详解Spring的核心机制依赖注入

对于一般的Java项目,他们都或多或少有一种依赖型的关系,也就是由一些互相协作的对象构成的。Spring把这种互相协作的关系称为依赖关系。如A组件调用B组件的方法,可称A组件依赖于B组件,依赖注入让Spring的Bean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

一、理解依赖注入

依赖注入(Dependency Injection) = 控制反转(Inversion ofControl,IoC):当某个Java实例(调用者)需另一个Java实例(被调用者)时,在依赖注入模式下,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

依赖注入:程序运行过程中,如需另一个对象协作(调用它的方法、访问他的属性)时,无须在代码中创建被调用者,而是依赖于外部容器的注入。Spring的依赖注入对调用者和被调用者几乎无任何要求,完全支持对POJO间依赖关系的管理

依赖注入

设值注入:IoC容器使用属性的setter方法来注入被依赖的实例

构造注入:IoC容器使用构造器来注入被依赖的实例

理解依赖注入:

一个人(Java实例,调用者)需要一把斧子(Java实例,被调用者)

在原始社会里,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);对应情形为:Java程序里的调用者自己创建被调用者,通常采用new关键字调用构造器创建一个被调用者

进入工业社会,工厂出现了,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;对应简单工厂设计模式,调用者只需定位工厂,无须管理被调用者的具体实现

进入“共产主义”社会,需要斧子的人甚至无须定位工厂,“坐等”社会提供即可;调用者无须关心被调用者的实现,无须理会工厂,等待Spring依赖注入

二、设值注入

Person接口: 
public interface Person { 
  // 定义使用斧子的方法 
  public void useAxe(); 
} 
Spring推荐面向接口编程,这样可更好地让规范和实现分离,从而提供更好的解耦;对于一个Java EE应用,不管是DAO组件还是业务逻辑组件,都应该先定义一个接口,该接口定义了该组件应实现的功能,但功能的实现则由其实现类提供 

Axe接口: 
public interface Axe { 
  // Axe接口里有个砍的方法 
  public String chop(); 
} 

实现Axe: 
public class StoneAxe implements Axe { 
  public String chop() { 
    return "石斧砍柴好慢S"; 
  } 
} 

bean.xml: 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
<!-- Spring配置文件的根元素,使用spring-beans-3.0.xsd语义约束 --> 
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
 xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 
 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"> 
  
 <!-- 配置chinese实例 --> 
 <bean id="chinese" class="com.Chinese"> 
   <!-- 将stoneAxe注入给axe属性 --> 
   <property name="axe" ref="stoneAxe" /> 
 </bean> 
  
 <!-- 配置stoneAxe实例 --> 
 <bean id="stoneAxe" class="com.StoneAxe" /> 
  
</beans> 

测试类: 

public class BeanTest { 
  public static void main(String[] args) { 
   // 创建Spring容器 
   ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml"); 
   // 获取chinese实例 
   Person p = ctx.getBean("chinese", Person.class); 
   // 调用useAxe()方法 
   p.useAxe(); 
  } 
} 

Spring采用XML作为配置文件,从Spring2.0开始,Spring即可采用DTD来定义配置文件的语义约束,也可用XML Schema来定义(可利用Spring配置文件的扩展性,进一步简化Spring配置;还提供了一些新的标签;还允许程序员开发自定义的配置文件标签,让其他开发人员在Spring配置文件中使用这些标签:通常由第三方供应商完成);

可在Spring的projects目录的org.springframwork.beans、org.springframework.context等目录的\src\main\resources路径下找到各种*.xsd文件(Spring配置文件的XML Schema语义约束文件)

在配置文件中,Spring配置Bean实例通常会指定:

id :指定该Bean的唯一标识,程序通过id属性值来访问该Bean实例

class :指定该Bean的实现类, 此处不可再用接口 ,必须使用实现类Spring容器用XML解析器读取该属性,并利用反射来创建该实现类的实例

Spring会自动接管每个<bean.../>定义里的<property.../>元素定义,Spring会在调用无参构造器后、创建默认Bean实例后、调用对应的setter方法为程序注入属性值

