刀哥谈Java：Spring IOC核心理论

一、IOC核心理论回顾

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知识点：

1. Ioc理念概要
2. 实体Bean的创建
3. Bean的基本特性
4. 依赖注入
5. set方法注入
6. 构造方法注入
7. 自动注入(byName、byType）
8. 依赖检测

1、Ioc理论概要

在JAVA的世界中，一个对象A怎么才能调用对象B？通常有以下几种方法。 | 类别 | 描述 | 时间点 | |:----:|:----| | 外部传入 | 构造方法传入 | | | 属性设置传入 | 设置对象状态时 | | | 运行时做为参数传入 | 调用时 | | 内部创建 | 属性中直接创建 | 创建引用对象时 | | | 初始化方法创建 | 创建引用对象时 | | | 运行时动态创建 | 调用时 |

上表可以看到， 引用一个对象可以在不同地点（其它引用者）、不同时间由不同的方法完成。如果B只是一个非常简单的对象 如直接new B()，怎样都不会觉得复杂，比如你从来不会觉得创建一个String 是一个件复杂的事情。但如果B 是一个有着复杂依赖的Service对象，这时在不同时机引用B将会变得很复杂。

image.png

无时无刻都要维护B的复杂依赖关系，试想B对象如果项目中有上百过，系统复杂度将会成陪数增加。 IOC容器 的出现正是为解决这一问题，其可以将对象的构建方式统一，并且自动维护对象的依赖关系，从而降低系统的实现成本。前提是需要提前对目标对象基于XML进行声明。

2、实体Bean的构建

1. 基于Class构建
2. 构造方法构建
3. 静态工厂方法创建
4. FactoryBean创建

1、基于ClassName构建

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring"></bean>
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这是最常规的方法，其原理是在spring底层会基于class 属性 通过反射进行构建。

2、构造方法构建

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring">
    <constructor-arg name="name" type="java.lang.String" value="luban"/>
    <constructor-arg index="1" type="java.lang.String" value="sex" />
</bean>
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如果需要基于参数进行构建，就采用构造方法构建，其对应属性如下： name:构造方法参数变量名称 type:参数类型 index:参数索引，从0开始 value:参数值，spring 会自动转换成参数实际类型值 ref:引用容串的其它对象

3、静态工厂方法创建

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring" factory-method="build">
    <constructor-arg name="type" type="java.lang.String" value="B"/>
</bean>
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如果你正在对一个对象进行A/B测试 ，就可以采用静态工厂方法的方式创建，其于策略创建不同的对像或填充不同的属性。 该模式下必须创建一个静态工厂方法，并且方法返回该实例，spring 会调用该静态方法创建对象。

public static HelloSpring build(String type) {
    if (type.equals("A")) {
        return new HelloSpring("luban", "man");
    } else if (type.equals("B")) {
        return new HelloSpring("diaocan", "woman");
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("type must A or B");
    }
}
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4、FactoryBean创建

<bean class="com.tuling.spring.LubanFactoryBean" id="helloSpring123"></bean>
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指定一个Bean工厂来创建对象，对象构建初始化 完全交给该工厂来实现。配置Bean时指定该工厂类的类名。

public class LubanFactoryBean implements FactoryBean {
    @Override
    public Object getObject() throws Exception {
        return new HelloSpring();
    }
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return HelloSpring.class;
    }
    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return false;
    }
}
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3、bean的基本特性

• 作用范围
• 生命周期
• 装载机制

a、作用范围 很多时候Bean对象是无状态的 ，而有些又是有状态的 无状态的对象我们采用单例即可，而有状态则必须是多例的模式，通过scope 即可创建 scope=“prototype” scope=“singleton”

scope=“prototype
<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring" scope="prototype">
</bean>
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如果一个Bean设置成 prototype 我们可以 通过BeanFactoryAware 获取 BeanFactory 对象即可每次获取的都是新对像。

b、生命周期 Bean对象的创建、初始化、销毁即是Bean的生命周期。通过 init-method、destroy-method 属性可以分别指定期构建方法与初始方法。

