⽣活中的实现.⽐如招聘, 企业的员⼯招聘,⼊职, 解雇等控制权, 由⽼板转交给给HR(⼈⼒资源)来处理

1.2 IoC 介绍

需求: 造⼀辆车

1.2.1 传统程序开发

我们的实现思路是这样的：
先设计轮⼦(Tire)，然后根据轮⼦的⼤⼩设计底盘(Bottom)，接着根据底盘设计⻋⾝(Framework)，最
后根据⻋⾝设计好整个汽⻋(Car)。这⾥就出现了⼀个"依赖"关系：汽⻋依赖⻋⾝，⻋⾝依赖底盘，底
盘依赖轮⼦.

最终程序的实现代码如下：

public class NewCarExample {public static void main(String[] args) {Car car = new Car();car.run();}/*** 汽⻋对象*/static class Car {private Framework framework;public Car() {framework = new Framework();System.out.println("Car init....");}public void run(){System.out.println("Car run...");}}/*** ⻋⾝类*/static class Framework {private Bottom bottom;public Framework() {bottom = new Bottom();System.out.println("Framework init...");}}/*** 底盘类*/static class Bottom {private Tire tire;public Bottom() {this.tire = new Tire();System.out.println("Bottom init...");}}/*** 轮胎类*/static class Tire {// 尺⼨private int size;public Tire(){this.size = 17;System.out.println("轮胎尺⼨：" + size);}}
}

1.2.2 问题分析

这样的设计看起来没问题，但是可维护性却很低.接下来需求有了变更: 随着对的⻋的需求量越来越⼤, 个性化需求也会越来越多，我们需要加⼯多种尺寸的轮胎.
那这个时候就要对上⾯的程序进⾏修改了，修改后的代码如下所⽰:



完整代码如下:

public class NewCarExample {public static void main(String[] args) {Car car = new Car(20);car.run();}/*** 汽⻋对象*/static class Car {private Framework framework;public Car(int size) {framework = new Framework(size);System.out.println("Car init....");}public void run(){System.out.println("Car run...");}}/*** ⻋⾝类*/static class Framework {private Bottom bottom;public Framework(int size) {bottom = new Bottom(size);System.out.println("Framework init...");}}/*** 底盘类*/static class Bottom {private Tire tire;public Bottom(int size) {this.tire = new Tire(size);System.out.println("Bottom init...");}}/*** 轮胎类*/static class Tire {// 尺⼨private int size;public Tire(int size){this.size = size;System.out.println("轮胎尺⼨：" + size);}}
}

从以上代码可以看出，以上程序的问题是：当最底层代码改动之后，整个调⽤链上的所有代码都需要
修改.
程序的耦合度⾮常⾼(修改⼀处代码, 影响其他处的代码修改)

1.2.3 IoC程序开发

基于以上思路，我们把调⽤汽⻋的程序⽰例改造⼀下，把创建⼦类的⽅式，改为注⼊传递的⽅式.
具体实现代码如下：

public class IocCarExample {public static void main(String[] args) {Tire tire = new Tire(20);Bottom bottom = new Bottom(tire);Framework framework = new Framework(bottom);Car car = new Car(framework);car.run();}static class Car {private Framework framework;public Car(Framework framework) {this.framework = framework;System.out.println("Car init....");}public void run() {System.out.println("Car run...");}}static class Framework {private Bottom bottom;public Framework(Bottom bottom) {this.bottom = bottom;System.out.println("Framework init...");}}static class Bottom {private Tire tire;public Bottom(Tire tire) {this.tire = tire;System.out.println("Bottom init...");}}static class Tire {private int size;public Tire(int size) {this.size = size;System.out.println("轮胎尺⼨：" + size);}}
}

代码经过以上调整，⽆论底层类如何变化，整个调⽤链是不⽤做任何改变的，这样就完成了代码之间
的解耦，从⽽实现了更加灵活、通⽤的程序设计了。

1.2.3 IoC 优势

在传统的代码中对象创建顺序是：Car -> Framework -> Bottom -> Tire
改进之后解耦的代码的对象创建顺序是：Tire -> Bottom -> Framework -> Car

学到这⾥,我们⼤概就知道了什么是控制反转了,那什么是控制反转容器呢,也就是IoC容器

1.3 DI 介绍

DI: Dependency Injection(依赖注⼊)
容器在运⾏期间, 动态的为应⽤程序提供运⾏时所依赖的资源，称之为依赖注⼊。

IoC 是⼀种思想，也是"⽬标", ⽽思想只是⼀种指导原则，最终还是要有可⾏的落地⽅案，⽽ DI 就属于
具体的实现。所以也可以说, DI 是IoC的⼀种实现.
⽐如说我今天⼼情⽐较好，吃⼀顿好的犒劳犒劳⾃⼰，那么"吃⼀顿好的"是思想和⽬标（是
IoC），但最后我是吃海底捞还是杨国福？这就是具体的实现，就是 DI。

