什么是控制反转和依赖注入

拼搏现实的明天。 2022-02-22 12:20 367阅读 0赞

Spring 能有效地组织J2EE应用各层的对象。不管 是控制层的Action对象，还是业务层的Service对象，还是持久层的DAO对象，都可在Spring的 管理下有机地协调、运行。Spring将各层的对象以松耦合的方式组织在一起，Action对象无须关心Service对象的具体实现，Service对 象无须关心持久层对象的具体实现，各层对象的调用完全面向接口。当系统需要重构时，代码的改写量将大大减少。  
  
上面所说的一切都得宜于Spring的核心机制， 依赖注入。 依赖注入让bean与bean之间以配置文件组织在一起，而不是以硬编码的方式耦合在一起。理解 依赖注入  
  
依赖注入(Dependency Injection)和控制反转(Inversion of Control)是同一个概念。具体含义是:当某个角色(可能是一个Java实例，调用者)需要另一个角色(另一个Java实例，被调用者)的协助时，在 传统的程序设计过程中，通常由调用者来创建被调用者的实例。但在Spring里，创建被调用者的工作不再由调用者来完成，因此称为控制反转;创建被调用者 实例的工作通常由Spring容器来完成，然后注入调用者，因此也称为依赖注入。  
  
不管 是依赖注入，还是控制反转，都说明Spring采用动态、灵活的方式来管理各种对象。对象与对象之间的具体实现互相透明。在理解 依赖注入之前，看如下这个问题在各种社会形态里如何解决:一个人(Java实例，调用者)需要一把斧子(Java实例，被调用者)。  
  
(1)原始社会里，几乎没有社会分工。需要斧子的人(调用者)只能自己去磨一把斧子(被调用者)。对应的情形为:Java程序里的调用者自己创建被调用者。  
  
(2)进入工业社会，工厂出现。斧子不再由普通人完成，而在工厂里被生产出来，此时需要斧子的人(调用者)找到工厂，购买斧子，无须关心斧子的制造过程。对应Java程序的简单工厂的设计模式。  
  
(3)进入“按需分配”社会，需要斧子的人不需要找到工厂，坐在家里发出一个简单指令:需要斧子。斧子就自然出现在他面前。对应Spring的 依赖注入。  
  
第一种情况下，Java实例的调用者创建被调用的Java实例，必然要求被调用的Java类出现在调用者的代码里。无法实现二者之间的松耦合。  
  
第二种情况下，调用者无须关心被调用者具体实现过程，只需要找到符合某种标准(接口)的实例，即可使用。此时调用的代码面向接口编程，可以让调用者和被调用者解耦，这也是工厂模式大量使用的原因。但调用者需要自己定位工厂，调用者与特定工厂耦合在一起。  
  
第三种情况下，调用者无须自己定位工厂，程序运行到需要被调用者时，系统自动提供被调用者实例。事实上，调用者和被调用者都处于Spring的管理下，二者之间的 依赖关系由Spring提供。  
  
所谓 依赖注入， 是指程序运行过程中，如果需要调用另一个对象协助时，无须在代码中创建被调用者，而是 依赖于外部的 注入。Spring的 依赖注入对调用者和被调用者几乎没有任何要求，完全支持对POJO之间 依赖关系的管理。 依赖注入通常有两种:  
  
·设值 注入。  
  
·构造 注入。

**设值注入**  
  
　　设值 注入是指通过setter方法传入被调用者的实例。这种 注入方式简单、直观，因而在Spring的 依赖注入里大量使用。看下面代码， 是Person的接口

<table style="width:508px; height:137px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//定义Person接口<br> public interface Person<br> { <br> //Person接口里定义一个使用斧子的方法<br> public void useAxe();<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

然后 是Axe的接口

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//定义Axe接口<br> public interface Axe<br> { <br> //Axe接口里有个砍的方法<br> public void chop();<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Person的实现类

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//Chinese实现Person接口<br> <br> public class Chinese implements Person<br> { <br> //面向Axe接口编程，而不是具体的实现类<br> private Axe axe;<br> //默认的构造器<br> public Chinese()<br> {}<br> //设值<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>所需的setter方法<br> public void setAxe(Axe axe)<br> { <br> this.axe = axe;<br> }<br> //实现Person接口的useAxe方法<br> public void useAxe()<br> { <br> System.out.println(axe.chop());<br> }<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Axe的第一个实现类

