前言

剛開始聽到 IoC，會覺得特別高大上，但其實明白原理了很簡單。

跟著我的腳步，一文帶你吃透 IoC 原理。

本文圍繞 是何、為何、如何 來談：

是何

上一篇文章有同學問我在官網該看哪些內容，怎么找的，那今天的截圖里都會有鏈接。

初識 IoC

根據上一篇文章我們說的，Spring 全家桶中最重要的幾個項目都是基于 Spring Framework 的，所以我們就以 Spring Framework 為例來看文檔^[2]。

首先它的右側有 Github 的鏈接，另外點到「LEARN」這里，就會看到各個版本的文檔。

那我們點「Reference Doc」，就能夠看到它的一些模塊的介紹：

（等下... 模塊？什么是模塊？這個問題下文回答。）

第一章 Overview，講述它的歷史、設計原理等等；

第二章 Core，包含了 IoC 容器，AOP 等等，那自然是講 Spring 的核心了，要點進去好好看了。

點進去之后發現了寶貴的學習資料，一切的 what, why, how 都可以在這里找到答案。

這里很好的解釋了大名鼎鼎的 IoC - Inversion of Control, 控制反轉。

我粗略的總結一下：控制反轉就是把創建和管理 bean 的過程轉移給了第三方。而這個第三方，就是 Spring IoC Container，對于 IoC 來說，最重要的就是容器。

容器負責創建、配置和管理 bean，也就是它管理著 bean 的生命，控制著 bean 的依賴注入。

通俗點講，因為項目中每次創建對象是很麻煩的，所以我們使用 Spring IoC 容器來管理這些對象，需要的時候你就直接用，不用管它是怎么來的、什么時候要銷毀，只管用就好了。

舉個例子，就好像父母沒時間管孩子，就把小朋友交給托管所，就安心的去上班而不用管孩子了。托兒所，就是第三方容器，負責管理小朋友的吃喝玩樂；父母，相當于程序員，只管接送孩子，不用管他們吃喝。

等下，bean?又是什么？

Bean 其實就是包裝了的 Object，無論是控制反轉還是依賴注入，它們的主語都是 object，而 bean 就是由第三方包裝好了的 object。（想一下別人送禮物給你的時候都是要包裝一下的，自己造的就免了。

Bean 是 Spring 的主角，有種說法叫 Spring 就是面向 bean 的編程（Bean Oriented Programming, BOP）。

IoC 容器

既然說容器是 IoC 最重要的部分，那么 Spring 如何設計容器的呢？還是回到官網，第二段有介紹哦：

答：使用?ApplicationContext，它是?BeanFactory?的子類，更好的補充并實現了?BeanFactory?的。

BeanFactory?簡單粗暴，可以理解為 HashMap：

• Key - bean name

• Value - bean object

但它一般只有 get, put 兩個功能，所以稱之為“低級容器”。

而?ApplicationContext?多了很多功能，因為它繼承了多個接口，可稱之為“高級容器”。在下文的搭建項目中，我們會使用它。

ApplicationContext?的里面有兩個具體的實現子類，用來讀取配置配件的：

• ClassPathXmlApplicationContext?- 從 class path 中加載配置文件，更常用一些；

• FileSystemXmlApplicationContext?- 從本地文件中加載配置文件，不是很常用，如果再到 Linux 環境中，還要改路徑，不是很方便。

當我們點開?ClassPathXmlApplicationContext?時，發現它并不是直接繼承?ApplicationContext?的，它有很多層的依賴關系，每層的子類都是對父類的補充實現。

而再往上找，發現最上層的 class 回到了?BeanFactory，所以它非常重要。

要注意，Spring 中還有個?FactoryBean，兩者并沒有特別的關系，只是名字比較接近，所以不要弄混了順序。

為了好理解 IoC，我們先來回顧一下不用 IoC 時寫代碼的過程。

深入理解 IoC

這里用經典?class Rectangle?來舉例：

• 兩個變量：長和寬

• 自動生成?set()?方法和?toString()?方法

注意 ??：一定要生成?set()?方法，因為 Spring IoC 就是通過這個?set()?方法注入的；toString()?方法是為了我們方便打印查看。

public?class?Rectangle?{private?int?width;private?int?length;public?Rectangle()?{System.out.println("Hello?World!");}public?void?setWidth(int?widTth)?{this.width?=?widTth;}public?void?setLength(int?length)?{this.length?=?length;}@Overridepublic?String?toString()?{return?"Rectangle{"?+"width="?+?width?+",?length="?+?length?+'}';} }

