spring 三大特性 IOC的详细指南

一、什么是IOC（Inversion of Control）（控制反转）？

1. 传统编程模式的不足

在传统的编程模式中，程序员需要手动创建和管理对象之间的依赖关系，这会导致代码的耦合性和复杂性增加，同时也不利于代码的可维护性和可测试性。

2. IOC的概念和作用

IOC是一种编程思想，它将对象的创建和依赖关系的管理交给IOC容器来完成。IOC容器是一个负责管理对象的容器，它会根据配置文件或注解来创建和管理对象之间的依赖关系，从而实现程序的松耦合和可维护性。

3. IOC和DI（Dependency Injection）（依赖注入）的关系

DI是IOC的一种实现方式，它通过将对象的依赖关系注入到对象中来实现IOC。在DI中，IOC容器会根据配置文件或注解来创建对象，并将对象的依赖关系注入到对象中，从而实现对象之间的解耦和松散耦合。

二、Spring IOC的实现原理

2.1 BeanFactory和ApplicationContext的区别

BeanFactory是Spring IOC容器的基础接口，它提供了最基本的IOC功能，包括对象的创建和管理、依赖关系的维护、对象的生命周期等。但是，BeanFactory的性能较低，不适合在大规模应用中使用。

ApplicationContext是BeanFactory的子接口，它提供了更多的IOC功能，包括国际化、事件传播、AOP（面向切面编程）等。同时，ApplicationContext还支持多种配置方式，包括XML、注解和Java配置等。ApplicationContext的性能较好，适合在大规模应用中使用。

2.2 Bean的生命周期

Bean的生命周期包括初始化和销毁两个阶段。在Bean的初始化阶段，IOC容器会调用Bean的构造方法创建对象，并调用Bean的初始化方法进行对象的初始化。在Bean的销毁阶段，IOC容器会调用Bean的销毁方法进行对象的清理和释放资源。

Bean的生命周期可以通过实现InitializingBean和DisposableBean接口，或者使用@PostConstruct和@PreDestroy注解来实现。

例如：

public class User {
    private String name;
    private int age;

    public User() {
        System.out.println("User Constructor");
    }

    public void init() {
        System.out.println("User init");
    }

    public void destroy() {
        System.out.println("User destroy");
    }

    // getter and setter methods
}

在上面的例子中，User类实现了初始化和销毁方法init和destroy，这些方法会在IOC容器创建和销毁对象时被调用。

2.3 Bean的作用域

Bean的作用域决定了对象的生命周期和可见范围。在Spring中，Bean的作用域包括单例、多例、原型、会话和请求等。

• 单例（Singleton）：在整个IOC容器中只存在一个Bean实例，所有请求都返回同一个实例。
• 多例（Prototype）：每次请求都会创建一个新的Bean实例。
• 原型（Singleton with prototype-bean）：在整个IOC容器中只存在一个Bean实例，但是每次请求都会返回一个新的Bean实例。
• 会话（Session）：在Web应用中，每个用户会话都会创建一个新的Bean实例。
• 请求（Request）：在Web应用中，每个请求都会创建一个新的Bean实例。

Bean的作用域可以通过在配置文件或注解中指定来实现。

例如：

@Scope("prototype")
public class User {
    // fields and methods
}

在上面的例子中，User类的作用域被指定为多例（Prototype），每次请求都会创建一个新的User实例。

2.4 Bean的延迟加载

Bean的延迟加载是指在IOC容器初始化时不立即创建对象，而是在需要时才进行创建。延迟加载可以减少应用启动时间和内存占用，提高应用的性能。

延迟加载可以通过在配置文件或注解中指定来实现。

例如：

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean("user")
    @Lazy
    public User getUser() {
        return new User();
    }

在上面的例子中，使用@Lazy注解指定User Bean的延迟加载，只有在需要时才会进行创建。

2.5 Bean的自动装配

Bean的自动装配是指IOC容器自动将对象的依赖关系注入到对象中，省去了手动创建和管理对象之间的依赖关系的过程。Spring支持三种自动装配方式：按名称装配、按类型装配和构造方法装配。

• 按名称装配：IOC容器会根据对象的属性名称自动匹配对应的Bean实例。
• 按类型装配：IOC容器会根据对象的属性类型自动匹配对应的Bean实例。
• 构造方法装配：IOC容器会根据对象的构造方法参数类型自动匹配对应的Bean实例。

