Java干货：Spring框架之IOC原理

前言：Spring框架是我们进行企业级开发的最常用框架，本章我们将了解Spring框架，并学习Spring的IOC特性以及IOC的实现原理：注解和反射。

Spring框架简介

　　Spring是一种轻量级的控制反转（IOC）和面向切面编程（AOP）的容器框架，能够为企业级开发提供一站式服务。

　　Spring的优点有

　　1.方便解耦，简化开发

　　通过Spring提供的IoC容器，我们可以将对象之间的依赖关系交由Spring进行控制，避免硬编码所造成的过度程序耦合。有了Spring，用户不必再为单实例模式类、属性文件解析等这些很底层的需求编写代码，可以更专注于上层的应用。

　　2.AOP编程的支持

　　通过Spring提供的AOP功能，方便进行面向切面的编程，许多不容易用传统OOP实现的功能可以通过AOP轻松应付。

　　3.声明式事务的支持

　　在Spring中，我们可以从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式方式灵活地进行事务的管理，提高开发效率和质量。

　　4.方便程序的测试

　　可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作，在Spring里，测试不再是昂贵的操作，而是随手可做的事情。例如：Spring对Junit4支持，可以通过注解方便的测试Spring程序。

　　5.方便集成各种优秀框架

　　Spring不排斥各种优秀的开源框架，相反，Spring可以降低各种框架的使用难度，Spring提供了对各种优秀框架（如Struts,Hibernate、Hessian、Quartz）等的直接支持。

　　6.降低Java EE API的使用难度

　　Spring对很多难用的Java EE API（如JDBC，JavaMail，远程调用等）提供了一个薄薄的封装层，通过Spring的简易封装，这些Java EE API的使用难度大为降低。

Spring的组成

　　Spring Core：Spring 框架的核心。Spring其它组件都依赖于核心组件，主要通过BeanFactory提供IOC等服务。

　　Spring Context：Sprin上下文是一个配置文件，向 Spring框架提供上下文信息。Spring 上下文包括企业服务，例如JNDI、EJB、电子邮件、国际化、校验和调度功能。

　　Spring AOP：通过配置管理特性，Spring AOP 模块直接将面向切面的编程功能集成到了 Spring 框架中。

　　Spring ORM：Spring 框架插入了若干个ORM框架，从而提供了 ORM 的对象关系工具，其中包括JDO、Hibernate和iBatisSQL Map。所有这些都遵从 Spring 的通用事务和 DAO 异常层次结构。

　　Spring DAO:  DAO抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大地降低了需要编写的异常代码数量（例如打开和关闭连接）。Spring DAO 的面向 JDBC 的异常遵从通用的 DAO 异常层次结构。

　　Spring Web:  Web 上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于 Web 的应用程序提供了上下文。所以，Spring框架支持与 Jakarta Struts 的集成。Web 模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。

　　Spring Web MVC: 为 web 应用提供了模型视图控制（MVC）和 REST Web 服务的实现。Spring 的 MVC 框架可以使领域模型代码和 web 表单完全地分离，且可以与 Spring 框架的其它所有功能进行集成。

IOC和DI

　　IOC（Inverse Of Control）是控制反转的意思，作用是降低对象之间的耦合度。

　　一般情况下我们直接在对象内部通过new进行创建对象，是程序主动去创建依赖对象；而IoC是有专门一个容器来创建这些对象，即由Ioc容器来控制对象的创建；这样就是由容器来控制对象，而不是由我们的对象来控制，这样就完成了控制反转。

　　DI(Dependency Injection）即“依赖注入”：是组件之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心具体的资源来自何处，由谁实现。

IOC的原理：注解+反射

下面的案例讲解了IOC的原理，模拟为电脑配置不同的CPU和内存，CPU有AMD和INTEL两种，内存有DDR8G和DDR16G两种

1. /**

2.  * CPU接口

3.  */

4. public interface Cpu {

5. 

6.     void run();

7. }

8. /**

9.  * 内存接口

10.  */

11. public interface Memory {

12. 

13.     void read();

14.     void write();

15. }

16. /**

17.  * AMD的CPU

18.  */

19. public class AMDCpu implements Cpu {

20. 