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//Axe的第一个实现类 StoneAxe<br> <br> public class StoneAxe implements Axe<br> { <br> //默认构造器<br> public StoneAxe()<br> {}<br> //实现Axe接口的chop方法<br> public String chop()<br> { <br> return "石斧砍柴好慢";<br> }<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面采用Spring的配置文件将Person实例和Axe实例组织在一起。配置文件如下所示:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜!-- 下面<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>标准的XML文件头 --＞<br> ＜?xml version="1.0" encoding="gb2312"?＞<br> ＜!-- 下面一行定义Spring的XML配置文件的dtd --＞<br> "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd"＞<br> ＜!-- 以上三行对所有的Spring配置文件都<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>相同的 --＞<br> ＜!-- Spring配置文件的根元素 --＞<br> ＜BEANS＞<br> ＜!—定义第一bean，该bean的id<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>chinese, class指定该bean实例的实现类 --＞<br> ＜BEAN class=lee.Chinese id=chinese＞<br> ＜!-- property元素用来指定需要容器<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>的属性，axe属性需要容器<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>此处<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>设值<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>，因此Chinese类必须拥有setAxe方法 --＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜property name="axe"＞<br> ＜!-- 此处将另一个bean的引用<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>给chinese bean --＞<br> ＜REF local="”stoneAxe”/"＞<br> ＜/property＞<br> ＜/BEAN＞<br> ＜!-- 定义stoneAxe bean --＞<br> ＜BEAN class=lee.StoneAxe id=stoneAxe /＞<br> ＜/BEANS＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

从配置文件中，可以看到Spring管理bean的灵巧性。bean与bean之间的 依赖关系放在配置文件里组织，而不是写在代码里。通过配置文件的 指定，Spring能精确地为每个bean 注入属性。因此，配置文件里的bean的class元素，不能仅仅 是接口，而必须 是真正的实现类。  
  
Spring会自动接管每个bean定义里的property元素定义。Spring会在执行无参数的构造器后、创建默认的bean实例后，调用对应 的setter方法为程序 注入属性值。property定义的属性值将不再由该bean来主动创建、管理，而改为被动接收Spring的 注入。  
  
每个bean的id属性 是该bean的惟一标识，程序通过id属性访问bean，bean与bean的 依赖关系也通过id属性完成。  
  
下面看主程序部分:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public class BeanTest<br> { <br> //主方法，程序的入口<br> public static void main(String[] args)throws Exception<br> { <br> //因为<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>独立的应用程序，显式地实例化Spring的上下文。<br> ApplicationContext ctx = new FileSystemXmlApplicationContext("bean.xml");<br> //通过Person bean的id来获取bean实例，面向接口编程，因此<br> //此处强制类型转换为接口类型<br> Person p = (Person)ctx.getBean("chinese");<br> //直接执行Person的userAxe()方法。<br> p.useAxe();<br> }<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

程序的执行结果如下:  
  
石斧砍柴好慢  
  
主程序调用Person的useAxe()方法时，该方法的方法体内需要使用Axe的实例，但程序里没有任何地方将特定的Person实例和Axe实 例耦合在一起。或者说，程序里没有为Person实例传入Axe的实例，Axe实例由Spring在运行期间动态 注入。  
  
Person实例不仅不需要了解Axe实例的具体实现，甚至无须了解Axe的创建过程。程序在运行到需要Axe实例的时候，Spring创建了Axe 实例，然后 注入给需要Axe实例的调用者。Person实例运行到需要Axe实例的地方，自然就产生了Axe实例，用来供Person实例使用。  
  
