Spring IoC与DI详解：从Bean概念到手写实现

一、Spring Bean的概念与本质

1.1 什么是Bean？

在Spring框架中，Bean是一个由Spring IoC容器实例化、组装和管理的对象。Bean及其之间的依赖关系通过容器使用的配置元数据来定义。简单来说，Bean就是Spring容器管理的Java对象。简单来说，在Spring里，Bean就是由Spring容器创建、管理和装配的对象，容器负责它的生命周期（创建、初始化、销毁）和依赖注入，开发者无需手动new，直接用就行。

Bean的核心特征：

• 由Spring容器创建和管理
• 遵循依赖注入原则
• 生命周期由容器控制
• 可以通过名称或类型检索

1.2 Bean与普通Java对象的区别

特性	普通Java对象	Spring Bean
创建方式	通过new关键字创建	由Spring容器创建
依赖管理	手动处理依赖关系	容器自动处理依赖注入
生命周期	由程序员控制	由容器管理
作用域	通常是单例	支持多种作用域(singleton, prototype等)
配置方式	硬编码在程序中	通过配置元数据定义

1.3 Bean的配置元数据

Spring支持三种配置方式定义Bean：

1. XML配置文件：传统的配置方式
2. 注解配置：基于Java注解
3. Java配置类：基于Java代码

本文将重点介绍XML配置方式实现IoC和DI。

二、基于XML的IoC容器实现

2.1 基础环境搭建

首先创建一个Maven项目，添加Spring核心依赖：

<dependencies><!-- Spring核心容器 --><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>5.3.10</version></dependency>
</dependencies>

2.2 创建Spring XML配置文件

在resources目录下创建applicationContext.xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttps://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"><!-- 最基本的Bean定义 --><bean id="simpleBean" class="com.example.SimpleBean"/></beans>

2.3 创建并获取Bean

public class MainApp {public static void main(String[] args) {// 1. 加载Spring配置文件，创建容器ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");// 2. 获取Bean实例SimpleBean bean = (SimpleBean) context.getBean("simpleBean");// 3. 使用Beanbean.doSomething();}
}

三、依赖注入(DI)的实现方式

3.1 构造器注入

UserService.java

public class UserService {private UserRepository userRepository;// 构造器public UserService(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}public void saveUser(User user) {userRepository.save(user);}
}

applicationContext.xml

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

3.2 Setter方法注入

OrderService.java

public class OrderService {private OrderDao orderDao;// Setter方法public void setOrderDao(OrderDao orderDao) {this.orderDao = orderDao;}
}

applicationContext.xml

<bean id="orderDao" class="com.example.OrderDaoImpl"/><bean id="orderService" class="com.example.OrderService"><property name="orderDao" ref="orderDao"/>
</bean>

3.3 字段注入(不推荐)

虽然可以通过字段注入，但推荐使用构造器注入：

<bean id="productService" class="com.example.ProductService"><property name="productDao" ref="productDao"/>
</bean>

四、Bean的作用域与生命周期

4.1 Bean的作用域

在XML中通过scope属性定义：

<!-- 单例模式(默认) -->
<bean id="singletonBean" class="com.example.SingletonBean" scope="singleton"/><!-- 原型模式(每次获取新实例) -->
<bean id="prototypeBean" class="com.example.PrototypeBean" scope="prototype"/><!-- Web相关作用域 -->
<bean id="requestBean" class="com.example.RequestBean" scope="request"/>
<bean id="sessionBean" class="com.example.SessionBean" scope="session"/>
<bean id="applicationBean" class="com.example.ApplicationBean" scope="application"/>

4.2 Bean的生命周期回调

方式一：实现接口

public class LifecycleBean implements InitializingBean, DisposableBean {@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {// 初始化逻辑}@Overridepublic void destroy() throws Exception {// 销毁逻辑}
}

方式二：XML配置

<bean id="lifecycleBean" class="com.example.LifecycleBean"init-method="customInit" destroy-method="customDestroy"/>

五、集合类型的依赖注入

5.1 List注入

<bean id="collectionBean" class="com.example.CollectionBean"><property name="nameList"><list><value>张三</value><value>李四</value><value>王五</value></list></property>
</bean>

5.2 Map注入

<bean id="collectionBean" class="com.example.CollectionBean"><property name="userMap"><map><entry key="admin" value-ref="adminUser"/><entry key="guest" value-ref="guestUser"/></map></property>
</bean>

5.3 Properties注入

<bean id="dataSource" class="com.example.BasicDataSource"><property name="properties"><props><prop key="driver">com.mysql.jdbc.Driver</prop><prop key="url">jdbc:mysql://localhost:3306/test</prop><prop key="username">root</prop><prop key="password">123456</prop></props></property>
</bean>