然后在?test?文件中手動用?set()?方法給變量賦值。

嗯，其實這個就是「解藕」的過程！

public?class?MyTest?{@Testpublic?void?myTest()?{Rectangle?rect?=?new?Rectangle();rect.setLength(2);rect.setWidth(3);System.out.println(rect);} }

其實這就是 IoC 給屬性賦值的實現方法，我們把「創建對象的過程」轉移給了?set()?方法，而不是靠自己去?new，就不是自己創建的了。

這里我所說的“自己創建”，指的是直接在對象內部來?new，是程序主動創建對象的正向的過程；這里使用?set()?方法，是別人（test）給我的；而 IoC 是用它的容器來創建、管理這些對象的，其實也是用的這個?set()?方法，不信，你把這個這個方法去掉或者改個名字試試？

幾個關鍵問題：

何為控制，控制的是什么？

答：是 bean 的創建、管理的權利，控制 bean 的整個生命周期。

何為反轉，反轉了什么？

答：把這個權利交給了 Spring 容器，而不是自己去控制，就是反轉。由之前的自己主動創建對象，變成現在被動接收別人給我們的對象的過程，這就是反轉。

舉個生活中的例子，主動投資和被動投資。

自己炒股、選股票的人就是主動投資，主動權掌握在自己的手中；而買基金的人就是被動投資，把主動權交給了基金經理，除非你把這個基金賣了，否則具體選哪些投資產品都是基金經理決定的。

依賴注入

回到文檔中，第二句話它說：IoC is also known as DI.

我們來談談?dependency injection?- 依賴注入。

何為依賴，依賴什么？

程序運行需要依賴外部的資源，提供程序內對象的所需要的數據、資源。

何為注入，注入什么？

配置文件把資源從外部注入到內部，容器加載了外部的文件、對象、數據，然后把這些資源注入給程序內的對象，維護了程序內外對象之間的依賴關系。

所以說，控制反轉是通過依賴注入實現的。但是你品，你細品，它們是有差別的，像是「從不同角度描述的同一件事」：

• IoC 是設計思想，DI 是具體的實現方式；

• IoC 是理論，DI 是實踐；

從而實現對象之間的解藕。

當然，IoC 也可以通過其他的方式來實現，而 DI 只是 Spring 的選擇。

IoC 和 DI 也并非 Spring 框架提出來的，Spring 只是應用了這個設計思想和理念到自己的框架里去。

為何

那么為什么要用 IoC 這種思想呢？換句話說，IoC 能給我們帶來什么好處？

答：解藕。

它把對象之間的依賴關系轉成用配置文件來管理，由 Spring IoC Container 來管理。

在項目中，底層的實現都是由很多個對象組成的，對象之間彼此合作實現項目的業務邏輯。但是，很多很多對象緊密結合在一起，一旦有一方出問題了，必然會對其他對象有所影響，所以才有了解藕的這種設計思想。

如上圖所示，本來 ABCD 是互相關聯在一起的，當加入第三方容器的管理之后，每個對象都和第三方法的 IoC 容器關聯，彼此之間不再直接聯系在一起了，沒有了耦合關系，全部對象都交由容器來控制，降低了這些對象的親密度，就叫“解藕”。

如何

最后到了實踐部分，我們來真的搭建一個 Spring 項目，使用下 IoC 感受一下。

現在大都使用?maven?來構建項目，方便我們管理 jar 包；但我這里先講一下手動導入 jar 包的過程，中間會遇到很多問題，都是很好的學習機會。

在開始之前，我們先來看下圖 - 大名鼎鼎的 Spring 模塊圖。

Spring Framework 八大模塊

模塊化的思想是 Spring 中非常重要的思想。

Spring 框架是一個分層架構，每個模塊既可以單獨使用，又可與其他模塊聯合使用。

每個「綠框」，對應一個模塊，總共8個模塊；「黑色包」，表示要實現這個模塊的 jar 包。

Core Container，我們剛才已經在文檔里看到過了，就是 IoC 容器，是核心，可以看到它依賴于這4個 jar 包：

• Beans

• Core

• Context

• SpEL, spring express language

那這里我們就知道了，如果想要用 IoC 這個功能，需要把這 4個 jar 包導進去。其中，Core 模塊是 Spring 的核心，Spring 的所有功能都依賴于這個 jar 包，Core 主要是實現 IoC 功能，那么說白了 Spring 的所有功能都是借助于 IoC 實現的。