2. IoC & DI 使⽤

既然 Spring 是⼀个 IoC（控制反转）容器，作为容器, 那么它就具备两个最基础的功能：
• 存
• 取
Spring 容器 管理的主要是对象, 这些对象, 我们称之为"Bean". 我们把这些对象交由Spring管理, 由
Spring来负责对象的创建和销毁. 我们程序只需要告诉Spring, 哪些需要存, 以及如何从Spring中取出
对象

1. Service层及Dao层的实现类，交给Spring管理: 使⽤注解: @Component
2. 在Controller层 和Service层 注⼊运⾏时依赖的对象: 使⽤注解 @Autowired

把BookDao 交给Spring管理, 由Spring来管理对象

@Component
public class BookDao {/*** 数据Mock 获取图书信息** @return*/public List<BookInfo> mockData() {List<BookInfo> books = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 5; i++) {BookInfo book = new BookInfo();book.setId(i);book.setBookName("书籍" + i);book.setAuthor("作者" + i);book.setCount(i * 5 + 3);book.setPrice(new BigDecimal(new Random().nextInt(100)));book.setPublish("出版社" + i);book.setStatus(1);books.add(book);}return books;}
}

把BookService 交给Spring管理, 由Spring来管理对象

@Component
public class BookService {private BookDao bookDao = new BookDao();public List<BookInfo> getBookList() {List<BookInfo> books = bookDao.mockData();for (BookInfo book : books) {if (book.getStatus() == 1) {book.setStatusCN("可借阅");} else {book.setStatusCN("不可借阅");}}return books;}
}

删除创建BookDao的代码, 从Spring中获取对象

@Component
public class BookService {@Autowiredprivate BookDao bookDao;public List<BookInfo> getBookList() {List<BookInfo> books = bookDao.mockData();for (BookInfo book : books) {if (book.getStatus() == 1) {book.setStatusCN("可借阅");} else {book.setStatusCN("不可借阅");}}return books;}
}

删除创建BookService的代码, 从Spring中获取对象

@RequestMapping("/book")
@RestController
public class BookController {@Autowiredprivate BookService bookService;@RequestMapping("/getList")public List<BookInfo> getList(){//获取数据List<BookInfo> books = bookService.getBookList();return books;}
}

IoC 详解

通过上⾯的案例, 我们已经知道了Spring IoC 和DI的基本操作, 接下来我们来系统的学习Spring IoC和DI
的操作.
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。
也就是bean的存储

Bean的存储

在之前的⼊⻔案例中，要把某个对象交给IOC容器管理，需要在类上添加⼀个注解： @Component
⽽Spring框架为了更好的服务web应⽤程序, 提供了更丰富的注解.
共有两类注解类型可以实现：

1. 类注解：@Controller、@Service、@Repository、@Component、@Configuration.
2. ⽅法注解：@Bean

1.1 @Controller（控制器存储）

使⽤ @Controller 存储 bean 的代码如下所⽰：

@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?
接下来我们学习如何从Spring容器中获取对象

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象UserController userController = context.getBean(UserController.class);//使⽤对象userController.sayHi();}
}//hi,UserController...

获取bean对象的其他⽅式
上述代码是根据类型来查找对象, 如果Spring容器中, 同⼀个类型存在多个bean的话, 怎么来获取呢?
ApplicationContext 也提供了其他获取bean的⽅式, ApplicationContext 获取bean对象的功能, 是⽗
类BeanFactory提供的功能.

public interface BeanFactory {//以上省略...// 1. 根据bean名称获取beanObject getBean(String var1) throws BeansException;// 2. 根据bean名称和类型获取bean<T> T getBean(String var1, Class<T> var2) throws BeansException;// 3. 按bean名称和构造函数参数动态创建bean,只适⽤于具有原型(prototype)作⽤域的beanObject getBean(String var1, Object... var2) throws BeansException;// 4. 根据类型获取bean<T> T getBean(Class<T> var1) throws BeansException;// 5. 按bean类型和构造函数参数动态创建bean, 只适⽤于具有原型(prototype)作⽤域的bean<T> T getBean(Class<T> var1, Object... var2) throws BeansException;//以下省略...
}

常⽤的是上述1,2,4种, 这三种⽅式,获取到的bean是⼀样的

程序开发⼈员不需要为bean指定名称(BeanId), 如果没有显式的提供名称(BeanId)，Spring容器将为该
bean⽣成唯⼀的名称.
命名约定使⽤Java标准约定作为实例字段名. 也就是说，bean名称以⼩写字⺟开头，然后使⽤驼峰式
⼤⼩写.
⽐如
类名: UserController, Bean的名称为: userController
类名: AccountManager, Bean的名称为: accountManager
类名: AccountService, Bean的名称为: accountService
也有⼀些特殊情况, 当有多个字符并且第⼀个和第⼆个字符都是⼤写时, 将保留原始的⼤⼩写. 这些规则
与java.beans.Introspector.decapitalize (Spring在这⾥使⽤的)定义的规则相同
⽐如
类名: UController, Bean的名称为: UController
类名: AManager, Bean的名称为: AManager

