Spring 中的控制反转（IoC）和依赖注入（DI）-工具盒子

1、概览 {#1概览}

本文将带你了解 IoC（控制反转）和 DI（依赖注入）的概念，以及如何在 Spring 中实现这些概念。

2、控制反转（IoC）是什么？ {#2控制反转ioc是什么}

控制反转（Inversion of Control）是软件工程中的一项原则，它将对象或程序部分的控制权转移到容器或框架中。在面向对象的编程中经常使用。

也有人叫 "反转控制"。

在传统编程中，我们使用自定义代码来调用库，而 IoC 则使框架能够控制程序的流程，并调用我们的自定义代码。框架使用了带有内置附加行为的抽象类来实现这一点。如果我们想添加自己的行为，就需要继承框架的类或插入自己的类。

这种架构的优势在于：

将任务的执行与任务的实现分离开来
更容易在不同的实现之间切换
程序的模块化程度更高
通过隔离组件或模拟其依赖，并允许组件通过 "约定" 进行通信，从而更轻松地测试程序

我们可以通过各种机制实现控制反转，例如：策略模式、服务定位模式、工厂模式和依赖注入（DI）。

3、依赖注入（DI）是什么？ {#3依赖注入di是什么}

依赖注入是可以用来实现 IoC 的一种模式，其中被反转的控制是 设置对象的依赖。

将对象与其他对象 "装配" 起来，或将对象 "注入" 到其他对象中是由组装器（Assembler）而不是对象本身来完成的。

下面是我们在传统编程中创建依赖对象的方法：

public class Store {
    private Item item;
 
    public Store() {
        item = new ItemImpl1();     // 实例化所需的依赖
    }
}

重写示例，通过使用 DI，而无需指定 Item 的实现：

public class Store {
    private Item item;
    public Store(Item item) {
        this.item = item;
    }
}

在接下来的章节中，将带你了解如何通过元数据（Metadata）来实现 Item。

IoC 和 DI 都是简单的概念，但它们对构建系统的方式有着深刻的影响，因此非常值得全面了解。

4、Spring IoC 容器 {#4spring-ioc-容器}

IoC 容器是实现 IoC 的框架的共同特征。

在 Spring 框架中，ApplicationContext 接口代表 IoC 容器。Spring 容器负责实例化、配置和组装称为 Bean 的对象，并管理它们的生命周期。

Spring 框架提供了多个 ApplicationContext 接口的实现：用于独立应用的 AnnotationConfigApplicationContext、ClassPathXmlApplicationContext 和 FileSystemXmlApplicationContext，以及用于 Web 应用的 WebApplicationContext。

容器使用配置元数据来组装 Bean，其形式可以是 XML 配置或注解。

下面是一种手动实例化容器的方法：

ApplicationContext context
  = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

下面是一个使用 AnnotationConfigApplicationContext 手动实例化容器的示例：

AnnotationConfigApplicationContext annotationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();

当你创建 AnnotationConfigApplicationContext 的实例并为其提供一个或多个配置类时，它会扫描这些类以查找 @Bean 注解和其他相关注解。然后，它会初始化和管理这些类中定义的 Bean，设置它们的依赖并管理它们的生命周期。

可以使用元数据设置上例中的 item 属性。然后，容器将读取这些元数据，并在运行时使用它们来组装 Bean。

Spring 中的依赖注入可以通过构造函数、Setter 方法或字段来实现。

5、基于构造函数的依赖注入 {#5基于构造函数的依赖注入}

在基于构造函数的依赖注入中，容器将调用一个构造函数，其参数分别代表需要设置的依赖。

Spring 主要通过类型、属性名称和参数索引来解析每个参数。

先来看看使用注解对 bean 及其依赖进行配置的过程：

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public Item item1() {
        return new ItemImpl1();
    }

    @Bean
    public Store store() {
        return new Store(item1());
    }
}

@Configuration 注解表示该类是Bean定义的源头。可以将其添加到多个配置类中。

在方法上使用 @Bean 注解来定义 Bean。如果不指定自定义名称，那么 bean 名称默认为方法名称。

对于使用 singleton Scope（默认）的 Bean，Spring 会首先检查是否已经存在该 Bean 的缓存实例，如果不存在，才会创建一个新实例。如果使用 prototype Scope，容器会为每个方法调用返回一个新的 Bean 实例。

创建 Bean 配置的另一种方法是通过 XML 配置：

<bean id="item1" class="org.baeldung.store.ItemImpl1" /> 
<bean id="store" class="org.baeldung.store.Store"> 
    <constructor-arg type="ItemImpl1" index="0" name="item" ref="item1" /> 
</bean>

