20.IoC 的概念和作用

在了解了程序中的耦合后，我们就可以看看 Spring 是如何解决这个问题的，也就是 IoC。 ‍

获取依赖的方式

之前我们在获取对象时，都是采用 new 的方式。是主动去寻找依赖的：

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改为用工厂模式后，我们获取对象时，是跟工厂要资源，由工厂为我们查找或者创建对象，不再是主动的去寻找依赖，而是被动的提供

这种被动接收的方式获取对象的思想就是控制反转，它是 Spring 框架的核心之一。为什么叫控制反转呢？首先之前我们是使用 new 的方式来创建对象的，而改为使用工厂之后，就相当于将获取对象的主动权，交给了工厂，至于工厂返回的对象是否能用，我们是控制不了的，而是在配置文件配置的。

换句话说，控制权发生了转移，因此叫控制反转 Inverse Of Control，简称 IoC。IoC 能降低计算机程序的耦合。

如果说全部由我们自己实现 IoC，就太耗费精力了，我们可以使用将控制权交给 Spring。

特别说明：Spring5 版本是用 Java8 编写的，所以要求 Java8 及以上版本。

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准备环境

之前我们提到了一个压缩包：LearnSpring/lib/spring-framework-5.0.2.RELEASE-dist.zip，这个 zip 包含了 Spring Framework 的所有 jar 包、文档和约束文件，解压后有 3 个文件夹：

• docs 文件夹：文档
• libs 文件夹：jar 文件
• schema 文件夹：约束文件

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在 libs 目录下，每个依赖都有自己的文档和源码，例如：

• spring-aop-5.0.2.RELEASE.jar
• spring-aop-5.0.2.RELEASE-javadoc.jar
• spring-aop-5.0.2.RELEASE-sources.jar

*.javadoc.jar 结尾的就是该依赖的文档，而 *.sources.jar 结尾的就是源码

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我们打开 spring-framework-5.0.2.RELEASE\docs\spring-framework-reference\index.html，可以看到 Spring Framework 的文档：

‍ 希望读者们可以将这个网页添加到收藏夹之类的地方，方便后续的阅读 ‍

调整项目

我们不再自己实现 IoC 了，因此 BeanFactory 可以删掉；同理，beans.properties 也删掉

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调整 service 层：

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();
    @Override
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
}

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调整界面层 Client：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        IAccountService as = new AccountServiceImpl();
        as.saveAccount();
    }
}

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添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>5.0.2.RELEASE</version>
</dependency>

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我们可以看到多了 6 个依赖：

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第一个是 AOP，我们学到 AOP 的时候才用到；其他的例如 beans、context 都是要用到的

而最后一个 jcl，其实就是日志依赖 Jakarta Commons Logging，我们之前其实讲过：常见的日志框架-简单介绍 (opens new window)

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我们可以在 Maven 视图中，分析这个依赖的关系：

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可以看到如下结构：

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这个图是不是在我们介绍 Spring 时，用到的图很类似？

而 Core Container 就是我们说的容器

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新建 bean.xml

我们新建一个配置文件，bean.xml，其实也可以叫其他名字，只要不包含中文；

然后我们导入约束，可以去 docs\spring-framework-reference\index.html 这里找：我们点击 core

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然后我们搜索 xmlns：可以看到有相关的约束，这里我们用第一个就行

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<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">
  
</beans>

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然后我们就可以配置全限定类名了，这里我们用 bean 标签：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<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">

    <!-- 把对象交给Spring来管理 -->
    <bean id="accountService" class="com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl"/>
    <bean id="accountDao" class="com.peterjxl.dao.impl.AccountDaoImpl"/>
  
</beans>

bean 标签的内容，和我们之前 beans.properties 文件里的内容是一样的，id 和全限定类名。

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获取容器并创建对象

接下来我们就是获取到容器，然后根据 id 获取里面的对象了。

在 Spring 中，我们并不会直接使用 BeanFactory，而是 ApplicationContext，这是一个接口，实现类有 ClassPathXmlApplicationContext，FileSystemXmlApplicationContext 和 AnnotationConfigApplicationContext，前面两个是基于配置文件的，后面是基于注解的，这里我们用第一个