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring" init-method="init" destroy-method="destroy"></bean>
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如果觉得麻烦，可以让Bean去实现 InitializingBean.afterPropertiesSet()、DisposableBean.destroy()方法。分别对应 初始和销毁方法

c、加载机制 指示Bean在何时进行加载。设置lazy-init 即可，其值如下： true: 懒加载，即延迟加载 false:非懒加载，容器启动时即创建对象 default:默认，采用default-lazy-init 中指定值，如果default-lazy-init 没指定就是false

<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"
default-lazy-init="true">
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什么时候使用懒加载？ 懒加载会容器启动的更快，而非懒加载可以容器启动时更快的发现程序当中的错误 ，选择哪一个就看追求的是启动速度，还是希望更早的发现错误，一般我们会选 择后者。

4、依赖注入

试想IOC中如果没有依赖注入，那这个框架就只能帮助我们构建一些简单的Bean，而之前所说的复杂Bean的构建问题将无法解决，spring这个框架不可能会像现在这样成功。 spring 中 ioc 如何依赖注入呢。有以下几种方式：

1. set方法注入
2. 构造方法注入
3. 自动注入(byName、byType）
4. 方法注入(lookup-method)

2、set方法注入

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring">
    <property name="fine" ref="fineSpring"/>
</bean>
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3、构造方法注入

<bean class="com.tuling.spring.HelloSpring">
    <constructor-arg name="fine">
        <bean class="com.tuling.spring.FineSpring"/>
    </constructor-arg>
</bean>
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4、自动注入（byName\byType\constructor)

<bean id="helloSpringAutowireConstructor" class="com.tuling.spring.HelloSpring" autowire="byName">
</bean>
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byName：基于变量名与bean 名称相同作为依据插入 byType：基于变量类别与bean 名称作 constructor：基于IOC中bean 与构造方法进行匹配（语义模糊，不推荐）

5、依赖方法注入(lookup-method) 当一个单例的Bean，依赖于一个多例的Bean，用常规方法只会被注入一次，如果每次都想要获取一个全新实例就可以采用lookup-method 方法来实现。

#编写一个抽像类
public abstract class MethodInject {
    public void handlerRequest() {
      // 通过对该抽像方法的调用获取最新实例
        getFine();
    }
    # 编写一个抽像方法
    public abstract FineSpring getFine();
}
// 设定抽像方法实现
<bean id="MethodInject" class="com.tuling.spring.MethodInject">
    <lookup-method name="getFine" bean="fine"></lookup-method>
</bean>
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该操作的原理是基于动态代理技术，重新生成一个继承至目标类，然后重写抽像方法到达注入目的。 前面说所单例Bean依赖多例Bean这种情况也可以通过实现 ApplicationContextAware 、BeanFactoryAware 接口来获取BeanFactory 实例，从而可以直接调用getBean方法获取新实例，推荐使用该方法，相比lookup-method语义逻辑更清楚一些。

二、IOC 设计原理与实现

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知识点：

1. Bean的构建过程
2. BeanFactory与ApplicationContext区别

1、Bean的构建过程

spring.xml 文件中保存了我们对Bean的描述配置，BeanFactory 会读取这些配置然后生成对应的Bean。这是我们对ioc 原理的一般理解。但在深入一些我们会有更多的问题？

1. 配置信息最后是谁JAVA中哪个对象承载的？
2. 这些承载对象是谁业读取XML文件并装载的？
3. 这些承载对象又是保存在哪里？

BeanDefinition （Bean定义） ioc 实现中 我们在xml 中描述的Bean信息最后 都将保存至BeanDefinition （定义）对象中，其中xml bean 与BeanDefinition 程一对一的关系。

image.png

由此可见，xml bean中设置的属性最后都会体现在BeanDefinition中。如:

XML-bean	BeanDefinition
class	beanClassName
scope	scope
lazy-init	lazyInit
constructor-arg	ConstructorArgument
property	MutablePropertyValues
factory-method	factoryMethodName
destroy-method	AbstractBeanDefinition.destroyMethodName
init-method	AbstractBeanDefinition.initMethodName
autowire	AbstractBeanDefinition.autowireMode
id
name

• 演示查看 BeanDefinition 属性结构

image.png

BeanDefinitionRegistry（Bean注册器） 在上表中我们并没有看到 xml bean 中的 id 和name属性没有体现在定义中，原因是ID 其作为当前Bean的存储key注册到了BeanDefinitionRegistry 注册器中。name 作为别名key 注册到了 AliasRegistry 注册中心。其最后都是指向其对应的BeanDefinition。