自动装配可以通过在配置文件或注解中指定来实现。

例如：

public class User {
    @Autowired
    private UserDao userDao;
    // getter and setter methods
}

@Repository
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    // methods
}

在上面的例子中，使用@Autowired注解自动装配User对象的userDao属性，IOC容器会自动匹配对应的UserDaoImpl实例。

三、Spring IOC的配置方式

3.1 基于XML的配置方式

基于XML的配置方式是Spring IOC最常见的配置方式，它通过XML文件来配置Bean的定义和依赖关系。在配置文件中，需要定义Bean的ID、类名、属性和依赖关系等信息。

例如：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean id="userDao" class="com.example.dao.UserDaoImpl"/>
    <bean id="userService" class="com.example.service.UserServiceImpl">
        <property name="userDao" ref="userDao"/>
    </bean>
</beans>

在上面的例子中，定义了两个Bean：userDao和userService，其中userService依赖于userDao。

3.2 基于注解的配置方式

基于注解的配置方式是Spring IOC的另一种常见配置方式，它通过注解来定义Bean和依赖关系。

例如：

```java
@Repository
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    // methods
}

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserDao userDao;
    // methods
}

在上面的例子中，使用@Repository注解定义了UserDaoImpl Bean，使用@Service注解定义了UserServiceImpl Bean，并使用@Autowired注解自动装配了UserDaoImpl实例。

3.3 基于Java配置的方式

基于Java配置的方式是Spring IOC的一种相对较新的配置方式，它通过Java代码来定义Bean和依赖关系。在Java配置类中，需要定义Bean的方法和依赖关系。

例如：

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean("userDao")
    public UserDao getUserDao() {
        return new UserDaoImpl();
    }

    @Bean("userService")
    public UserService getUserService() {
        UserServiceImpl userService = new UserServiceImpl();
        userService.setUserDao(getUserDao());
        return userService;
    }
}

在上面的例子中，定义了一个Java配置类AppConfig，其中定义了两个Bean：userDao和userService，并在userService的方法中手动注入了userDao。

四、Spring IOC中的注解

4.1 @Component及派生注解（@Service、@Repository、@Controller）

@Component及其派生注解（@Service、@Repository、@Controller）是Spring IOC中最常见的注解，它们用于定义Bean和依赖关系。

@Component注解用于标注一个普通的Bean组件，它通常作为其他注解的基础。

@Service注解用于标注一个服务层的Bean组件。

@Repository注解用于标注一个数据访问层的Bean组件。

@Controller注解用于标注一个控制器层的Bean组件。

例如：

@Component
public class User {
    // fields and methods
}

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserDao userDao;
    // methods
}

@Repository
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    // methods
}

@Controller
public class UserController {
    @Autowired
private UserService userService;
    // methods
}

在上面的例子中，使用@Component注解标注了User Bean，使用@Service注解标注了UserServiceImpl Bean，使用@Repository注解标注了UserDaoImpl Bean，使用@Controller注解标注了UserController Bean，并使用@Autowired注解自动装配了UserService实例。

4.2 @Autowired注解

@Autowired注解用于自动装配Bean的依赖关系，它可以用于字段、方法、构造方法和参数上。

例如：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserDao userDao;

    @Autowired
    public UserServiceImpl(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }

    @Autowired
    public void setUserDao(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }

    public void addUser(User user) {
        userDao.addUser(user);
    }
}

在上面的例子中，使用@Autowired注解自动装配了UserDao实例，同时还使用@Autowired注解标注了构造方法和方法参数。

4.3 @Qualifier注解

@Qualifier注解用于指定自动装配Bean的名称或ID，用于解决多个Bean实例的冲突问题。

例如：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
   @Autowired
    @Qualifier("userDaoImpl")
    private UserDao userDao;

    // methods
}

在上面的例子中，使用@Qualifier注解指定了userDao实例的名称为"userDaoImpl"，用于解决多个UserDao实例的冲突问题。

4.4 @Value注解

@Value注解用于注入配置文件中的属性值或表达式。

例如：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Value("${maxPageSize}")
    private int maxPageSize;

    // methods
}

在上面的例子中，使用@Value注解注入了配置文件中的属性值maxPageSize。

五、总结

本文主要介绍了Spring IOC的概念、实现原理、配置方式和常见注解，希望读者能够通过本文了解和掌握Spring IOC的基本知识和应用技巧。在实际应用中，读者可以根据需要选择合适的IOC容器和配置方式，以提高应用的性能和可维护性。