每个Bean的id属性是该Bean的唯一标识,程序通过id属性访问Bean,Bean与Bean的依赖关系也通过id属性关联

Bean与Bean间的依赖关系由Spring管理,Spring采用setter方法为目标Bean注入所依赖的Bean,这种方式被称为 设值注入

使用Spring IoC容器的3个基本要点:

应用程序的各组件面向接口编程

应用程序的各组件不再由程序主动产生,而是由Spring容器来负责产生、并初始化

Spring采用配置文件、或Annotation来管理Bean的实现类、依赖关系,Spring容器则根据配置文件、利用反射来创建实例,并为之注入依赖关系

三、构造注入

在构造实例时,已经为其完成了依赖关系的初始化。这种利用构造器来设置依赖关系的方式,被称为构造注入

public class Chinese implements Person { 
 private Axe axe; 
  
 // 默认的构造器 
 public Chinese() { 
 } 
  
 // 构造注入所需的带参数的构造器 
 public Chinese(Axe axe) { 
   this.axe = axe; 
 } 
  
 // 实现Person接口的useAxe方法 
 @Override 
 public void useAxe() { 
   // 调用axe的chop()方法 
   // 表明Person对象依赖于axe对象 
   System.out.println(axe.chop()); 
 } 
} 

无须再提供设置axe属性的setter方法,仅仅提供了一个带Axe属性的构造器,Spring将通过该构造器为chinese注入所依赖的Bean实例 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
<!-- Spring配置文件的根元素,使用spring-beans-3.0.xsd语义约束 --> 
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
 xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 
 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"> 
  
 <!-- 配置chinese实例 --> 
 <bean id="chinese" class="com.Chinese"> 
   <!-- 使用构造注入,为chinese实例注入stoneAxe实例 --> 
   <constructor-arg ref="stoneAxe" /> 
 </bean> 
  
 <!-- 配置stoneAxe实例 --> 
 <bean id="stoneAxe" class="com.StoneAxe" /> 
  
</beans> 

<constructor-arg.../>元素指定了一个构造器参数,该参数类型是Axe,这指定Spring调用Chinese类里带一个Axe参数的构造器来创建chinese实例,因为使用了有参数的构造器创建实例,所以当Bean实例被创建完成后,该Bean的依赖关系已经设置完成

配置<constructor-arg.../>元素时可指定一个index属性,用于指定该构造参数值将作为第几个构造参数值;如index=“0”表明该构造参数值将作为第一个构造参数

执行效果与使用设置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-----设置注入是先通过无参数的构造器创建一个Bean实例,然后调用对应的setter方法注入依赖关系;而构造注入则直接调用有参数的构造器,当Bean实例创建完成后,已经完成了依赖关系的注入

四、两种注入方式的对比

相比之下,设值注入有如下优点:

与传统的JavaBean的写法更相似,程序开发人员更容易理解、接受、通过setter方法设定依赖关系显得更加直观、自然

对于复杂的依赖关系,若采用构造注入,会导致构造器过于臃肿,难以阅读;Spring在创建Bean实例时,需同时实例化其依赖的全部实例,因而导致性能下降

尤其是在某些属性可选的情况下,多参数的构造器更加笨重

相比之下,构造注入有如下优点:

可在构造器中决定依赖关系的注入顺序,优先依赖的优先注入

对于依赖关系无需变化的Bean,构造注入更有用处;因为没有setter方法,所有的依赖关系全部在构造器内设定。因此,无须担心后续的代码对依赖关系产生破坏

依赖关系只能在构造器设定,则只有组件的创建者才能改变组件的依赖关系。对组件的调用者而言,组件内部的依赖关系完全透明,更符合高内聚的原则

一般采用以设值注入为主,构造注入为辅的注入策略。对于依赖关系无须变化的注入,尽量采用构造注入;而其他的依赖关系的注入,则考虑设值注入

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