6、基于 Setter 方法的依赖注入 {#6基于-setter-方法的依赖注入}

对于基于 Setter 方法的 DI，容器将在调用无参数构造函数或无参数静态工厂方法实例化 bean 后，调用类的 Setter 方法。

通过注解定义：

@Bean
public Store store() {
    Store store = new Store();
    store.setItem(item1());
    return store;
}

也可以使用 XML 来配置相同的 Bean：

<bean id="store" class="org.baeldung.store.Store">
    <property name="item" ref="item1" />
</bean>

可以对同一个 Bean 结合使用基于构造函数和基于 Setter 方法的注入方式。Spring 文档建议 对强制依赖使用基于构造函数的注入，而对可选依赖关系使用基于 Setter 方法的注入。

7、基于字段的依赖注入 {#7基于字段的依赖注入}

在基于字段的依赖注入，可以通过 @Autowired 注解来注入依赖：

public class Store {
    @Autowired
    private Item item; 
}

在构造 Store 对象时，如果没有构造函数或 Setter 方法来注入 Item Bean，容器将使用反射将 Item 注入到 Store（也可以使用 XML 配置来实现）。

这种方法可能看起来更简单、更干净，但不建议使用，因为它有一些缺点，例如：

该方法使用反射来注入依赖，这比基于构造函数或基于 Setter 注入方法的成本更高。
使用这种方法很容易会不断地添加多个依赖。如果使用构造函数注入，过多的参数会让我们意识到该类做了不止一件事，这可能会违反 "单一责任原则"。

8、自动装配 {#8自动装配}

通过检查已定义的 Bean，装配（Wiring）允许 Spring 容器自动解析协作 Bean 之间的依赖关系。

使用 XML 配置对 Bean 进行自动装配有四种模式：

no：默认值，这意味着 Bean 不使用自动装配，我们必须明确命名依赖。
byName：自动装配是根据属性名称完成的，因此 Spring 将查找与需要设置的属性名称相同的 Bean。
byType：与 byName 自动装配类似，只是基于属性的类型。这意味着 Spring 将寻找与要设置的属性类型相同的 Bean。如果该类型的 Bean 不只一个，框架就会抛出异常。
constructor：自动装配是根据构造器参数完成的，这意味着 Spring 将寻找与构造器参数类型相同的 Bean。

例如，将上面定义的 item Bean 按类型自动装配到 store Bean 中：

@Bean(autowire = Autowire.BY_TYPE)
public class Store {
    private Item item;
    public setItem(Item item) {
        this.item = item;
    }
}

注意，自 Spring 5.1 起，autowrie 属性已被弃用。

还可以使用 @Autowired 注解注入 Bean，以便按类型自动装配：

public class Store {
    
    @Autowired
    private Item item;
}

如果有多个相同类型的 Bean，可以使用 @Qualifier 注解通过名称来引用 Bean：

public class Store {
    
    @Autowired
    @Qualifier("item1")
    private Item item;
}

通过 XML 配置按类型自动装配 Bean：

<bean id="store" class="org.baeldung.store.Store" autowire="byType"> </bean>

接着，通过 XML 向 store Bean 的 item 属性注入一个名为 item 的 Bean：

<bean id="item" class="org.baeldung.store.ItemImpl1" />

<bean id="store" class="org.baeldung.store.Store" autowire="byName">
</bean>

还可以通过构造函数参数或 Setter 方法明确定义依赖，从而覆盖自动装配功能。

9、 Bean 的延迟初始化 {#9-bean-的延迟初始化}

默认情况下，容器会在初始化过程中创建和配置所有单例（singleton） Bean。为了避免这种情况，我们可以在 Bean 配置中使用值为 true 的 lazy-init 属性：

<bean id="item1" class="org.baeldung.store.ItemImpl1" lazy-init="true" />

如上，item1 Bean 只会在首次请求时初始化，而不会在启动时初始化。这样做的好处是初始化时间更快，但代价是在请求 Bean 后才会发现任何配置错误，而这可能是在应序运行数小时甚至数天后。

10、总结 {#10总结}

本文介绍了控制反转（IoC）和依赖注入（DI）的概念，并在 Spring 框架中进行了示例演示。

此外，你还可以在 Spring 中文文档中了解 IoC 和 DI 的 Spring 实现。

Ref：https://www.baeldung.com/inversion-control-and-dependency-injection-in-spring

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