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2022-07-16
目录

Spring-控制反转IOC

# Spring-控制反转IOC

一句话总结

采用依赖倒置的原则,实现了控制反转的思想,通过依赖注入的方法,完成了 IOC 容器的创建

参考知乎回答:Spring IoC有什么好处呢?

# 依赖倒置原则

要了解控制反转( Inversion of Control ),我觉得有必要先了解软件设计的一个重要思想:依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle )。

什么是依赖倒置原则?假设我们设计一辆汽车:先设计轮子,然后根据轮子大小设计底盘,接着根据底盘设计车身,最后根据车身设计好整个汽车。这里就出现了一个“依赖”关系:汽车依赖车身,车身依赖底盘,底盘依赖轮子。

img

这样的设计看起来没问题,但是可维护性却很低。假设设计完工之后,上司却突然说根据市场需求的变动,要我们把车子的轮子设计都改大一码。这下我们就蛋疼了:因为我们是根据轮子的尺寸设计的底盘,轮子的尺寸一改,底盘的设计就得修改;同样因为我们是根据底盘设计的车身,那么车身也得改,同理汽车设计也得改——整个设计几乎都得改!

我们现在换一种思路。我们先设计汽车的大概样子,然后根据汽车的样子来设计车身,根据车身来设计底盘,最后根据底盘来设计轮子。这时候,依赖关系就倒置过来了:轮子依赖底盘, 底盘依赖车身, 车身依赖汽车。

image-20220818231730312

这时候,上司再说要改动轮子的设计,我们就只需要改动轮子的设计,而不需要动底盘,车身,汽车的设计了。

这就是依赖倒置原则——把原本的高层建筑依赖底层建筑“倒置”过来,变成底层建筑依赖高层建筑。高层建筑决定需要什么,底层去实现这样的需求,但是高层并不用管底层是怎么实现的。这样就不会出现前面的“牵一发动全身”的情况。

# 控制反转

控制反转(Inversion of Control) 就是依赖倒置原则的一种代码设计的思路。具体采用的方法就是所谓的依赖注入(Dependency Injection)。这几种概念的关系大概如下:

img

为了理解这几个概念,我们还是用上面汽车的例子。只不过这次换成代码。我们先定义四个 Class:车,车身,底盘,轮胎。然后初始化这辆车,最后跑这辆车。代码结构如下:

image-20220818231831266

这样,就相当于上面第一个例子,上层建筑依赖下层建筑——每一个类的构造函数都直接调用了底层代码的构造函数。假设我们需要改动一下轮胎(Tire)类,把它的尺寸变成动态的,而不是一直都是30。我们需要这样改:

image-20220818231845881

由于我们修改了轮胎的定义,为了让整个程序正常运行,我们需要做以下改动:

image-20220818231903127

由此我们可以看到,仅仅是为了修改轮胎的构造函数,这种设计却需要修改整个上层所有类的构造函数!在软件工程中,这样的设计几乎是不可维护的——在实际工程项目中,有的类可能会是几千个类的底层,如果每次修改这个类,我们都要修改所有以它作为依赖的类,那软件的维护成本就太高了。

所以我们需要进行控制反转(IoC),即上层控制下层,而不是下层控制着上层。我们用依赖注入(Dependency Injection)这种方式来实现控制反转。所谓依赖注入,就是把底层类作为参数传入上层类,实现上层类对下层类的“控制”。这里我们用构造方法传递的依赖注入方式重新写车类的定义:

image-20220818231916927

这里我们再把轮胎尺寸变成动态的,同样为了让整个系统顺利运行,我们需要做如下修改:

image-20220818231937158

这里我只需要修改轮胎类就行了,不用修改其他任何上层类。这显然是更容易维护的代码。不仅如此,在实际的工程中,这种设计模式还有利于不同组的协同合作和单元测试:比如开发这四个类的分别是四个不同的组,那么只要定义好了接口,四个不同的组可以同时进行开发而不相互受限制;而对于单元测试,如果我们要写 Car 类的单元测试,就只需要 Mock 一下 Framework 类传入 Car 就行了,而不用把Framework, Bottom, Tire 全部 new 一遍再来构造 Car。

# 控制反转容器

image-20220818231954922

IoC Container 的第一个好处是:因为采用了依赖注入,在初始化的过程中就不可避免的会写大量的 new。这里 IoC 容器就解决了这个问题。这个容器可以自动对你的代码进行初始化,你只需要维护一个 Configuration(可以是xml可以是一段代码),而不用每次初始化一辆车都要亲手去写那一大段初始化的代码。

