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【Spring 1】Spring IoC：颠覆传统编程的控制反转艺术

news 2025/9/28 9:39:17

在传统的Java应用程序开发中，对象之间的依赖关系通常由对象自身直接创建和管理。这种模式虽然直观，但随着应用规模扩大，会带来代码耦合度高、测试困难、维护成本大等问题。Spring框架的IoC（控制反转）容器正是为了解决这些问题而生的革命性设计。

1. 什么是控制反转？

控制反转（Inversion of Control） 是一种设计原则，其核心思想是将对象的创建、组装和管理控制权从应用程序代码中转移出去，交给外部容器来处理。

1.1 传统编程 vs IoC模式

在这里插入图片描述

传统方式：

public class UserService {private UserRepository userRepository;public UserService() {// 直接创建依赖对象 - 紧耦合this.userRepository = new MySQLUserRepository();}
}

IoC方式：

public class UserService {private UserRepository userRepository;// 依赖通过外部注入 - 松耦合public UserService(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}
}

这种转变看似简单，却带来了软件开发范式的根本性变化。

2. Spring IoC容器的核心实现

2.1 BeanFactory - 基础容器

BeanFactory是Spring IoC容器的基础接口，提供了完整的IoC服务支持。

// 基础容器使用示例
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("applicationContext.xml"));
UserService userService = (UserService) factory.getBean("userService");

2.2 ApplicationContext - 企业级容器

ApplicationContext是BeanFactory的子接口，增加了企业级功能：

国际化的消息访问
资源加载
事件发布机制
AOP集成

// 企业级容器使用示例
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
UserService userService = context.getBean(UserService.class);

在这里插入图片描述

3. 依赖注入的三种方式

在这里插入图片描述

3.1 构造器注入（推荐）

@Component
public class OrderService {private final PaymentService paymentService;private final InventoryService inventoryService;// 构造器注入 - 依赖不可变，保证完全初始化@Autowiredpublic OrderService(PaymentService paymentService, InventoryService inventoryService) {this.paymentService = paymentService;this.inventoryService = inventoryService;}
}

3.2 Setter方法注入

@Component
public class ProductService {private CategoryService categoryService;private PriceService priceService;// Setter注入 - 灵活性高@Autowiredpublic void setCategoryService(CategoryService categoryService) {this.categoryService = categoryService;}
}

3.3 字段注入（谨慎使用）

@Component
public class CustomerService {@Autowired  // 字段注入 - 简洁但测试困难private AddressService addressService;
}

4. 现代Spring：基于Java的配置

随着Spring Boot的普及，基于注解的配置成为主流：

@Configuration
@ComponentScan("com.example.service")
public class AppConfig {@Bean@Primarypublic DataSource dataSource() {return new HikariDataSource();}@Beanpublic JdbcTemplate jdbcTemplate(DataSource dataSource) {return new JdbcTemplate(dataSource);}
}@Service
@Transactional
public class BankService {private final AccountRepository accountRepository;// 构造器注入，省略@Autowired（Spring 4.3+）public BankService(AccountRepository accountRepository) {this.accountRepository = accountRepository;}
}

5. Bean的作用域与生命周期

Spring管理的Bean具有明确的生命周期和不同的作用域：

@Component
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE) // 原型作用域
public class PrototypeBean {// 每次获取都创建新实例
}@Component
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON) // 默认单例作用域
public class SingletonBean {// 整个容器中只有一个实例
}@Component
public class LifecycleBean implements InitializingBean, DisposableBean {@PostConstructpublic void customInit() {// 初始化逻辑}@PreDestroypublic void customDestroy() {// 销毁逻辑}@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {// 属性设置后执行}@Overridepublic void destroy() throws Exception {// Bean销毁时执行}
}

6. IoC的优势深度解析

6.1 松耦合设计

// 依赖于抽象而非具体实现
public interface NotificationService {void sendNotification(String message);
}@Service
public class EmailService implements NotificationService {@Overridepublic void sendNotification(String message) {// 邮件发送实现}
}@Service  
public class SMSService implements NotificationService {@Overridepublic void sendNotification(String message) {// 短信发送实现}
}@Service
public class OrderProcessingService {private final NotificationService notificationService;// 容器自动注入具体实现public OrderProcessingService(NotificationService notificationService) {this.notificationService = notificationService;}
}

6.2 易于测试

@ExtendWith(MockitoExtension.class)
class OrderProcessingServiceTest {@Mockprivate NotificationService mockNotificationService;@InjectMocksprivate OrderProcessingService orderService;@Testvoid shouldProcessOrderSuccessfully() {// 可以轻松注入mock对象进行测试when(mockNotificationService.sendNotification(anyString())).thenReturn(true);OrderResult result = orderService.processOrder(new Order());assertTrue(result.isSuccess());}
}

6.3 配置集中管理

@Configuration
@PropertySource("classpath:app.properties")
public class AppConfig {@Value("${database.url}")private String dbUrl;@Value("${database.username}")private String username;@Beanpublic DataSource dataSource() {// 所有配置集中管理return DataSourceBuilder.create().url(dbUrl).username(username).build();}
}

7. 高级特性：条件化Bean与Profile

7.1 基于条件的Bean创建

@Configuration
public class DatabaseConfig {@Bean@ConditionalOnClass(name = "com.mysql.cj.jdbc.Driver")@ConditionalOnProperty(name = "database.type", havingValue = "mysql")public DataSource mysqlDataSource() {return new MysqlDataSource();}@Bean@ConditionalOnProperty(name = "database.type", havingValue = "postgresql")public DataSource postgresqlDataSource() {return new PostgresqlDataSource();}
}

7.2 环境特定的配置

@Configuration
public class EnvironmentConfig {@Bean@Profile("dev")public DataSource devDataSource() {// 开发环境数据源return new EmbeddedDatabaseBuilder().setType(EmbeddedDatabaseType.H2).build();}@Bean@Profile("prod")public DataSource prodDataSource() {// 生产环境数据源return new HikariDataSource();}
}