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什麼是Spring IOC、用通俗易懂的舉例講講Spring IOC、面試被問爛的 Spring IOC

在平時面試過程中,大家被問到Spring框架時,都會被問到Spring IOC 和 AOP,讓你說說他們的原理、流程、舉例說明等,今天就用通俗易懂的方式給大家講講Spring IOC。

 

資料來源:

作者:莫那·魯道
連結:http://thinkinjava.cn

 

一、廣義的IOC

1、IOC(Inversion of Control) 控制反轉,即“不用打電話過來,我們會打給你”。

兩種實現: 依賴查詢(DL)和依賴注入(DI)。

IOC 和 DI 、DL 的關係(這個 DL,Avalon 和 EJB 就是使用的這種方式實現的 IoC):

2、DL 已經被拋棄,因為他需要使用者自己去是使用 API 進行查詢資源和組裝物件。即有侵入性。

3、DI 是 Spring 使用的方式,容器負責元件的裝配。

 

二、Spring 的 IOC

1、Spring 的 IoC 設計支援以下功能:

           ①、依賴注入

           ②、依賴檢查

           ③、自動裝配

           ④、支援集合

           ⑤、指定初始化方法和銷燬方法

           ⑥、支援回撥某些方法(但是需要實現 Spring 介面,略有侵入)

其中,最重要的就是依賴注入,從 XML 的配置上說, 即 ref 標籤。對應 Spring RuntimeBeanReference 物件。

對於 IoC 來說,最重要的就是容器。容器管理著 Bean 的生命週期,控制著 Bean 的依賴注入。

2、那麼, Spring 如何設計容器的呢?

Spring 作者 Rod Johnson 設計了兩個介面用以表示容器。

         ①、BeanFactory

         ②、ApplicationContext

BeanFactory 粗暴簡單,可以理解為就是個 HashMap,Key 是 BeanName,Value 是 Bean 例項。通常只提供註冊(put),獲取(get)這兩個功能。我們可以稱之為 “低階容器”。

ApplicationContext 可以稱之為 “高階容器”。因為他比 BeanFactory 多了更多的功能。他繼承了多個介面。因此具備了更多的功能。

例如資源的獲取,支援多種訊息(例如 JSP tag 的支援),對 BeanFactory 多了工具級別的支援等待。所以你看他的名字,已經不是 BeanFactory 之類的工廠了,而是 “應用上下文”, 代表著整個大容器的所有功能。

該介面定義了一個 refresh 方法,此方法是所有閱讀 Spring 原始碼的人的最熟悉的方法,用於重新整理整個容器,即重新載入/重新整理所有的 bean。

當然,除了這兩個大介面,還有其他的輔助介面,但我今天不會花太多篇幅介紹他們。

 

3、ClassPathXmlApplicationContext 類

為了更直觀的展示 “低階容器” 和 “高階容器” 的關係,我這裡通過常用的 ClassPathXmlApplicationContext 類,來展示整個容器的層級 UML 關係。

有點複雜? 先不要慌,我來解釋一下。

最上面的 BeanFactory 知道吧?我就不講了。

下面的 3 個綠色的,都是功能擴充套件介面,這裡就不展開講。

看下面的隸屬 ApplicationContext 粉紅色的 “高階容器”,依賴著 “低階容器”,這裡說的是依賴,不是繼承哦。他依賴著 “低階容器” 的 getBean 功能。而高階容器有更多的功能:支援不同的資訊源頭,可以訪問檔案資源,支援應用事件(Observer 模式)。

通常使用者看到的就是 “高階容器”。 但 BeanFactory 也非常夠用啦!

左邊灰色區域的是 “低階容器”, 只負載載入 Bean,獲取 Bean。容器其他的高階功能是沒有的。例如上圖畫的 refresh 重新整理 Bean 工廠所有配置。生命週期事件回撥等。

好,解釋了低階容器和高階容器,我們可以看看一個 IoC 啟動過程是什麼樣子的。說白了,就是 ClassPathXmlApplicationContext 這個類,在啟動時,都做了啥。(由於我這是 interface21 的程式碼,肯定和你的 Spring 4.x 系列不同)。

 

4、ClassPathXmlApplicationContext 的構造過程

下圖是 ClassPathXmlApplicationContext 的構造過程,實際就是 Spring IoC 的初始化過程。

 

注意,這裡為了理解方便,有所簡化。

這裡再用文字來描述這個過程:

①、使用者構造 ClassPathXmlApplicationContext(簡稱 CPAC)

