Spring IOC 學習總結
1 什麽是IOC、DI
IoC—Inversion of Control，即“控制反轉”，不是什麽技術，而是一種設計思想。在Java開發中，Ioc意味著將你設計好的對象交給容器控制，而不是傳統的在你的對象內部直接控制。
傳統Java SE程序設計，我們直接在對象內部通過new進行創建對象，是程序主動去創建依賴對象；而IoC是有專門一個容器來創建這些對象，即由Ioc容器來控制對象的創建。
IoC 不是一種技術，只是一種思想，一個重要的面向對象編程的法則，它能指導我們如何設計出松耦合、更優良的程序。傳統應用程序都是由我們在類內部主動創建依賴對象，從而導致類與類之間高耦合，難於測試；有了IoC容器後，把創建和查找依賴對象的控制權交給了容器，由容器進行註入組合對象，所以對象與對象之間是 松散耦合，這樣也方便測試，利於功能復用，更重要的是使得程序的整個體系結構變得非常靈活。
其實IoC對編程帶來的最大改變不是從代碼上，而是從思想上，發生了“主從換位”的變化。應用程序原本是老大，要獲取什麽資源都是主動出擊，但是在IoC/DI思想中，應用程序就變成被動的了，被動的等待IoC容器來創建並註入它所需要的資源了。
DI—Dependency Injection，即“依賴註入”：組件之間依賴關系由容器在運行期決定，形象的說，即由容器動態的將某個依賴關系註入到組件之中。依賴註入的目的並非為軟件系統帶來更多功能，而是為了提升組件重用的頻率，並為系統搭建一個靈活、可擴展的平臺。通過依賴註入機制，我們只需要通過簡單的配置，而無需任何代碼就可指定目標需要的資源，完成自身的業務邏輯，而不需要關心具體的資源來自何處，由誰實現。
理解DI的關鍵是：“誰依賴誰，為什麽需要依賴，誰註入誰，註入了什麽”，那我們來深入分析一下：
●誰依賴於誰：當然是應用程序依賴於IoC容器；
●為什麽需要依賴：應用程序需要IoC容器來提供對象需要的外部資源；
●誰註入誰：很明顯是IoC容器註入應用程序某個對象，應用程序依賴的對象；
●註入了什麽：就是註入某個對象所需要的外部資源（包括對象、資源、常量數據）。
IoC和DI有什麽關系呢？其實它們是同一個概念的不同角度描述，由於控制反轉概念比較含糊（可能只是理解為容器控制對象這一個層面，很難讓人想到誰來維護對象關系），所以2004年大師級人物Martin Fowler又給出了一個新的名字：“依賴註入”，相對IoC 而言，“依賴註入”明確描述了“被註入對象依賴IoC容器配置依賴對象”。
IoC技術是Spring的核心，對於spring框架來說，就是由spring來負責控制對象的生命周期和對象間的關系。所有的類都會在spring容器中登記，告訴spring你是個什麽東西，你需要什麽東西，然後spring會在系統運行到適當的時候，把你要的東西主動給你，同時也把你交給其他需要你的東西。所有的類的創建、銷毀都由 spring來控制，也就是說控制對象生存周期的不再是引用它的對象，而是spring。對於某個具體的對象而言，以前是它控制其他對象，現在是所有對象都被spring控制，所以這叫控制反轉。IoC的一個重點是在系統運行中，動態的向某個對象提供它所需要的其他對象。這一點是通過DI（Dependency Injection，依賴註入）來實現的。
所以控制反轉IoC(Inversion of Control)是說創建對象的控制權進行轉移，以前創建對象的主動權和創建時機是由自己把控的，而現在這種權力轉移到第三方，比如轉移交給了IoC容器，它就是一個專門用來創建對象的工廠，你要什麽對象，它就給你什麽對象，有了 IoC容器，依賴關系就變了，原先的依賴關系就沒了，它們都依賴IoC容器了，通過IoC容器來建立它們之間的關系。
註意，一般將BeanFactory稱為IoC容器，而稱ApplicationContext和WebApplicationContext為應用上下文或Web應用上下文。在本篇博客中，把WebApplicationContext和ApplicationContext統稱為Spring容器。
2 IoC相關的Java基礎知識
2.1 反射
IOC中最基本的技術就是“反射(Reflection)”。反射機制: 反射是java語言的一個特性，它允程序在運行時（註意不是編譯的時候）來進行自我檢查並且對內部的成員進行操作。例如它允許一個java的類獲取它所有的成員變量和方法並且顯示出來。通過這種能力可以徹底的了解自身的情況為下一步的動作做準備。Java的反射機制的實現要借助於4個類：class，Constructor，Field，Method;其中class代表的時類對象，Constructor－類的構造器對象，Field－類的屬性對象，Method－類的方法對象。通過這四個對象我們可以粗略的看到一個類的各個組 成部分。
Java反射的作用：在Java運行時環境中，對於任意一個類，可以知道這個類有哪些屬性和方法。對於任意一個對象，可以調用它的任意一個方法。這種動態獲取類的信息以及動態調用對象的方法的功能來自於Java 語言的反射（Reflection）機制。
Java 反射機制主要提供了以下功能，在運行時判斷任意一個對象所屬的類。在運行時構造任意一個類的對象。在運行時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法。在運行時調用任意一個對象的方法。
從Java內存模型的角度理解反射，首先上一張Java內存模型的神圖：
首先我們了解一下JVM，什麽是JVM，Java的虛擬機，java之所以能跨平臺就是因為這個東西，你可以理解成一個進程，程序，只不過他的作用是用來跑你的代碼的。
假如你寫了一段代碼：Object o=new Object(); 運行了起來！
首先JVM會啟動，你的代碼會編譯成一個.class文件，然後被類加載器加載進jvm的內存中，你的類Object加載到方法區中，創建了Object類的class對象到堆中，註意這個不是new出來的對象，而是類的類型對象，每個類只有一個class對象，作為方法區類的數據結構的接口。jvm創建對象前，會先檢查類是否加載，尋找類對應的class對象，若加載好，則為你的對象分配內存，初始化也就是代碼:new Object()。
