老生再谈 IoC

IoC,Spring的核心理念之一,确实这是一个老生常谈的东西。但是今天呢!又重新温习之后,想再说说自己对 IOC 的一些想法。

IoC——Inversion of Control,控制反转。要想理解IoC还是要从其本身出发,首先就 控制 而言,控制是对谁的控制——是对象的控制。其次,反转是什么的反转或者说为什么要称做反转——是对象控制权反转。

对象控制,传统的方式就是程序员通过 new 关键字的方式来生成一个对象,然后由程序员根据程序逻辑人为地控制对象的使用。从这里出发,就可以很好地理解什么是控制反转了。

所谓控制反转,就是将原本在程序员手中的对象创建和管理的权限交给了Spring IoC容器。也就是说,控制反转就是要转移程序员对对象的控制权,而在Spring当中的实现就是Spring IoC容器通过Xml或注解的描述生成或者获取对象,再由IoC容器对这些Bean进行管理。

所以,理解IoC(控制反转),就只需要记住,控制权由谁反转给了谁。

IoC容器

顶级IoC容器接口—BeanFactory

对于 BeanFactory ,它的重要性源自于所有IoC容器都是直接或者间接派生自它。虽然,它的功能不是很强大,但是从其源码当中却可以看出很多端倪。

public interface BeanFactory {
    /**
    工厂Bean的前缀,
    用于判断获取的是FactoryBean还是FactoryBean所产生的实例      下面会有详细解释
    **/
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";
    
    /**通过name 获取Bean**/
    Object getBean(String name) throws BeansException;
    /**通过name和Class类型 获取Bean**/
    <T> T getBean(String name, @Nullable Class<T> requiredType) throws BeansException;
    /**通过name和构造参数,也就是可以指定调用某个构造方法 获取Bean**/
    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    /**通过Class类型 获取Bean**/
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;
    /**通过Class类型和构造参数,同样可以指定调用某个构造方法 获取Bean**/
    <T> T getBean(Class<T> requiredType, Object... args) throws BeansException;

    /**返回一个被ObjectProvider包装的Bean**/
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> requiredType);
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(ResolvableType requiredType);
    
    /**通过name判断是否在容器中有这个Bean**/
    boolean containsBean(String name);

    /**是否为单例**/
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    /**是否为原型**/
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    /**类型匹配否**/
    boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String name, @Nullable Class<?> typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    /**根据name找到Bean的Class类型**/
    @Nullable
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    /**获取此Bean之外的别名**/
    String[] getAliases(String name);

}
  • FACTORY_BEAN_PREFIX 在Spring当中,有一个叫做 FactoryBean 的接口,这个类有一个 T getObject() throws Exception; 这样的方法,这个方法会返回一个对象实例。对于这个接口的实现类而言,通过 BeanFactorygetBean() 返回的 Bean 是实现类本身的实例,还是 getObject() 的返回实例就在于有没有前缀。有,返回 FactoryBean ;没有,返回 getObject() 的返回实例。
/**举个简单的例子
  实现这样一个FactoryBean
  用这样一个FactoryBean来创建一个我们需要的User
**/
@Component("user")
public class UserFactoryBean implements FactoryBean<User> {

    @Autowired
    private User user;

    @Override
    public User getObject() throws Exception {
        return user;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return user.getClass();
    }
}
//测试方法
public static void test1(){
    ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(UserConfig.class);
    //没有前缀
    //得到的是User getObject() throws Exception的返回值
    User user = (User) ctx.getBean("user");
    System.out.println(user);
    
    //有前缀
    //得到的是UserFactoryBean的实例
    UserFactoryBean userFactoryBean =
        (UserFactoryBean) ctx.getBean("&user");
    System.out.println(userFactoryBean);
}