21.     public void run() {

22.         System.out.println("AMD的CPU正在运行....");

23.     }

24. }

25. /**

26.  * Intel的CPU

27.  */

28. public class IntelCpu implements Cpu{

29. 

30.     public void run() {

31.         System.out.println("Intel的CPU正在运行....");

32.     }

33. }

34. /**

35.  * DDR8G的内存

36.  */

37. public class DDR8GMemory implements Memory {

38.     public void read() {

39.         System.out.println("使用DDR8G的内存读取数据....");

40.     }

41. 

42.     public void write() {

43.         System.out.println("使用DDR8G的内存写入数据....");

44.     }

45. }

46. /**

47.  * DDR16G的内存

48.  */

49. public class DDR16GMemory implements Memory {

50.     public void read() {

51.         System.out.println("使用DDR16G的内存读取数据....");

52.     }

53. 

54.     public void write() {

55.         System.out.println("使用DDR16G的内存写入数据....");

56.     }

57. }

58. public class TestComputer {

59. 

60.     @Test

61.     public void testComputer(){

62.         //硬编码方式创建对象

63.         Computer computer = new Computer();

64.         Cpu cpu = new IntelCpu();

65.         Memory memory = new DDR16GMemory();

66.         computer.setCpu(cpu);

67.         computer.setMemory(memory);

68.         computer.start();

69.     }

70. }

上面是使用硬编码方式创建电脑的CPU和内存属性，代码和具体的子类紧密耦合，不利于后期的维护和扩展。

修改的思路是：不由让程序主动创建去创建CPU和内存对象，而是通过注解方式标记CPU和内存的类型，使用反射将CPU和内存的对象注入到电脑的属性中。

添加代码：

71. /**

72.  * 电脑组件的注解

73.  */

74. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

75. @Target(ElementType.FIELD)

76. public @interface MyComponent {

77.     /**

78.      * 组件类型

79.      * @return

80.      */

81.     Class componentClass();

82. }

83. /**

84.  * 电脑类

85.  */

86. public class Computer {

87. 

88.     @MyComponent(componentClass = IntelCpu.class)

89.     private Cpu cpu;

90. 

91.     @MyComponent(componentClass = DDR8GMemory.class)

92.     private Memory memory;

93. 

94. ....}

95. 

96. public class TestComputer {

97. 

98.     @Test

99.     public void testComputer(){

100.         //通过反射和注解，将cpu和memory属性注入进去

101.         try {

102.             //获得Computer类型

103.             Class<Computer> computerClass = Computer.class;

104.             //创建Computer对象

105.             Computer computer = computerClass.newInstance();

106.             //获得Computer对象的属性

107.             Field[] fields = computerClass.getDeclaredFields();

108.             //遍历属性

109.             for(Field field : fields){

110.                 //获得属性上定义的MyComponent注解

111.                 MyComponent anno = field.getDeclaredAnnotation(MyComponent.class);

112.                 //获得配置的组件类型

113.                 Class aClass = anno.componentClass();

114.                 //创建该组件的对象

115.                 Object comp = aClass.newInstance();

116.                 //调用set方法赋值给属性

117.                 String name = field.getName();

118.                 name = "set" + name.substring(0,1).toUpperCase() + name.substring(1);

119.                 //通过方法名和参数类型获得方法

120.                 Method method = computerClass.getDeclaredMethod(name, field.getType());

121.                 //调用方法

122.                 method.invoke(computer,comp);

123.             }

124.             //启动电脑

125.             computer.start();

126.         } catch (Exception e) {

127.             e.printStackTrace();

128.         }

129.     }

130. }

程序如上面修改后，后期如果需要修改电脑的配置，只需要修改注解配置的类型，就可以注入不同的电脑组件，这样就降低了代码间的耦合性，维护代码变得比较简单。

  @MyComponent(componentClass = AMDCpu.class)

    private Cpu cpu;

  @MyComponent(componentClass = DDR16GMemory.class)

   private Memory memory;

总结

IOC（控制反转）是Spring最重要的原理，它将创建对象的主动权交给Spring容器，Spring程序只需要进行一些配置，就可以使用不同的对象，极大的降低了代码耦合性，提高了程序的灵活性，IOC的实现原理是反射机制。