上面的流程就是你自己寫好的代碼扔給jvm去跑，跑完就over了，jvm關閉，你的程序也停止了。
為什麽要講這個呢？因為要理解反射必須知道它在什麽場景下使用。大家想想上面的程序對象是自己new的，程序相當於寫死了給jvm去跑。假如一個服務器上突然遇到某個請求哦要用到某個類，哎呀但沒加載進jvm，是不是要停下來自己寫段代碼，new一下，哦啟動一下服務器，（腦殘）！
反射是什麽呢？當我們的程序在運行時，需要動態的加載一些類這些類可能之前用不到所以不用加載到jvm，而是在運行時根據需要才加載，這樣的好處對於服務器來說不言而喻，舉個例子我們的項目底層有時是用mysql，有時用oracle，需要動態地根據實際情況加載驅動類，這個時候反射就有用了，假設 com.java.dbtest.myqlConnection，com.java.dbtest.oracleConnection這兩個類我們要用，這時候我們的程序就寫得比較動態化，通過Class tc = Class.forName("com.java.dbtest.TestConnection");通過類的全類名讓jvm在服務器中找到並加載這個類，而如果是oracle則傳入的參數就變成另一個了。這時候就可以看到反射的好處了，這個動態性就體現出java的特性了。
反射可以實現動態創建對象和編譯，體現出很大的靈活性（特別是在J2EE的開發中它的靈活性就表現的十分明顯）。通過反射機制我們可以獲得類的各種內容，進行了反編譯。對於JAVA這種先編譯再運行的語言來說，反射機制可以使代碼更加靈活，更加容易實現面向對象。反射機制的缺點：對性能有影響。使用反射基本上是一種解釋操作，我們可以告訴JVM，我們希望做什麽並且它 滿足我們的要求。這類操作總是慢於只直接執行相同的操作。
Spring的IOC正是反射技術最好的舞臺，IOC中大量利用反射技術，通過配置XML或者@Annotation的方式配置裝配bean到Spring容器，程序運行起來後，根據需要，Spring容器在動態的註入bean到需要的對象中。
那麽，Spring是如何裝載XML文件以及資源文件的呢？在2.2中介紹。
2.2 資源訪問利器：Spring Resource接口
JDK所提供的訪問資源的類（如java.net.URL、File等）並不能很好地滿足各種底層資源的訪問需求，比如缺少從類路徑或者Web容器的上下文中獲取資源的操作類。鑒於此，Spring設計了一個Resource接口，它為應用提供了更強的底層資源訪問能力。Spring的各種資源加載，都是通過這個接口來實現的
Resource接口的主要方法有：
boolean exists():資源是否存在。
boolean isOpen():資源是否打開。
URL getURL():如果底層資源可以表示為URL，該方法返回對應的URL對象。
File getFile():如果底層資源對應一個文件，該方法返回對應的File對象。
InputStream getInputStream() throws IOException:返回資源對應的輸入流。
為了可以在不顯示使用Resource實現類的情況下，僅通過資源地址的特殊標識就可以加載相應的資源，Spring提供了一個強大的加載資源的機制，可以通過"classpath:","file:"等資源地址前綴識別不同的資源類型，還支持ant風格的帶通配符的資源地址。
3 BeanFactory和ApplicationContext
什麽是POJO，什麽是Java Bean，什麽是Bean？
1）POJO = "Plain Old Java Object"，是MartinFowler等發明的一個術語，用來表示普通的Java對象，個人理解就是含有一些私有屬性，以及getter/setter/constructer方法的普通java類。
2）Java Bean比POJO要復雜一些，需要滿足一些規範，例如：需要實現 Serializable 接口用於實現 Bean 的持久性。
3）Bean比Java Bean更寬泛一些，所有可以被Spring容器實例化並管理的Java類都可以稱之為Bean。
Spring通過一個配置文件描述Bean及Bean之間的依賴關系，利用Java語言的反射功能實例化Bean並建立Bean之間的依賴關系。Spring的IOC容器在完成這些底層工作的基礎上，還提供了Bean實例緩存、生命周期管理、Bean實例代理、事件發布、資源裝載等高級服務。
BeanFactory是Spring框架最核心的接口，它提供了高級Ioc的配置機制。ApplicationContext建立在BeanFactory基礎之上，提供了更多面向應用的功能，它提供了國際化支持和框架事件體系，更易於創建實際應用。兩者都可稱為Spring容器。
二者的用途，一般可以進行簡單的劃分：BeanFactory是Spring框架的基礎設施，面向Spring本身；ApplicationContext面向使用Spring框架的開發者，幾乎所有的應用場合都可以直接使用ApplicationContext而非底層的BeanFactory。
3.1 WebApplicationContext
WebApplicationContext專門為Web應用準備的，它允許從相對於Web根目錄的路徑中裝在配置文件(web.xml)完成初始化工作。從WebApplicationContext中可以獲得ServletContext的引用，整個Web應用上下文對象將作為屬性放置到ServletContext中，以便Web應用環境可以訪問Spring應用上下文。
在非Web應用的環境下，Bean只有singleton和prototype兩種作用域，在WebApplicationContext中又添加了三個新的作用域:request、session和global session。
