Java学习手册： IoC 容器与依赖注入

一、IoC 容器概述

IoC（Inversion of Control，控制反转）容器是 Spring 框架的核心组件之一。它负责创建对象、管理对象的生命周期以及对象之间的依赖关系。通过将对象的创建和管理交给 IoC 容器，开发者可以实现代码的松耦合，提高代码的可测试性和可维护性。

二、Spring 的 IoC 容器类型

• BeanFactory ：这是 Spring IoC 容器的核心接口，提供了基本的 IoC 功能。它负责加载 Bean 的定义，并在需要时创建和管理 Bean。BeanFactory 是 Spring 的基础 IoC 容器，适合在资源有限的环境中使用，如 Applet 或移动设备等。
• ApplicationContext ：这是 BeanFactory 的子接口，提供了更多高级的功能，如事件传播、资源加载、国际化等。ApplicationContext 是实际开发中更常用的 IoC 容器实现，它提供了更强大的功能和更方便的编程接口。

三、依赖注入（DI）

依赖注入是 IoC 的实现方式之一，它允许将对象的依赖关系在运行时由 IoC 容器注入到对象中，而不是由对象自己创建或查找依赖对象。Spring 支持多种依赖注入的方式，包括构造方法注入、设值方法注入和字段注入。

1. 构造方法注入

通过构造方法来注入依赖对象。在配置文件中指定 Bean 的构造方法参数，Spring 会在创建 Bean 时调用该构造方法并注入依赖。

示例代码 ：

public class Car {private Engine engine;// 构造方法注入public Car(Engine engine) {this.engine = engine;}// 其他方法
}

XML 配置 ：

<bean id="engine" class="com.example.Engine"></bean>
<bean id="car" class="com.example.Car"><constructor-arg ref="engine"></constructor-arg>
</bean>

2. 设值方法注入

通过 setter 方法来注入依赖对象。在配置文件中指定 Bean 的属性和对应的值，Spring 会调用相应的 setter 方法来设置属性值。

示例代码 ：

public class Car {private Engine engine;// 设值方法注入public void setEngine(Engine engine) {this.engine = engine;}// 其他方法
}

XML 配置 ：

<bean id="engine" class="com.example.Engine"></bean>
<bean id="car" class="com.example.Car"><property name="engine" ref="engine"></property>
</bean>

3. 字段注入

直接在字段上使用注解来注入依赖对象。这种方式不需要编写 setter 方法，依赖关系直接通过字段注解来指定。

示例代码 ：

public class Car {// 字段注入@Autowiredprivate Engine engine;// 其他方法
}

四、Spring 中的 Bean

Bean 是 Spring IoC 容器中管理的对象。开发者可以通过配置文件或注解来定义 Bean 的各种属性和依赖关系。

1. Bean 的定义

在 XML 配置文件中，使用 <bean> 标签来定义 Bean。在注解配置中，使用 @Component、@Service、@Repository、@Controller 等注解来标记类为 Spring 管理的 Bean。

XML 配置示例 ：

<bean id="car" class="com.example.Car"></bean>

注解配置示例 ：

@Component
public class Car {// 类内容
}

2. Bean 的作用域

Spring 提供了多种 Bean 的作用域，包括 singleton、prototype、request、session、globalsession 等。默认情况下，Spring Bean 的作用域是 singleton，即每个 IoC 容器中只有一个 Bean 实例。

示例代码 ：

// 设置 Bean 的作用域为 singleton
@Component
@Scope("singleton")
public class Car {// 类内容
}

3. Bean 的生命周期回调

可以通过配置初始化方法和销毁方法来指定 Bean 的生命周期回调。在 Bean 创建完成后，Spring 会调用初始化方法；在 Bean 销毁之前，Spring 会调用销毁方法。

示例代码 ：

public class Car {public void init() {// 初始化操作}public void destroy() {// 销毁操作}
}

XML 配置 ：

<bean id="car" class="com.example.Car" init-method="init" destroy-method="destroy"></bean>

五、基于注解的配置

从 Spring 2.5 开始，引入了基于注解的配置方式，使得配置更加简洁和直观。常用的注解包括 @Component、@Service、@Repository、@Controller 等，用于标记类为 Spring 管理的 Bean；@Autowired 用于自动注入依赖；@Qualifier 用于指定注入的具体 Bean；@Configuration 和 @Bean 用于定义配置类和 Bean 定义。

1. @Component 及其派生注解

@Component 是一个通用的注解，用于标记一个类为 Spring 管理的 Bean。@Service、@Repository、@Controller 等是 @Component 的派生注解，分别用于标记服务层、数据访问层和控制层的 Bean。

示例代码 ：

@Component
public class Car {// 类内容
}@Service
public class UserService {// 类内容
}@Repository
public class UserRepository {// 类内容
}@Controller
public class UserController {// 类内容
}

2. @Autowired

@Autowired 用于自动注入依赖。Spring 会自动查找匹配的 Bean 并注入到指定的字段、构造方法或 setter 方法中。

示例代码 ：

public class Car {@Autowiredprivate Engine engine;// 其他方法
}

3. @Qualifier

@Qualifier 用于指定注入的具体 Bean，当存在多个同类型的 Bean 时，可以通过 @Qualifier 来指定注入哪一个 Bean。

示例代码 ：

public class Car {@Autowired@Qualifier("petrolEngine")private Engine engine;// 其他方法
}

XML 配置 ：

<bean id="petrolEngine" class="com.example.PetrolEngine"></bean>
<bean id="dieselEngine" class="com.example.DieselEngine"></bean>

4. @Configuration 和 @Bean

@Configuration 用于标记一个配置类，@Bean 用于在配置类的方法上定义 Bean。

示例代码 ：

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic Car car() {return new Car();}@Beanpublic Engine engine() {return new Engine();}
}

六、基于 Java 配置

Spring 还支持使用 Java 配置类来替代 XML 配置文件。通过在配置类上使用 @Configuration 注解，并使用 @Bean 注解在方法上定义 Bean，可以实现与 XML 配置相同的功能。

示例代码 ：

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic Car car() {return new Car();}@Beanpublic Engine engine() {return new Engine();}
}

七、总结

IoC 容器与依赖注入是 Spring 框架的核心特性之一，通过将对象的创建和管理交给 IoC 容器，可以实现代码的松耦合，提高代码的可测试性和可维护性。在实际开发中，可以根据项目的需求灵活选择 XML 配置、注解配置或 Java 配置的方式来定义 Bean 和管理依赖关系。掌握 IoC 容器与依赖注入的使用方法，是深入学习 Spring 框架和构建高质量 Spring 应用的基础。