根据这个命名规则, 我们来获取Bean

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象//根据bean类型, 从Spring上下⽂中获取对象UserController userController1 = context.getBean(UserController.class);//根据bean名称, 从Spring上下⽂中获取对象UserController userController2 = (UserController) context.getBean("userCon//根据bean类型+名称, 从Spring上下⽂中获取对象UserController userController3 = context.getBean("userController",UserContSystem.out.println(userController1);System.out.println(userController2);System.out.println(userController3);}
}

运行结果

地址⼀样, 说明对象是⼀个

1.2 @Service（服务存储）

使⽤ @Service 存储 bean 的代码如下所⽰：

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

读取 bean 的代码：

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring中获取UserService对象UserService userService = context.getBean(UserService.class);//使⽤对象userService.sayHi();}

1.3 @Repository（仓库存储）

使⽤ @Repository 存储 bean 的代码如下所⽰

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

读取 bean 的代码

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象UserRepository userRepository = context.getBean(UserRepository.class);//使⽤对象userRepository.sayHi();}
}

标题1.4 @Component（组件存储）

使⽤ @Component 存储 bean 的代码如下所⽰：

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

读取 bean 的代码

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象UserComponent userComponent = context.getBean(UserComponent.class);//使⽤对象userComponent.sayHi();}
}

观察运⾏结果, 发现成功从Spring中获取到UserComponent 对象, 并执⾏UserComponent 的sayHi⽅
法

1.5 @Configuration（配置存储）

使⽤ @Configuration 存储 bean 的代码如下所⽰：

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

读取 bean 的代码：

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象UserConfiguration userConfiguration = context.getBean(UserConfiguration.cl//使⽤对象userConfiguration.sayHi();}
}

观察运⾏结果, 发现成功从Spring中获取到UserConfiguration 对象, 并执⾏UserConfiguration 的
sayHi⽅法

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
   这种场景, 我们就需要使⽤⽅法注解 @Bean

我们先来看看⽅法注解如何使⽤:

public class BeanConfig {@Beanpublic User user(){User user = new User();user.setName("zhangsan");user.setAge(18);return user;}
}

然⽽，当我们写完以上代码，尝试获取 bean 对象中的 user 时却发现，根本获取不到：

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象User user = context.getBean(User.class);//使⽤对象System.out.println(user);}}

以上程序的执⾏结果如下：

这是为什么呢？

1.1 ⽅法注解要配合类注解使⽤

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：

@Component
public class BeanConfig {@Beanpublic User user(){User user = new User();user.setName("zhangsan");user.setAge(18);return user;}
}

1.2 定义多个对象

对于同⼀个类, 如何定义多个对象呢?
⽐如多数据源的场景, 类是同⼀个, 但是配置不同, 指向不同的数据源.

我们看下@Bean的使⽤

@Component
public class BeanConfig {@Beanpublic User user1(){User user = new User();user.setName("zhangsan");user.setAge(18);return user;}@Beanpublic User user2(){User user = new User();user.setName("lisi");user.setAge(19);return user;}
}

定义了多个对象的话, 我们根据类型获取对象, 获取的是哪个对象呢?

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象User user = context.getBean(User.class);//使⽤对象System.out.println(user);}
}

运行结果：

报错信息显⽰: 期望只有⼀个匹配, 结果发现了两个, user1, user2
从报错信息中, 可以看出来, @Bean 注解的bean, bean的名称就是它的⽅法名
接下来我们根据名称来获取bean对象

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//根据bean名称, 从Spring上下⽂中获取对象User user1 = (User) context.getBean("user1");User user2 = (User) context.getBean("user2");System.out.println(user1);System.out.println(user2);}
}

可以看到, @Bean 可以针对同⼀个类, 定义多个对象.

3 三种注⼊优缺点分析

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.
在上⾯程序案例中，我们使⽤了 @Autowired 这个注解，完成了依赖注⼊的操作.
简单来说, 就是把对象取出来放到某个类的属性中.

关于依赖注⼊, Spring也给我们提供了三种⽅式:
1. 属性注⼊(Field Injection)
2. 构造⽅法注⼊(Constructor Injection)
3. Setter 注⼊(Setter Injection)

1.1 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：

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：

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

获取 Controller 中的 sayHi⽅法：

@SpringBootApplication
public class SpringIocDemoApplication {public static void main(String[] args) {//获取Spring上下⽂对象ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocDemoApplicatio//从Spring上下⽂中获取对象UserController userController = (UserController) context.getBean("userCont//使⽤对象userController.sayHi();}
}

标题1.2 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：

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

注意事项：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

标题1.3 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：

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

• 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