WebApplicationContext的初始化方式和BeanFactory、ApplicationContext有所區別，因為WebApplicationContext需要ServletContext實力，也就是說，它必須在擁有Web容器（Tomcat、Jetty等）的前提下才能完成啟動工作。可以在web.xml中配置自啟動的Servlet或定義Web容器監聽器（ServletContextListner）,借助兩者中的任何一個，就可以完成啟動Spring Web應用上下文的工作。
自啟動的Servlet啟動WebApplicationContext:
<web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd" version="3.0" metadata-complete="true"> <!--用maven創建的web-app需要修改servlet的版本為3.1--> <!--配置DispatcherServlet--> <servlet> <servlet-name>seckill-dispatcher</servlet-name> <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class> <!-- 配置SpringMVC 需要配置的文件 spring-dao.xml，spring-service.xml,spring-web.xml Mybites -> spring -> springMVC --> <init-param> <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>classpath:spring/spring-*.xml</param-value> </init-param> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>seckill-dispatcher</servlet-name> <!--默認匹配所有請求--> <url-pattern>/</url-pattern> </servlet-mapping> </web-app>
通過Web容器監聽器啟動WebApplicationContext：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <web-app version="2.5" xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"> <context-param> <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>classpath:smart-context.xml</param-value> </context-param> <listener> <listener-class> org.springframework.web.context.ContextLoaderListener </listener-class> </listener> <servlet> <servlet-name>smart</servlet-name> <servlet-class> org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet </servlet-class> <load-on-startup>3</load-on-startup> </servlet> <servlet-mapping> <servlet-name>smart</servlet-name> <url-pattern>*.html</url-pattern> </servlet-mapping> </web-app>
4 Bean作用域
Scope，也稱作用域，在 Spring IoC 容器是指其創建的 Bean 對象相對於其他 Bean 對象的請求可見範圍。在 Spring IoC 容器中具有以下幾種作用域：基本作用域（singleton、prototype），Web 作用域（reqeust、session、globalsession），自定義作用域。
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singleton：單例模式，在整個Spring IoC容器中，使用singleton定義的Bean將只有一個實例
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prototype：原型模式，每次通過容器的getBean方法獲取prototype定義的Bean時，都將產生一個新的Bean實例
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request：對於每次HTTP請求，使用request定義的Bean都將產生一個新實例，即每次HTTP請求將會產生不同的Bean實例。只有在Web應用中使用Spring時，該作用域才有效
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session：對於每次HTTP Session，使用session定義的Bean豆漿產生一個新實例。同樣只有在Web應用中使用Spring時，該作用域才有效
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globalsession：每個全局的HTTP Session，使用session定義的Bean都將產生一個新實例。典型情況下，僅在使用portlet context的時候有效。同樣只有在Web應用中使用Spring時，該作用域才有效