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然后我们就通过容器来获取对象，改写 Client 的代码：

public static void main(String[] args) {
    // 1. 获取核心容器对象
    ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
    // 2. 根据id获取Bean对象
    IAccountService as = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
    IAccountDao adao = ac.getBean("accountDao", IAccountDao.class);

    System.out.println(as);
    System.out.println(adao);
}

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首先我们创建了一个 ApplicationContext 对象，其参数就是配置文件的位置；

然后我们通过 getBean 方法获取了 IAccountService 对象，由于 getBean 返回的是 Object 对象，需要强转；

而如果我们获取对象时，传递了字节码对象，那么就不用强转也可以（第 6 行获取 IAccountDao 的时候）

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运行结果：可以看到正常创建了实现类

com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl@46d56d67
com.peterjxl.dao.impl.AccountDaoImpl@d8355a8

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ApplicationContext 的三个常用实现类

说明：

• ClassPathXmlApplicationContext：它可以加载类路径下的配置文件，要求配置文件必须在类路径下。不在的话，加载不了。(最常用)
• FileSystemXmlApplicationContext：它可以加载磁盘任意路径下的配置文件（必须有访问权限）
• AnnotationConfigApplicationContext：它是用于读取注解创建容器的，我们后续会学习

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演示 FileSystemXmlApplicationContext：我们可以将配置文件放到桌面上，此时文件的路径为：C:\Users\peterjxl\Desktop\bean.xml

 public static void main(String[] args) {
        // 1. 获取核心容器对象
        ApplicationContext ac = new FileSystemXmlApplicationContext("C:\\Users\\peterjxl\\Desktop\\bean.xml");
        // 2. 根据id获取Bean对象
        IAccountService as = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
        IAccountDao adao = ac.getBean("accountDao", IAccountDao.class);

        System.out.println(as);
        System.out.println(adao);
}

可以看到第二个实现类依赖具体的文件路径，可移植性不强，因此不推荐使用第二个。

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ApplicationContext 和 BeanFactory 的区别

之前我们使用 ApplicationContext 接口，获取了容器；其实也可以用 BeanFactory 接口

ApplicationContext：它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用立即加载的方式。也就是说，只要一读取完配置文件马上就创建配置文件中的配置对象。我们可以在实现类的构造函数中，加个打印语句，即可验证。如果要用单例对象，采用此接口。

BeanFactory：它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用延迟加载的方式。也就是说，什么时候根据 id 获取对象了，什么时候才真正的创建对象。使用多例对象模式时，使用这个接口。

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演示 ApplicationContext 立即加载，我们可以在构造函数中加个打印语句：

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();
  
    public AccountServiceImpl() {
        System.out.println("对象创建了");
    }
    @Override
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
}

运行结果：

对象创建了
com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl@46d56d67
com.peterjxl.dao.impl.AccountDaoImpl@d8355a8

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演示使用 BeanFactory：

Resource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(resource);

运行后，可以看到没有打印构造函数里的方法

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实际开发中，更多使用的是 ApplicationContext，因为 BeanFactory 是顶层接口，功能没那么完善；并且使用 ApplicationContext 还可以配置是使用单例模式还是多例模式，功能更完善

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三种创建 Bean 对象的方式

之前我们都是创建我们自己项目中的 bean；实际开发中，经常会用到第三方依赖，要如何存放呢？此时就涉及到其他创建 Bean 对象的方式

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第一种方式

使用默认构造函数创建对象。在 Spring 的配置文件中使用 bean 标签，配以 id 和 class 属性之后，且没有其他属性和标签时，采用的就是默认构造函数创建 bean 对象，此时如果类中没有默认构造函数，则对象无法创建。

<bean id="accountService" class="com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl"/>

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我们可以试着给默认函数加个参数：

public AccountServiceImpl(String name) {
    System.out.println("对象创建了");
}

此时运行会报错：

Caused by: org.springframework.beans.BeanInstantiationException: Failed to instantiate [com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl]: No default constructor found; nested exception is java.lang.NoSuchMethodException: com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl.<init>()

可以看到其提示没有找到默认构造函数：No default constructor found

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第二种方式

而实际开发中，我们经常会遇到没有默认构造函数的类，例如一些第三方的工具类；如果我们修改其源码，加上构造函数，也太麻烦了！此时我们可以调用其提供的构造方法，并使用 set 属性作为构造方法的函数（下一篇会讲怎么 set）。