• 演示查看 BeanDefinitionRegistry属性结构

image.png

BeanDefinitionReader（Bean定义读取） 至此我们学习了 BeanDefinition 中存储了Xml Bean信息，而BeanDefinitionRegister 基于ID和name 保存了Bean的定义。接下要学习的是从xml Bean到BeanDefinition 然后在注册至BeanDefinitionRegister 整个过程。

image.png

上图中可以看出Bean的定义是由BeanDefinitionReader 从xml 中读取配置并构建出 BeanDefinitionReader,然后在基于别名注册到BeanDefinitionRegister中。

• 查看BeanDefinitionReader结构

image.png

方法说明：

• loadBeanDefinitions(Resource resource)

  • 基于资源装载Bean定义并注册至注册器

• int loadBeanDefinitions(String location)

  • 基于资源路径装载Bean定义并注册至注册器

• BeanDefinitionRegistry getRegistry()

  • 获取注册器

• ResourceLoader getResourceLoader()

  • 获取资源装载器

• 基于示例演示BeanDefinitionReader装载过程

//创建一个简单注册器
BeanDefinitionRegistry register = new SimpleBeanDefinitionRegistry();
//创建bean定义读取器
BeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(register);
// 创建资源读取器
DefaultResourceLoader resourceLoader = new DefaultResourceLoader();
// 获取资源
Resource xmlResource = resourceLoader.getResource("spring.xml");
// 装载Bean的定义
reader.loadBeanDefinitions(xmlResource);
// 打印构建的Bean 名称
System.out.println(Arrays.toString(register.getBeanDefinitionNames());
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Beanfactory(bean 工厂) 有了Bean的定义就相当于有了产品的配方，接下来就是要把这个配方送到工厂进行生产了。在ioc当中Bean的构建是由BeanFactory 负责的。其结构如下：

image.png

方法说明：

• getBean(String)
  • 基于ID或name 获取一个Bean
• **T getBean(Class requiredType) **
  • 基于Bean的类别获取一个Bean（如果出现多个该类的实例，将会报错。但可以指定 primary=“true” 调整优先级来解决该错误 ）
• Object getBean(String name, Object... args)
  • 基于名称获取一个Bean，并覆盖默认的构造参数
• boolean isTypeMatch(String name, Class<?> typeToMatch)
  • 指定Bean与指定Class 是否匹配

以上方法中重点要关注getBean，当用户调用getBean的时候就会触发 Bean的创建动作，其是如何创建的呢？

• 演示基本BeanFactory获取一个Bean

#创建Bean堆栈
// 其反射实例化Bean
java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Unknown Source:-1)
BeanUtils.instantiateClass()
//基于实例化策略 实例化Bean
SimpleInstantiationStrategy.instantiate()
AbstractAutowireCapableBeanFactory.instantiateBean()
// 执行Bean的实例化方法
AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBeanInstance()
AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean()
// 执行Bean的创建
AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean()
// 缓存中没有，调用指定Bean工厂创建Bean
AbstractBeanFactory$1.getObject()
// 从单例注册中心获取Bean缓存
DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton()
AbstractBeanFactory.doGetBean()
// 获取Bean
AbstractBeanFactory.getBean()
// 调用的客户类
com.tuling.spring.BeanFactoryExample.main()
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Bean创建时序图：

image.png

从调用过程可以总结出以下几点：

1. 调用BeanFactory.getBean() 会触发Bean的实例化。
2. DefaultSingletonBeanRegistry 中缓存了单例Bean
3. Bean的创建与初始化是由AbstractAutowireCapableBeanFactory 完成的。

2、BeanFactory 与 ApplicationContext区别

BeanFactory 看下去可以去做IOC当中的大部分事情，为什么还要去定义一个ApplicationContext 呢？ ApplicationContext 结构图

image.png

从图中可以看到 ApplicationContext 它由BeanFactory接口派生而来，因而提供了BeanFactory所有的功能。除此之外context包还提供了以下的功能：

1. MessageSource, 提供国际化的消息访问
2. 资源访问，如URL和文件
3. 事件传播，实现了ApplicationListener接口的bean
4. 载入多个（有继承关系）上下文 ，使得每一个上下文都专注于一个特定的层次，比如应用的web层