其他的模塊和本文關系不大，不在這里展開了。

那當我們想搭建 Spring 項目時，當然可以把所有 jar 包都導進去，但是你的電腦能受得了嗎。。?但是包越大，項目越大，問題就越多，所以盡量按需選擇，不用囤貨。。

Btw, 這張圖在網上有很多，但是在我卻沒有在最新版的 reference doc 上找到。。不過，既然那些老的教程里有，說明老版本的 doc 里有，那去老版本的介紹^[3]?里找找看????

在本文第一張圖?Spring Framework?-?Documentation?中我們選?4.3.26?的?Reference Doc.，然后搜索“Framework Modules”，就有啦～ 具體鏈接可以看文末參考資料。

還有一個方法，待會我們講到 jar 包中的內容時再說。

搭建 Spring 項目

知道要導入哪些 jar 包了，那就找吧????。

一、手動加載 jar 包的方式

1. 下載

下載地址：

如果你要問我怎么找的，那就還是從剛才?4.3.26?版本的?Reference Doc?中進去，然后剛開頭就有一個?Distribution Zip Files，

好奇心帶著我打開了它，發現...

發現了倉庫地址！

打開后發現是各個版本的 jar 包啊～

我們搜 5.2.3 版的，它在最下面：

然后就可以愉快的使用了～

• Dist.zip?是 jar 包

• Docs.zip?是文檔

其他的暫時先不用管～

下載好了之后，就好好看看 Spring 送我們的這份大禮包吧。

此處回答上文的遺留問題：哪里找 Spring Framework 框架圖。

答案是：下載的 docs.zip → spring-framework-reference → images → spring-overview

我們需要導入 Intellij 的 jar 包在哪里呢？Dist.zip → libs

這里可以看到，每個黑色框對應3個 jar 包，我們要導入 Intellij 的是?RELEASE.jar.

2. 不用 IoC 構建項目

我們?new project，不用 maven 構架，就新建一個普通的 Java 項目，比如我就叫它?Spring_HelloWorld，然后還是用我常用的?class Rectangle?的例子。

然后在 External Libraries 中導入我們剛才在模塊圖里看到的那4個模塊所對應的 jar 包，結構如下：

這樣你以為就大功告成了嗎？Too young too simple 啊～

來運行一下：

出現了老盆友：no class def found?error, 就是找不到這個類。

我們谷歌?Maven common logging?并下載它的 jar 包，再加到項目里就可以了。

我上圖里是已經加過了的，所以你會看到一個?commons-logging-1.2.

再運行一下就可以了。這里的兩個文件上文都有截圖。

目前為止我們是手動用?set()?方法設置對象的，那怎么用 Spring IoC 呢？

3. Spring IoC 配置文件詳解

還需要有一個配置文件，可是這個文件需要配置啥，該怎么配置呢？

官網里都給我們寫好了：

第一段是一些命名空間及其規范的介紹，

第二段就是給?bean?的屬性賦值了。

這里注意下?bean?里面的配置要改一下，改成我們這個項目對應的。這里的?id,?class?是什么意思呢？官網上也有解釋，我這里簡單概括下：

• bean?標簽：告訴 Spring 要創建的對象

• id: 對象的唯一標識，就像每個人的身份證一樣，不可重復

• class:?bean?的完全限定名，即從 package name 到 class name

• property：給屬性賦值，name?的名稱取決于?set()?方法后面的參數；

其實也可以用 constructor 來賦值，name 的名稱取決于參數列表；更多給復雜數據類型賦值的使用可以在官網查到。

當然，在工作中更常用的是注解。但是往往也會有 xml 文件配合著一起使用的，所以還是要懂的。

我的 service 文件配置如下：

4. 最后一步，我們再來看它是怎么用的：

這里面并沒有直接的 new 這個 service，但是 Spring 容器幫我們創建了這個對象。

那么 Spring 是如何幫我們創建對象的呢？

ApplicationContext?是?IoC 容器的入口，其實也就是?Spring 程序的入口， 剛才已經說過了它的兩個具體的實現子類，在這里用了從 class path 中讀取數據的方式；

然后第二行，就是獲取具體的 bean 了。這個其實有很多方式，在使用的時候就能看到：

點進去發現，是在 BeanFactory.class 里定義的：

這其中比較常用的是通過

• Id ?→ 需要 cast

• Bean 的類型 → 只能在 Singleton 的時候使用，否則不知道用哪個呀

• Id + 類型 → 下圖代碼示例

來獲取對象，最后兩種 String, Class objects 這種可變參數的方式用的很少。

照貓畫虎，我的 test 文件改動如下：

成功運行～～????????