除此之外，有时候我们并不是调用构造方法来获取对象，而是可能调用一个工厂类的方法，由该工厂类给我们返回对象。

我们可以新建一个类来模拟下：

package com.peterjxl.factory;
import com.peterjxl.service.IAccountService;

/**
 * 模拟一个工厂类（该类可能是存在于jar包中的，我们无法通过修改源码的方式来提供默认构造函数）
 */
public class InstanceFactory {
    public IAccountService getAccountService() {
        return new AccountServiceImpl("test");
    }
}

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配置 bean.xml，指定工厂类和构造方法：

<bean id="instanceFactory" class="com.peterjxl.factory.InstanceFactory"/>
<bean id="accountService" factory-bean="instanceFactory" factory-method="getAccountService"/>

我们试着运行，可以看到是能正常获取对象的

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第三种方式

有时候我们是调用工厂类中的静态方法来获取 bean。我们可以建立一个工厂类来模拟：

public class StaticFactory {
    public static IAccountService getAccountService() {
        return new AccountServiceImpl("test");
    }
}

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配置 bean.xml：

<bean id="accountService" class="com.peterjxl.factory.StaticFactory" factory-method="getAccountService"/>

我们试着运行，也是可以看到能正常获取对象的

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bean 的 scope 属性

我们之前使用 ApplicationContext，默认都是单例模式的：

IAccountService as = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
IAccountService as2 = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
System.out.println("as == as2 ? :" + (as == as2));

运行结果：as == as2 ? :true

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我们可以通过配置 bean 标签的 scope 属性，来进行调整。取值：

• singleton：单例的（默认值）
• prototype：多例的
• request：作用于 Web 应用的请求范围
• session：作用于 Web 应用的会话范围
• global-session：作用于集群环境的会话范围（全局会话范围），当不是集群环境时，它就是 session，也就是为 prototype，即多例模式

常用的就是单例和多例模式。我们可以测试下，调整为多例模式：

 <bean id="accountService"
      class="com.peterjxl.factory.StaticFactory"
      factory-method="getAccountService"
      scope="prototype"
/>

运行结果：as == as2 ? :false

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bean 的生命周期

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单例模式

对于单例对象而言，生命周期是这样的：

• 出生：当容器创建时对象出生
• 活着：只要容器在，对象一直活着
• 死亡：容器销毁，对象消亡
• 总结：单例对象的生命周期和容器相同

我们可以自定义初始化和销毁方法，当对象被初始化时，我们可以自定义对象的初始化方法；当对象被销毁时，我们可以自定义对象的销毁方法。

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我们可以演示下，在 AccountServiceImpl 里添加 init 和 destroy 方法：

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();

    public AccountServiceImpl(String name) {
        System.out.println("对象创建了");
    }
    @Override
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
    public void init() {
        System.out.println("对象初始化了");
    }

    public void destroy() {
        System.out.println("对象销毁了");
    }
}

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然后配置 bean：

<bean id="accountService"
      class="com.peterjxl.factory.StaticFactory"
      factory-method="getAccountService"
      init-method="init"
      destroy-method="destroy"
/>

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此时我们运行 Client，可以看到输出了“对象初始化了”，但没有输出“对象销毁了”；这是因为我们没有调用容器的销毁方法，就释放内存了；所以我们得手动关闭容器：注意要强制转换

((ClassPathXmlApplicationContext) ac).close();

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然后再次运行，可以看到确实有销毁对象：

对象创建了
对象初始化了
as == as2 ? :true
com.peterjxl.service.impl.AccountServiceImpl@604ed9f0
com.peterjxl.dao.impl.AccountDaoImpl@6a4f787b
对象销毁了

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多例模式

对于多例对象而言，生命周期是这样的：

• 出生：当我们使用对象时 Spring 框架为我们创建
• 活着：对象只要是在使用过程中就一直活着
• 死亡：当对象长时间不用，且没有别的对象引用时，由 Java 的垃圾回收器回收

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源码

本项目已将源码上传到 GitHub (opens new window) 和 Gitee (opens new window) 上。并且创建了分支 demo2，读者可以通过切换分支来查看本文的示例代码。