六、自动装配(autowiring)配置

6.1 XML中的自动装配模式

<!-- 1. byName: 根据属性名匹配Bean ID -->
<bean id="customerService" class="com.example.CustomerService" autowire="byName"/><!-- 2. byType: 根据属性类型匹配Bean -->
<bean id="orderService" class="com.example.OrderService" autowire="byType"/><!-- 3. constructor: 构造器参数自动装配 -->
<bean id="paymentService" class="com.example.PaymentService" autowire="constructor"/><!-- 4. default/no: 不自动装配(默认) -->
<bean id="productService" class="com.example.ProductService" autowire="default"/>

6.2 自动装配的限制与解决方案

问题1：多个同类型Bean

<bean id="userDaoMySQL" class="com.example.UserDaoMySQLImpl"/>
<bean id="userDaoOracle" class="com.example.UserDaoOracleImpl"/><!-- 解决方案1：使用primary -->
<bean id="userDaoMySQL" class="com.example.UserDaoMySQLImpl" primary="true"/><!-- 解决方案2：使用autowire-candidate -->
<bean id="userDaoOracle" class="com.example.UserDaoOracleImpl" autowire-candidate="false"/>

问题2：必须依赖

<!-- 设置required=false允许依赖为null -->
<bean id="optionalService" class="com.example.OptionalService" autowire="byType"><property name="required" value="false"/>
</bean>

七、基于XML的AOP配置

7.1 配置AOP命名空间

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttps://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/aophttps://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">
</beans>

7.2 定义切面

<!-- 1. 定义切面Bean -->
<bean id="loggingAspect" class="com.example.LoggingAspect"/><!-- 2. 配置AOP -->
<aop:config><!-- 定义切点 --><aop:pointcut id="serviceMethods" expression="execution(* com.example.service.*.*(..))"/><!-- 定义切面 --><aop:aspect ref="loggingAspect"><!-- 前置通知 --><aop:before pointcut-ref="serviceMethods" method="beforeAdvice"/><!-- 后置通知 --><aop:after-returning pointcut-ref="serviceMethods" method="afterReturningAdvice"returning="result"/></aop:aspect>
</aop:config>

八、Spring与第三方库集成

8.1 集成JDBC

<!-- 1. 配置数据源 -->
<bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource"><property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/><property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test"/><property name="username" value="root"/><property name="password" value="123456"/>
</bean><!-- 2. 配置JdbcTemplate -->
<bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate"><property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean><!-- 3. 配置DAO -->
<bean id="userDao" class="com.example.UserDaoImpl"><property name="jdbcTemplate" ref="jdbcTemplate"/>
</bean>

8.2 集成Hibernate

<!-- 1. 配置SessionFactory -->
<bean id="sessionFactory" class="org.springframework.orm.hibernate5.LocalSessionFactoryBean"><property name="dataSource" ref="dataSource"/><property name="hibernateProperties"><props><prop key="hibernate.dialect">org.hibernate.dialect.MySQL5Dialect</prop><prop key="hibernate.show_sql">true</prop><prop key="hibernate.hbm2ddl.auto">update</prop></props></property><property name="packagesToScan" value="com.example.entity"/>
</bean><!-- 2. 配置事务管理器 -->
<bean id="transactionManager"class="org.springframework.orm.hibernate5.HibernateTransactionManager"><property name="sessionFactory" ref="sessionFactory"/>
</bean><!-- 3. 启用注解驱动的事务管理 -->
<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>

九、Spring测试框架集成

9.1 配置测试环境

<!-- 测试相关依赖 -->
<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-test</artifactId><version>5.3.10</version><scope>test</scope>
</dependency>
<dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.13.2</version><scope>test</scope>
</dependency>

9.2 编写集成测试

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = "classpath:applicationContext.xml")
public class UserServiceTest {@Autowiredprivate UserService userService;@Testpublic void testSaveUser() {User user = new User("test", "test@example.com");userService.saveUser(user);// 断言验证}
}

十、Spring XML配置代码案例

10.1 模块化配置

将大型配置文件拆分为多个小文件：

applicationContext.xml

<import resource="classpath:spring-datasource.xml"/>
<import resource="classpath:spring-service.xml"/>
<import resource="classpath:spring-dao.xml"/>

10.2 使用p命名空间简化配置

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttps://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"><bean id="userService" class="com.example.UserService"p:userRepository-ref="userRepository"/>
</beans>

10.3 使用SpEL表达式

<bean id="systemSettings" class="com.example.SystemSettings"><property name="appName" value="#{systemProperties['app.name']}"/><property name="maxUsers" value="#{T(java.lang.Integer).parseInt(systemProperties['max.users'])}"/>
</bean>

结语

通过本文的详细讲解，我们全面了解了Spring IoC容器和依赖注入机制在XML配置方式下的实现。从最基本的Bean定义到复杂的AOP配置，从简单的属性注入到集合类型的处理，XML配置方式提供了强大的灵活性和明确的配置结构。虽然现代Spring开发更倾向于使用注解和Java配置，但理解XML配置对于维护遗留系统和深入理解Spring原理仍然非常重要。