Follow up 1. 對象在容器中默認是單例的

實踐是檢驗的唯一標準：

再用?getBean()?得到一個對象，測試是否還是同一個。

即：

public?class?MyTest?{public?void?test?myTest()?{ApplicationContext?context?=?new?ClassPathXmlApplicationContext("service.xml");Rectangle?rect?=?context.getBean("rectangle",?Rectangle.class);Rectangle?rect2?=?context.getBean("rectangle",?Rectangle.class);System.out.println(rect?==?rect2);}} }

返回 True or False?

答：True

因為默認是單例的，如果要改，需要在配置文件里改<bean … scope = “prototype”>.

至于這些標簽的用法，這里不再延伸了～

Follow up 2. 容器中的對象是什么時候創建的？

實踐是檢驗的唯一標準：

定義一個無參的 constructor，里面打印一句話，然后只?new ClassPathXmlApplicationContext，如下圖：

發現也是可以打印的，所以其實是每次啟動容器的時候，就已經創建好容器中的所有對象了。（當然，這在?scope = "prototype"?的時候不適用，只是 singleton 的時候。）

多說一句，其實最好應該一直保留一個無參的 constructor，因為這里 bean 對象的創建是通過反射，

• clazz.newInstance()?默認是調用無參的 constructor

不過，現在已經被棄用掉了，換用了這個：

• clazz.getDeclaredConstructor().newInstance()

二、使用 Maven 構建項目

我們再回到最開始的構建項目，相信大家都體會到了手動導入 jar 包的繁瑣之處，其實我們還可以用 Maven 來管理項目中的 jar 包，在公司中也是比較常用的一種方式，免除了手動下載 jar 包的過程。

1. 新建項目

使用 Maven 的話就簡化很多了，首先我們創建一個 Maven 項目，不同于剛才的過程在于：

New Project 的時候要選擇從 Maven 構建，而不是一個簡單的 Java 項目。

建好之后，我們會發現比起剛才的 Java 項目，多了很多東西：

和之前的空項目不太一樣，這里有?main,?test，其中?resources?是放配置文件的地方，也就是我們剛才的?service.xml?應該放在這里，如果沒有放對位置是代碼找不到哦～

2. 添加對應的 pom 依賴，就不用手動導 jar 包了

倉庫地址?https://mvnrepository.com/

搜?spring

選擇?Spring context?→?5.2.3 release，把里面的配置 copy 到?pom.xml?中

最終在左邊 external libraries 會自動出現所需的包，一鍵導入，不要太方便～

3. 寫代碼～～????????

小結

我們最后再來體會一下用 Spring 創建對象的過程：

通過?ApplicationContext?這個 IoC 容器的入口，用它的兩個具體的實現子類，從 class path 或者 file path 中讀取數據，用?getBean()?獲取具體的 bean instance。

那使用 Spring 到底省略了我們什么工作？

答：new 的過程。把 new 的過程交給第三方來創建、管理，這就是「解藕」。

Spring 也是用的?set()?方法，它只不過提供了一套更加完善的實現機制而已。

而說到底，底層的原理并沒有很復雜，只是為了提高擴展性、兼容性，Spring 提供了豐富的支持，所以才覺得源碼比較難。

因為框架是要給各種各樣的用戶來使用的，它們考慮的更多的是擴展性。如果讓我們來實現，或許三五行就能搞定，但是我們實現的不完善、不完整、不嚴謹，總之不高大上，所以它寫三五十行，把框架設計的盡可能的完善，提供了豐富的支持，滿足不同用戶的需求，才能占領更大的市場啊。

參考資料

[1]

我的 Github:?https://github.com/huiqit/SheIsSDEatNYC

[2]

Spring 官方文檔:?https://spring.io/projects/spring-framework#learn.

[3]

官方文檔 4.3.26 版本，包含 Spring 模塊圖:?https://docs.spring.io/spring/docs/4.3.26.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/

部分圖片來源于網絡，版權歸原作者，侵刪。

END

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總結

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