Spring理論基礎-控制反轉和依賴註入
第一次了解到控制反轉（Inversion of Control）這個概念，是在學習Spring框架的時候。IOC和AOP作為Spring的兩大特征，自然是要去好好學學的。而依賴註入（Dependency Injection，簡稱DI）卻使得我困惑了挺久，一直想不明白他們之間的聯系。
控制反轉
控制反轉顧名思義，就是要去反轉控制權，那麽到底是哪些控制被反轉了？在2004年 Martin fowler 大神就提出了
“哪些方面的控制被反轉了？”
這個問題，他總結出是依賴對象的獲得被反轉了。
在單一職責原則的設計下，很少有單獨一個對象就能完成的任務。大多數任務都需要復數的對象來協作完成，這樣對象與對象之間就有了依賴。一開始對象之間的依賴關系是自己解決的，需要什麽對象了就New一個出來用，控制權是在對象本身。但是這樣耦合度就非常高，可能某個對象的一點小修改就會引起連鎖反應，需要把依賴的對象一路修改過去。
如果依賴對象的獲得被反轉，具體生成什麽依賴對象和什麽時候生成都由對象之外的IOC容器來決定。對象只要在用到依賴對象的時候能獲取到就可以了，常用的方式有依賴註入和依賴查找（Dependency Lookup）。這樣對象與對象之間的耦合就被移除到了對象之外，後續即使有依賴修改也不需要去修改原代碼了。
總結一下，控制反轉是指把對象的依賴管理從內部轉移至外部。
依賴註入
控制反轉是把對象之間的依賴關系提到外部去管理，可依賴是提到對象外面了，對象本身還是要用到依賴對象的，這時候就要用到依賴註入了。顧名思義，應用需要把對象所需要的依賴從外部註入進來。可以是通過對象的構造函數傳參註入，這種叫做構造器註入（Constructor Injection）。如果是通過JavaBean的屬性方法傳參註入，就叫做設值方法註入(Setter Injection)。
控制反轉和依賴註入的關系也已經清晰了，它們本質上可以說是一樣的，只是具體的關註點不同。控制反轉的關註點是控制權的轉移，而依賴註入則內含了控制反轉的意義，明確的描述了依賴對象在外部被管理然後註入到對象中。實現了依賴註入，控制也就反轉了。
例子
首先是傳統的方式，耦合非常嚴重。
public class Main {
public static void main(String[] args) { OrderService service = new OrderService(); service.test(); }
}
public class OrderService {
private OrderDao dao = new OrderDao();
public void test() {
dao.doSomeThing();
}}
public class OrderDao {
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}}
接下來是沒有使用容器的方式，松耦合了，但是手動註入非常的麻煩。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dao dao = new OrderDao();
OrderService service = new OrderService(dao);
service.test();
}}
public interface Dao {
void doSomeThing();}
public class OrderDao implements Dao {
@Override
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}}
public class OrderService {
private Dao dao;
public OrderService(Dao dao) {
this.dao = dao;
}
public void test() {
dao.doSomeThing();
}}
接下來使用容器造福人類。
// 引導類要放在項目根目錄下，也就是在 src 下面
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 生成容器
Container container = new Container(Main.class);
// 獲取Bean
OrderService service = container.getBean(OrderService.class);
// 調用
service.test();
}}@Component
br/>@Component
@Autowired
private Dao dao;
public void test() {
dao.doSomeThing();
}
public Dao getDao() {
return dao;
}
public void setDao(Dao dao) {
this.dao = dao;
}}@Component
br/>@Component
@Override
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}}
public interface Dao {
void doSomeThing();}@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
br/>@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Component {}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
br/>}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Autowired {
}
public class Container {
private List<String> classPaths = new ArrayList<>();
private String separator;
private Map<Class, Object> components = new HashMap<>();
public Container(Class cls) {
File file = new File(cls.getResource("").getFile());
separator = file.getName();
renderClassPaths(new File(this.getClass().getResource("").getFile()));
make();
di();
}
private void make() {
classPaths.forEach(classPath -> {
try {
Class c = Class.forName(classPath);
// 找到有 @ioc.Component 註解的類並實例化
if (c.isAnnotationPresent(Component.class)) {
components.put(c, c.newInstance());
}
} catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
/**
* 註入依賴
*/
private void di() {
components.forEach((aClass, o) -> Arrays.stream(aClass.getDeclaredFields()).forEach(field -> {
if (field.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
try {
String methodName = "set" + field.getType().getName().substring(field.getType().getName().lastIndexOf(".") + 1);
Method method = aClass.getMethod(methodName, field.getType());
if (field.getType().isInterface()) {
components.keySet().forEach(aClass1 -> {
if (Arrays.stream(aClass1.getInterfaces()).anyMatch(aClass2 -> aClass2.equals(field.getType()))) {
try {
method.invoke(o, components.get(aClass1));
} catch (IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
} else {
method.invoke(o, components.get(field.getType()));
}
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}));
}
/**
* 該方法會得到所有的類，將類的全類名寫入到classPaths中
*
* @param file 包
*/
private void renderClassPaths(File file) {
if (file.isDirectory()) {
File[] files = file.listFiles();
Arrays.stream(Objects.requireNonNull(files)).forEach(this::renderClassPaths);
} else {
if (file.getName().endsWith(".class")) {
String classPath = file.getPath()
.substring(file.getPath().lastIndexOf(separator) + separator.length() + 1)
.replace(‘\\‘, ‘.‘)
.replace(".class", "");
classPaths.add(classPath);
}
}
}
public <T> T getBean(Class c) {
return (T) components.get(c);
}}
後記
一些概念在腦海裏總以為是清晰的，等實際用到或者是寫成文字的時候就發現有很多不理解的地方。本文的目的就是梳理下概念，做些記錄。這次自己嘗試實現了下IOC容器，一開始寫就知道自己之前的理解有問題了。好歹是寫出了個能用的版本，用來應付文章中的例子。後面可以去參考下Spring的實現，估計能學到不少東西。
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Spring理論基礎-控制反轉和依賴註入