IoC Container 的第二个好处是:**我们在创建实例的时候不需要了解其中的细节。**在上面的例子中,我们自己手动创建一个车instance时候,是从底层往上层new的:

image-20220818232035809

这个过程中,我们需要了解整个 Car/Framework/Bottom/Tire 类构造函数是怎么定义的,才能一步一步注入。

而 IoC Container 在进行这个工作的时候是反过来的,它先从最上层开始往下找依赖关系,到达最底层之后再往上一步一步 new(有点像深度优先遍历):

image-20220818232044233

这里 IoC Container 可以直接隐藏具体的创建实例的细节,在我们来看它就像一个工厂:

image-20220818232053959

我们就像是工厂的客户。我们只需要向工厂请求一个 Car 实例,然后它就给我们按照 Config 创建了一个 Car 实例。我们完全不用管这个 Car 实例是怎么一步一步被创建出来。

实际项目中,有的 Service Class 可能是十年前写的,有几百个类作为它的底层。假设我们新写的一个 API 需要实例化这个 Service,我们总不可能回头去搞清楚这几百个类的构造函数吧?IoC Container 的这个特性就很完美的解决了这类问题——因为这个架构要求你在写 class 的时候需要写相应的 Config 文件,所以你要初始化很久以前的 Service 类的时候,前人都已经写好了 Config 文件,你直接在需要用的地方注入这个 Service 就可以了。这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。

# 依赖注入

DI(dependency Inject,依赖注入)是实现控制反转的一种设计模式,依赖注入就是实例变量传入到一个对象中去。

IOC是一种思想,DI是一种具体的技术手段。

IoC是站在对象的角度上,对象的实例化以及管理从程序员手里交给了IoC容器。DI是站在容器的角度上,把对象的依赖的其他对象注入到容器中。

主要有三种注入方式:

  1. 构造器注入:

    被注入对象可以在它的构造方法中声明依赖对象的参数列表,让外部知道它需要哪些依赖对象。然后,IoC会检查被注入对象的构造方法,取得它所需要的依赖对象列表,进而为其注入相应的对象。构造方法注入比较直观,对象被构造完后,即进入就绪状态,可以马上使用。

  2. setter方法注入:

    通过setter方法,可以更改相应的对象属性。所以,当前对象只要为其依赖对象所对应的属性添加setter方法,就可以通过setter方法将相应的依赖对象设置到被注入对象中。setter方法注入虽不像构造方法注入那样,让对象构造完成后即可使用,但相对来说更宽松一些。

  3. 接口注入:

    被注入对象如果想要IoC为其注入依赖对象,就必须实现某个接口。这个接口提供一个方法,用来为其注入依赖对象。IoC最终通过这些接口来了解应该为被注入对象注入什么依赖对象。

# 总结

我的理解,IOC可以概括为四部分:采用依赖倒置的原则,实现了控制反转的思想,通过依赖注入的方法,完成了IOC容器的创建。

⭐ 依赖倒置原则

IOC是一种解耦的设计思想,采用依赖倒置原则,把原本的高层建筑依赖底层建筑“倒置”过来,变成底层建筑依赖高层建筑;

采用高层建筑依赖底层建筑的思想进行造车,就是先制作轮胎,根据轮胎制造地盘,根据地盘制作车身,根据车身制造汽车,如果对轮胎进行修改的话,则需要对地盘、车身、汽车依次进行修改,牵一发动全身。

采用底层建筑依赖高层建筑的思想进行造车,就是先规划汽车、根据汽车规划车身,根据车身规划地盘,根据地盘规划轮胎,如果对轮胎进行修改的话,则无需对汽车、车身、地盘进行修改。

那如果我要修改汽车怎么办?车身、底盘、轮胎是不是都要改?这就要看如何修改车身了,我们要尽可能的不破坏原有配置的兼容性,尽量只做扩展而不修改。

⭐ 控制反转思想

通过IOC,我们将手动创建对象的控制器交由Spring框架来管理,当我想要一个Car实例时,Spring框架会自动创建Car实例交给我,而我完全不用管这个实例时如何一步步被创建出来的。IOC容器的底层实现就是通过工厂模式反射创建对象,它如同工厂一样为我们造出所需的一切实例。

⭐依赖注入

采用构造器注入或setter方法注入或接口注入的方法,往正在实例化的对象内注入他所依赖的对象。

⭐ IOC容器

IOC容器,就是用于存放对象的Map,IOC创建出来的所有对象都存储到Map当中,当我们需要某个对象时可以从这个Map中获取。

通常所说的 Bean 就是IOC容器所管理的对象,通过配置 XML 或注解来定义 Bean 对象

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上次更新: 2023/08/20, 21:21:52
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