IOC基本原理
学习spring的原理,第一步就是要理解IOC的基本原理,而IOC的重要实现方式是DI,本文了解为什么要有IOC这种思想,它到底帮助我们解决了什么问题,它的优势又是什么。
依赖倒置原则
要了解控制反转( Inversion of Control
), 我觉得有必要先了解软件设计的一个重要思想:依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle
)。
什么是依赖倒置原则?假设我们设计一辆汽车:先设计轮子,然后根据轮子大小设计底盘,接着根据底盘设计车身,最后根据车身设计好整个汽车。这里就出现了一个“依赖”关系:汽车依赖车身,车身依赖底盘,底盘依赖轮子。
这样的设计看起来没问题,但是可维护性却很低。假设设计完工之后,上司却突然说根据市场需求的变动,要我们把车子的轮子设计都改大一码。这下我们就蛋疼了:因为我们是根据轮子的尺寸设计的底盘,轮子的尺寸一改,底盘的设计就得修改;同样因为我们是根据底盘设计的车身,那么车身也得改,同理汽车设计也得改——整个设计几乎都得改!
注意,我们这里的轮胎是底层,汽车是高层,在整体高层架构确定的情况下,底层根据客户的需求进行改动是很正常的,但是这种模式改动的话,牵一发而动全身,不仅浪费极大时间,在成千上万的类的情况下,也无法进行逐一改动了。
我们现在换一种思路。我们先设计汽车的大概样子,然后根据汽车的样子来设计车身,根据车身来设计底盘,最后根据底盘来设计轮子。这时候,依赖关系就倒置过来了:轮子依赖底盘, 底盘依赖车身, 车身依赖汽车。
这时候,上司再说要改动轮子的设计,我们就只需要改动轮子的设计,而不需要动底盘,车身,汽车的设计了。
这就是依赖倒置原则——把原本的高层建筑依赖底层建筑“倒置”过来,变成底层建筑依赖高层建筑。高层建筑决定需要什么,底层去实现这样的需求,但是高层并不用管底层是怎么实现的。这样就不会出现前面的“牵一发动全身”的情况。
从软件设计的角度来看,改变轮胎这种类的实现是比较简单的,但是有的人会问:如果我要改汽车样式咋办呢?这不跟上面一样了。注意,汽车是高层建筑,这个东西相当于初期的软件架构,如果到后期要改动这个,将相当于处于架构设计不合理,那么整个项目会出现推倒重来的现象,这不是spring所能解决的事情了。
控制反转(Inversion of Control
) 就是依赖倒置原则的一种代码设计的思路。具体采用的方法就是所谓的依赖注入(Dependency Injection
)。其实这些概念初次接触都会感到云里雾里的。说穿了,这几种概念的关系大概如下:
为了理解这几个概念,我们还是用上面汽车的例子。只不过这次换成代码。我们先定义四个Class
,车,车身,底盘,轮胎。然后初始化这辆车,最后跑这辆车。代码结构如下:
这样,就相当于上面第一个例子,上层建筑依赖下层建筑——每一个类的构造函数都直接调用了底层代码的构造函数。假设我们需要改动一下轮胎(Tire
)类,把它的尺寸变成动态的,而不是一直都是30。我们需要这样改:
由于我们修改了轮胎的定义,为了让整个程序正常运行,我们需要做以下改动:
由此我们可以看到,仅仅是为了修改轮胎的构造函数,这种设计却需要修改整个上层所有类的构造函数!在软件工程中,这样的设计几乎是不可维护的——在实际工程项目中,有的类可能会是几千个类的底层,如果每次修改这个类,我们都要修改所有以它作为依赖的类,那软件的维护成本就太高了。
所以我们需要进行控制反转(IoC
),及上层控制下层,而不是下层控制着上层。我们用依赖注入(Dependency Injection
)这种方式来实现控制反转。所谓依赖注入,就是把底层类作为参数传入上层类,实现上层类对下层类的“控制”。这里我们用构造方法传递的依赖注入方式重新写车类的定义:
这里我们再把轮胎尺寸变成动态的,同样为了让整个系统顺利运行,我们需要做如下修改:
看到没?这里我只需要修改轮胎类就行了,不用修改其他任何上层类。这显然是更容易维护的代码。不仅如此,在实际的工程中,这种设计模式还有利于不同组的协同合作和单元测试:比如开发这四个类的分别是四个不同的组,那么只要定义好了接口,四个不同的组可以同时进行开发而不相互受限制;而对于单元测试,如果我们要写Car类的单元测试,就只需要Mock
一下Framework
类传入Car
就行了,而不用把Framework
, Bottom
, Tire
全部 new
一遍再来构造 Car
。
这里我们是采用的构造函数传入的方式进行的依赖注入。其实还有另外两种方法:Setter
传递和接口传递。这里就不多讲了,核心思路都是一样的,都是为了实现控制反转。
看到这里你应该能理解什么控制反转和依赖注入了。那什么是控制反转容器(IoC Container
)呢?其实上面的例子中,对车类进行初始化的那段代码发生的地方,就是控制反转容器。
显然你也应该观察到了,因为采用了依赖注入,在初始化的过程中就不可避免的会写大量的new
。这里IoC
容器就解决了这个问题。这个容器可以自动对你的代码进行初始化,你只需要维护一个Configuration
(可以是xml
可以是一段代码),而不用每次初始化一辆车都要亲手去写那一大段初始化的代码。这是引入IoC Container
的第一个好处。
IoC Container
的第二个好处是:我们在创建实例的时候不需要了解其中的细节。在上面的例子中,我们自己手动创建一个车instance
时候,是从底层往上层new
的:
这个过程中,我们需要了解整个Car
/Framework
/Bottom
/Tire
类构造函数是怎么定义的,才能一步一步new
注入。而IoC Container
在进行这个工作的时候是反过来的,它先从最上层开始往下找依赖关系,到达最底层之后再往上一步一步new
(有点像深度优先遍历):
这里IoC Container
可以直接隐藏具体的创建实例的细节,在我们来看它就像一个工厂:
我们就像是工厂的客户。我们只需要向工厂请求一个Car
实例,然后它就给我们按照Config
创建了一个Car
实例。我们完全不用管这个Car
实例是怎么一步一步被创建出来。
实际项目中,有的Service Class
可能是十年前写的,有几百个类作为它的底层。假设我们新写的一个API
需要实例化这个Service
,我们总不可能回头去搞清楚这几百个类的构造函数吧?IoC Container
的这个特性就很完美的解决了这类问题——因为这个架构要求你在写class
的时候需要写相应的Config
文件,所以你要初始化很久以前的Service
类的时候,前人都已经写好了Config
文件,你直接在需要用的地方注入这个Service
就可以了。这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。
整理自:Sevenvidia的回答