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其中比較常用的是singleton和prototype兩種作用域。對於singleton作用域的Bean，每次請求該Bean都將獲得相同的實例。容器負責跟蹤Bean實例的狀態，負責維護Bean實例的生命周期行為；如果一個Bean被設置成prototype作用域，程序每次請求該id的Bean，Spring都會新建一個Bean實例，然後返回給程序。在這種情況下，Spring容器僅僅使用new 關鍵字創建Bean實例，一旦創建成功，容器不在跟蹤實例，也不會維護Bean實例的狀態。
如果不指定Bean的作用域，Spring默認使用singleton作用域。Java在創建Java實例時，需要進行內存申請；銷毀實例時，需要完成垃圾回收，這些工作都會導致系統開銷的增加。因此，prototype作用域Bean的創建、銷毀代價比較大。而singleton作用域的Bean實例一旦創建成功，可以重復使用。因此，除非必要，否則盡量避免將Bean被設置成prototype作用域。
5 IoC Bean的4種配置方式比較
| 類別 | 基於XML配置 | 基於註解配置 | 基於Java類配置 | 基於Groovy DSL配置 |
|---|---|---|---|---|
| Bean定義 | 在XML文件中通過<bean>元素定義Bean，如：<bean class="com.xgj.UserDao"/> |
在Bean實現類處通過標註@Component或衍型類@Repository、@Service及@Controller定義Bean | 在標註了@Configuration的Java類中，通過在類方法上標註@Bean定義一個Bean。方法必須提供Bean的實例化邏輯 | 在Groovy 文件中通過DSL定義Bean的名稱 ，如 userDao(UserDao) |
| Bean名稱 | 通過<bean>的id或name屬性定義，如：<bean id="userDao" class="com.xgj.UserDao"/> 默認名稱為：com.xgj.userDao#0 |
通過註解的value屬性定義，如@Component(“userDao”)。默認名稱為小寫字母打頭的類名（不帶包名）:userDao | 通過@Bean的name屬性定義，如@Bean(“userDao”)，默認名稱為方法名 | 通過GroovyDSL定義Bean的名稱 |
| Bean註入 | 通過<property>子元素或通過p命名空間的動態屬性，如p:userDao-ref=”userDao”進行註入 |
通過在成員變量或方法入參處標註@Autowired，按類型匹配自動註入。還可以配合使用@Qualifier按名稱匹配方式註入 | 比較靈活，可以通過在方法處通過@Autowired方法入參綁定Bean，然後在方法中通過代碼進行註入，還可以通過調用配置類的@Bean方法進行註入 | 比較靈活，可以在方法出通過ref()方法進行註入，如ref(“logDao”) |
| Bean生命過程方法 | 通過<bean>的init-method和destory-method屬性指定Bean實現類的方法名。最多只能指定一個初始化方法和一個銷毀方法。 |
通過在目標方法上標註@PostConstruct和@PreDestroy註解指定初始化或銷毀方法，可以定義任意多個方法 | 通過@Bean的initMethod或destoryMethod指定一個初始化或銷毀方法.對於初始化方法來說，你可以直接在方法內部通過代碼的方式靈活定義初始化邏輯 | 通過bean->bean,initMehtod或者bean.destoryMethod指定一個初始化或者銷毀方法 |
| Bean作用範圍 | 通過<bean>的scope屬性指定，如：<bean class="com.xgj.UserDao" scope="prototype"/> |
通過在類定義處標註@Scope指定，如@Scope(“prototype”) | 通過在Bean方法定義處標註@Scope指定 | 通過bean->bean,scope=”prototype”指定 |
| Bean延遲初始化 | 通過<bean>的lazy-init屬性指定，默認為default，繼承於的default-lazy-init設置，該值默認為false |
通過在類定義處標註@Lazy指定，如@Lazy(true) | 通過在Bean方法定義處標註@Lazy指定 | 通過bean->bean.lazyInit-true指定 |
6 IoC 在Spring Web中的應用
個人理解，一個Spring Web應用中，是從web.xml開始加載的，通過WebApplicationContext中加載web.xml可以獲得ServletContext的引用，讀取到web.xml中其他Spring配置文件的路徑，再通過Spring Resource接口加載配置文件，根據註解掃描或者XML配置實例化、註入Bean到WebApplicationContext（Spring 容器），整個Spring 容器（WebApplicationContext對象）將作為屬性放置到Web容器（ServletContext）中，以便Web容器可以訪問Spring容器中的內容。
參考資料：
https://blog.csdn.net/qq_22654611/article/details/52606960/
https://www.zhihu.com/question/24304289/answer/76541818
https://www.zhihu.com/question/24304289/answer/147529485
https://blog.csdn.net/u011468990/article/details/49995865
《精通Spring 4.x 企業應用開發實戰》 陳雄華 林開雄 文建國 編著
Spring IOC 學習總結