这里只是简单的例子,用来说明FACTORY_Bean_PREFIX的作用,FactoryBean更具体的用法,可以参考工厂模式当中工厂的作用。

  • ObjectProvider 这是在spring4.3之后才出现的一个接口,它主要作用是解决注入时Bean不存在或者Bean存在多个时出现的异常情况。
//getIfAvailable()可以解决容器中没有userDao时的异常
public class UserService{
    private UserDao userDao;
    public UserService(ObjectProvider<UserDao> dao){
            userDao = dao.getIfAvailable();
    }
}

//5.1之后可以通过流式处理来解决容器中存在多个userDao情况
public class UserService{
    private UserDao userDao;
    public UserService(ObjectProvider<UserDao> dao){
            userDao = dao.orderedStream()
                        .findFirst()
                        .orElse(null)
    }
}

核心容器—ApplicationContext

学习过Spring的人,对ApplicationContext都不会陌生。它是BeanFactory的子(准确的说应该是孙子)接口之一,而我们所使用到的大部分Spring IoC容器都是ApplicationContext的实现类。

老生再谈 IoC

Spring的源码很庞大,也很复杂,所以建议学习的时候,从某几个重点类开始,分析其继承、扩展关系,以此横向展开对Spring的认识。

这里也就不再对 ApplicationContext 的各个继承接口一一解释了,API文档里面都有: ApplicationContext 。对于 ApplicationContext 这个容器更多的是侧重于对它的应用介绍,就是如何通过这个容器来获取Bean。

通过一个简单的例子来了解一下:

//普通的JavaBean
public class User {
    private Long id;
    private String name;
    private int age;
    /**getter,setter,toString**/
}
//配置类,采用注解的形式来配置Bean
@Configuration
public class UserConfig {
    @Bean(name="user")
    public User getBeanUser(){
        User user = new User();
        user.setId(1L);
        user.setName("klasdq1");
        user.setAge(18);
        return user;
    }
}
//测试类
public class IocTest {
    public static void main(String[] args) {
         ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(UserConfig.class);
        User user = ctx.getBean("user");//
        System.out.println(user);
    }
}
  • @Configuration @Configuration 这个注解的作用就在于它标示的类拥有一个或多个 @Bean 修饰的方法,这些方法会被Spring容器处理,然后用于生成Bean或者服务请求。
//@Configuration的源码
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Configuration {
    @AliasFor(
        annotation = Component.class
    )
    String value() default "";

    boolean proxyBeanMethods() default true;
}

从注解的源码当中可以看出,它有两个;一是 value ,用于为配置类声明一个具体的Bean name。二是 proxyBeanMethods ,用于指定 @Bean 修饰的方法能否被代理。

  • @Bean 这个注解只用在方法上面,用于Spring容器管理生成Bean。
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Bean {
    @AliasFor("name")
    String[] value() default {};

    @AliasFor("value")
    String[] name() default {};

    /** @deprecated */
    @Deprecated
    Autowire autowire() default Autowire.NO;

    boolean autowireCandidate() default true;

    String initMethod() default "";

    String destroyMethod() default "(inferred)";
}

@Bean 的参数中重要的就是name(value),其含义在于为Bean声明具体的名称,一个Bean可以有多个名称,这也是为什么 BeanFactory 中有一个 getAliases() 方法。其他参数,看名字就知道什么意图,就不再多解释了。

  • AnnotationConfigApplicationContext 这是 ApplicationContext 类的具体实现类之一,用于注解形式的Bean的生成。与之相对应的还有 ClassPathXmlApplicationContextXML文件中获取Bean。

Bean的装配

在Spring当中对于Bean的装配允许我们通过XML或者配置文件装配Bean,但在Spring Boot中常用注解的形式,为了方便Spring Boot开发的需要,就不再使用XML的形式了。

直接看例子:

//配置JavaBean
@Component("klasdq2")
public class User {
    @Value("2")
    private Long id;
    @Value("klasdq2")
    private String name;
    @Value("19")
    private int age;
    /**getter,setter,toString**/
}
//配置类扫描装配Bean
@Configuration
@ComponentScan
public class UserConfig {
}
//测试类
public class IocTest {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(UserConfig.class);
        User user = (User) ctx.getBean("klasdq2");
        System.out.println(user);
}
  • @Component