②、CPAC 首先訪問了 “抽象高階容器” 的 final 的 refresh 方法,這個方法是模板方法。所以要回調子類(低階容器)的 refreshBeanFactory 方法,這個方法的作用是使用低階容器載入所有 BeanDefinition 和 Properties 到容器中。

③、低階容器載入成功後,高階容器開始處理一些回撥,例如 Bean 後置處理器。回撥 setBeanFactory 方法。或者註冊監聽器等,釋出事件,例項化單例 Bean 等等功能,這些功能,隨著 Spring 的不斷升級,功能越來越多,很多人在這裡迷失了方向 :)。

簡單說就是:

④、低階容器 載入配置檔案(從 XML,資料庫,Applet),並解析成 BeanDefinition 到低階容器中。

⑤、載入成功後,高階容器啟動高階功能,例如介面回撥,監聽器,自動例項化單例,釋出事件等等功能。

所以,一定要把 “低階容器” 和“高階容器” 的區別弄清楚。不能一葉障目不見泰山。

 

5、getBean 的流程

當我們建立好容器,就會使用 getBean 方法,獲取 Bean,而 getBean 的流程如下:

從圖中可以看出,getBean 的操作都是在低階容器裡操作的。其中有個遞迴操作,這個是什麼意思呢?

假設:當 Bean_A 依賴著 Bean_B,而這個 Bean_A 在載入的時候,其配置的 ref = “Bean_B” 在解析的時候只是一個佔位符,被放入了 Bean_A 的屬性集合中,當呼叫 getBean 時,需要真正 Bean_B 注入到 Bean_A 內部時,就需要從容器中獲取這個 Bean_B,因此產生了遞迴。

 

為什麼不是在載入的時候,就直接注入呢?因為載入的順序不同,很可能 Bean_A 依賴的 Bean_B 還沒有載入好,也就無法從容器中獲取,你不能要求使用者把 Bean 的載入順序排列好,這是不人道的。

所以,Spring 將其分為了 2 個步驟:

         ①、載入所有的 Bean 配置成 BeanDefinition 到容器中,如果 Bean 有依賴關係,則使用佔位符暫時代替。

         ②、然後,在呼叫 getBean 的時候,進行真正的依賴注入,即如果碰到了屬性是 ref 的(佔位符),那麼就從容器裡獲取這個 Bean,然後注入到例項中 —— 稱之為依賴注入。

可以看到,依賴注入實際上,只需要 “低階容器” 就可以實現。

這就是 IoC。

所以 ApplicationContext refresh 方法裡面的操作不只是 IoC,是高階容器的所有功能(包括 IoC),IoC 的功能在低階容器裡就可以實現。

 

三、總結

說了這麼多,不知道你有沒有理解Spring IoC? 這裡小結一下:IoC 在 Spring 裡,只需要低階容器就可以實現,2 個步驟:

           ①、載入配置檔案,解析成 BeanDefinition 放在 Map 裡。

           ②、呼叫 getBean 的時候,從 BeanDefinition 所屬的 Map 裡,拿出 Class 物件進行例項化,同時,如果有依賴關係,將遞迴呼叫 getBean 方法 —— 完成依賴注入。

上面就是 Spring 低階容器(BeanFactory)的 IoC。

至於高階容器 ApplicationContext,他包含了低階容器的功能,當他執行 refresh 模板方法的時候,將重新整理整個容器的 Bean。同時其作為高階容器,包含了太多的功能。一句話,他不僅僅是 IoC。他支援不同資訊源頭,支援 BeanFactory 工具類,支援層級容器,支援訪問檔案資源,支援事件釋出通知,支援介面回撥等等。

可以預見,隨著 Spring 的不斷髮展,高階容器的功能會越來越多。

誠然,瞭解 IoC 的過程,實際上為了瞭解 Spring 初始化時,各個介面的回撥時機。例如 InitializingBean,BeanFactoryAware,ApplicationListener 等等介面,這些介面的作用,筆者之前寫過一篇文章進行介紹,有興趣可以看一下,關鍵字:Spring 必知必會 擴充套件介面。

但是請注意,實現 Spring 介面代表著你這個應用就繫結死 Spring 了!代表 Spring 具有侵入性!要知道,Spring 釋出時,無侵入性就是他最大的宣傳點之一 —— 即 IoC 容器可以隨便更換,程式碼無需變動。而現如今,Spring 已然成為 J2EE 社群準官方解決方案,也沒有了所謂的侵入性這個說法。因為他就是標準,和 Servlet 一樣,你能不實現 Servlet 的介面嗎?