调用者不仅无须关心被调用者的实现过程，连工厂定位都可以省略(真是按需分配啊!)。下面也给出使用Ant编译和运行该应用的简单脚本:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜?xml version="1.0"?＞<br> ＜!-- 定义编译该项目的基本信息--&gt;<br> ＜PROJECT name="spring" default="." basedir="."＞<br> ＜!-- 定义编译和运行该项目时所需的库文件 --＞<br> ＜PATH id=classpath＞<br> ＜!-- 该路径下存放spring.jar和其他第三方类库 --＞<br> ＜FILESET dir=../../lib＞<br> ＜INCLUDE name="*.jar" /＞<br> ＜/FILESET＞<br> ＜!-- 同时还需要引用已经编译过的class文件--＞<br> ＜PATHELEMENT path="." /＞<br> ＜/PATH＞<br> ＜!-- 编译全部的java文件--＞<br> ＜TARGET description="Compile all source code" name="compile"＞<br> ＜!-- 指定编译后的class文件的存放位置 --＞<br> ＜JAVAC debug="true" destdir="."＞<br> deprecation="false" optimize="false" failοnerrοr="true"＞<br> ＜!-- 指定需要编译的源文件的存放位置 --＞<br> ＜SRC path="." /＞<br> ＜!-- 指定编译这些java文件需要的类库位置--＞<br> ＜CLASSPATH refid="classpath" /＞<br> ＜/JAVAC＞<br> ＜/TARGET＞<br> ＜!-- 运行特定的主程序 --＞<br> ＜TARGET description="run the main class" name="run" depends="compile"＞<br> ＜!-- 指定运行的主程序:lee.BeanTest。--＞<br> ＜JAVA failοnerrοr="true" fork="yes" classname="lee.BeanTest"＞<br> ＜!-- 指定运行这些java文件需要的类库位置--＞<br> ＜CLASSPATH refid="classpath" /＞<br> ＜/JAVA＞<br> ＜/TARGET＞<br> ＜/PROJECT＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如果需要改写Axe的实现类。或者说，提供另一个实现类给Person实例使用。Person接口、Chinese类都无须改变。只需提供另一个Axe的实现，然后对配置文件进行简单的修改即可。  
  
Axe的另一个实现如下:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//Axe的另一个实现类 SteelAxe<br> public class SteelAxe implements Axe<br> { <br> //默认构造器<br> public SteelAxe()<br> {}<br> //实现Axe接口的chop方法<br> public String chop()<br> { <br> return "钢斧砍柴真快";<br> }<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

然后，修改原来的Spring配置文件，在其中增加如下一行:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜!-- 定义一个steelAxe bean--＞<br> ＜BEAN class=lee.SteelAxe id=steelAxe /&gt;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

该行重新定义了一个Axe的实现:SteelAxe。然后修改chinese bean的配置，将原来传入stoneAxe的地方改为传入steelAxe。也就是将

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜REF local="”stoneAxe”/"＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

改成

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜REF local="”steelAxe”/"＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

此时再次执行程序，将得到如下结果:  
  
钢斧砍柴真快  
  
Person与Axe之间没有任何代码耦合关系，bean与bean之间的 依赖关系由Spring管理。采用setter方法为目标bean 注入属性的方式，称为设值 注入。  
  
业务对象的更换变得相当简单，对象与对象之间的 依赖关系从代码里分离出来，通过配置文件动态管理。

**构造注入**  
  
　　所谓构造 注入，指通过构造函数来完成 依赖关系的设定，而不是通过setter方法。对前面代码Chinese类做简单的修改，修改后的代码如下:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>//Chinese实现Person接口<br> public class Chinese implements Person<br> { <br> //面向Axe接口编程，而不是具体的实现类<br> private Axe axe;<br> //默认的构造器<br> public Chinese()<br> {}<br> //构造<span style="background-color:rgb(160,255,255)">注入</span>所需的带参数的构造器<br> public Chinse(Axe axe)<br> { <br> this.axe = axe;<br> }<br> //实现Person接口的useAxe方法<br> public void useAxe()<br> { <br> System.out.println(axe.chop());<br> }<br> }</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

此时无须Chinese类里的setAxe方法，构造Person实例时，Spring为Person实例 注入所 依赖的Axe实例。构造 注入的配置文件也需做简单的修改，修改后的配置文件如下:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>＜!-- 下面<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>标准的XML文件头 --＞<br> ＜xml version="1.0" encoding="gb2312"?＞<br> ＜!-- 下面一行定义Spring的XML配置文件的dtd --＞<br> "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd"＞<br> ＜!-- 以上三行对所有的Spring配置文件都<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>相同的 --＞<br> ＜!-- Spring配置文件的根元素 --＞<br> ＜BEANS＞<br> ＜!—定义第一个bean，该bean的id<span style="background-color:rgb(153,255,153)">是</span>chinese, class指定该bean实例的实现类 --＞<br> ＜BEAN class=lee.Chinese id=chinese&gt;<br> ＜/BEAN＞<br> ＜!-- 定义stoneAxe bean --＞<br> ＜BEAN class=lee.SteelAxe id=steelAxe /&gt;<br> ＜/BEANS＞</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

执行效果与使用steelAxe设值 注入时的执行效果完全一样。区别在于:创建Person实例中Axe属性的时机不同——设值 注入是现创建一个默认的bean实例，然后调用对应的构造方法 注入依赖关系。而构造 注入则在创建bean实例时，已经完成了 依赖关系的