    @Component 的源码很简单:

    @Target({ElementType.TYPE})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Indexed
    public @interface Component {
        String value() default "";
    }

    参数当中只有一个 value ,用于声明Bean的名字(标识)。这里又出现一个新的注解 @Indexed ,顾名思义这个注解就是增加一个索引,这是因为Spring Boot当中大量采用扫描的形式来装配Bean之后,扫描的Bean越多,解析时间就越长,为了提高性能,在5.0版本的时候就引入了这样一个注解。

  • @Value
@Target({ElementType.FIELD,
         ElementType.METHOD, 
         ElementType.PARAMETER, 
         ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Value {
    String value();
}

这个注解可以用在字段、方法、方法参数、注解上,通过一个表达式或者具体字符串为其传入相应的值。 @Value 是一个功能非常强大的注解,建议对其多做了解。

其功能主要包括以下几种:

@Value("classpath:com/demo/config.txt")
@Value("http://www.baidu.com")
  • @ComponentScan
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
@Documented
@Repeatable(ComponentScans.class)
public @interface ComponentScan {
    /**
    * 这个参数是ComponetScan注解最常用的,其作用就是声明扫描哪些包,
    * 通过扫描,将含有@Componet注解的Bean装入Spring容器中。
    * value和basePackages效果一样,其默认值为配置类所在包及其子包。
    **/
    @AliasFor("basePackages")
    String[] value() default {};

    @AliasFor("value")
    String[] basePackages() default {};

    /**扫描哪些类**/
    Class<?>[] basePackageClasses() default {};

    /**Bean Name生成器:自定义bean的命名生成规则**/
    Class<? extends BeanNameGenerator> nameGenerator() default BeanNameGenerator.class;

    /**作用域解析器**/
    Class<? extends ScopeMetadataResolver> scopeResolver() default AnnotationScopeMetadataResolver.class;

    /**作用域代理**/
    ScopedProxyMode scopedProxy() default ScopedProxyMode.DEFAULT;

    /**资源的匹配模式,默认就是.Class**/
    String resourcePattern() default "**/*.class";

    /**是否启用默认过滤器(源码下面自定义的过滤器)**/
    boolean useDefaultFilters() default true;

    /**符合过滤器条件的组件 才会扫描**/
    ComponentScan.Filter[] includeFilters() default {};
    /**符合过滤器条件的组件 不会扫描**/
    ComponentScan.Filter[] excludeFilters() default {};

    /**是否启用懒加载**/
    boolean lazyInit() default false;

    /**过滤器**/
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target({})
    public @interface Filter {
        /**可以按照注解类型或者正则式过滤**/
        FilterType type() default FilterType.ANNOTATION;

        /**过滤哪些类**/
        @AliasFor("classes")
        Class<?>[] value() default {};

        @AliasFor("value")
        Class<?>[] classes() default {};

        /**匹配方式**/
        String[] pattern() default {};
    }
}

例如:

@ComponetScan(basePackages="com.klasdq.sb.service.*"
,excludeFilters=(@Filter(classes="UtilService.Class")))

这样的一个例子中, basePcakages 指定了扫描 service 包下所有具体 @Component 注解的Service Bean( @Service 包含了 @Component )。而 excludeFilters 定义使用 @Filter 过滤掉 UtilService.Class 。其他的参数使用,可以参数API文档中的介绍,大同小异。

  • @ComponetScans 这个注解也可以用于扫描组件,可以定义 @ComponetScan ,如:
@ComponentScans(value = { @ComponentScan(value = "com.klasdq.sb.service.*"),
                         @ComponentScan(value = "com.klasdq.sb.dao.*", excludeFilters=(@Filter(classes="UtilDao.Class")) })

通过这样一种方式来定义多个扫描组件,使得扫描更加精确。因为 @ComponentScan(value="com.klasdq.sb.*") 全包扫描的方式虽然写起来简单,但是耗费的时间代价却是极大的。

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