第二章 深入探讨控制反转(Ioc)和依赖注入(DI)之二

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第二章 深入探讨控制反转(Ioc)和依赖注入(DI)之二

余二五 2017-11-15 21:08:00 浏览946
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  以下这部分是第二章后面的.
2IOC 是一种使应用程序逻辑外在化的设计模式
因为提供服务的组件是被注入而不是被写入到客户机代码中。将 IOC 与接口编程应用结合从而产生出 Spring 框架的架构,这种架构能够减少客户机对特定实现逻辑的依赖。
3IoC的设计目标
不创建对象,但是描述创建它们的方式。在代码中不直接与对象和服务连接,但在配置文件中描述哪一个组件需要哪一项服务。容器(在 Spring 框架中是 IOC 容器) 负责将这些联系在一起。
4IoC在应用开发中的体现
IoC的抽象概念是“依赖关系的转移”,在实际应用中的下面的各个规则其实都是IoC在应用开发中的体现。
l  “高层模块组件不应该依赖低层模块组件,而是模块组件都必须依赖于抽象”是 IoC的一种表现
l  “实现必须依赖抽象,而不是抽象依赖实现”也是IoC的一种表现
l  “应用程序不应依赖于容器,而是容器服务于应用程序”也是IoC的一种表现。
接下来我们讲在讲述它的另外的一个名字:依赖注入(DI)。
Spring 中的依赖注入(DI
1DI = Dependency Injection
正在业界为IoC争吵不休时《Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern》为IoC正名,至此,IoC又获得了一个新的名字:“依赖注入(Dependency Injection)”。
Dependency Injection模式是依赖注射的意思,也就是将依赖先剥离,然后在适当时候再注射进入。
2)何谓依赖注入
相对IoC 而言,“依赖注入”的确更加准确地描述了这种古老而又时兴的设计理念。从名字上理解,所谓依赖注入,即组件之间的依赖关系由容器在运行期决定,形象的来说,即由容器动态的将某种依赖关系注入到组件之中。
讲的通俗点,就是在运行期,由Spring根据配置文件,将其他对象的引用通过组件的提供的setter方法或者构造方法等进行设定。
在上面的UserService中已经体现了这种方式,当UserService需要的UserLogin的时候,容器会给它注入。这就体现了需要用的时候,有容器给你注入。你不必主动的如创建了。也不用如管理它了。是不是和以前的编程方式有些改变。可能你会想到,这不就是工厂模式的衍生吗?不错它就是利用工厂模式的原理实现的,但它原比工厂模式简单。通过上面的部分代码我们就可以看出它就是工厂模式的衍生,BeanFactory就充分说明了这一点。
 
我接下来通过讲一个比较接近生活中的例子来说名依赖注入的原理。
图解“依赖注入”(摘录网上资料)
1IT人员的标准“行头”
上面是我们常用的工作装备,笔记本电脑一台、USB硬盘和U盘各一只。想必大家在日常工作中也有类似的一套行头。这与依赖注入有什么关系?
2)图解“依赖注入”---在运行时由容器将依赖关系注入到组件中
图中三个设备都有一个共同点,都支持USB 接口。当我们需要将数据复制到外围存储设备时,可以
根据情况,选择是保存在U盘还是USB硬盘,下面的操作大家也都轻车熟路,无非接通USB接口,然后在资源浏览器中将选定的文件拖放到指定的盘符。
这样的操作在过去几年中每天都在我们身边发生,而这也正是所谓依赖注入的一个典型案例,再看上例中,笔记本电脑与外围存储设备通过预先指定的一个接口(USB)相连,对于笔记本而言,只是将用户指定的数据发送到USB接口,而这些数据何去何从,则由当前接入的USB设备决定。
USB设备加载之前,笔记本不可能预料用户将在USB接口上接入何种设备,只有USB设备接入之后,这种设备之间的依赖关系才开始形成。
对应上面关于依赖注入机制的描述,在运行时(系统开机,USB 设备加载)由容器(运行在笔记本中的Windows操作系统)将依赖关系(笔记本依赖USB设备进行数据存取)注入到组件中(Windows文件访问组件)。这就是依赖注入模式在现实世界中的一个版本。
Spring中为什么要提供“依赖注入”设计理念
1)目的
依赖注入的目标并非为软件系统带来更多的功能,而是为了提升组件重用的概率,并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。
2)原因---更简洁的编程实现
很多初学者常常陷入"依赖注入,何用之有?"的疑惑。想来前面和下面的例子可以帮助大家简单的理解其中的含义。
回顾上面创建Spring_chap2的例子中,UserService类在运行前,其userName,passWord节点为空。运行后由容器将字符串"admin""1234"注入。此时UserService即与内存中的"admin""1234"字符串对象建立了依赖关系。也许区区一个字符串我们无法感受出依赖关系的存在。
如果把这里的userName/passWord属性换成一个数据源(DataSource),可能更有感觉:
<beans>
<bean id="dataSource" class="org.springframework.indi.JndiObjectFactoryBean">
                    <property name="jndiName">
连接池的配置交给容器                     <value> java:/comp/env/jdbc/testDB</value>
        </property>
</bean>
<bean id="dataBean" class="examples.DAOBean">
                    <property name="dataSource">
                     <ref bean="dataSource"/>
        </property>
</bean>
</beans>
其中DAOBean(假设DAOBean是一个运行在J2EE容器中的组件---Weblogic或者Tomcat等)中的dataSource将由容器在运行期动态注入,而DataSource的具体配置和初始化工作也将由容器在运行期完成。
对比传统的实现方式(如通过编码初始化DataSource实例),我们可以看到,基于依赖注入的系统实现相当灵活简洁。
3)产生的效果
通过依赖注入机制,我们只需要通过简单的配置,而无需任何代码就可指定DAOBean中所需的DataSource实例。DAOBean只需利用容器注入的DataSource实例,完成自身的业务逻辑,而不用关心具体的资源来自何处、由谁实现。
l  提高了组件的可移植性和可重用度
假设我们的部署环境发生了变化,系统需要脱离应用服务器独立运行,这样,由于失去了容器的支持,原本通过JNDI获取DataSource的方式不再有效(因为,现在则需要改变为由某个组件直接提供DataSource)。
我们需要如何修改以适应新的系统环境?很简单,我们只需要修改dataSource的配置:
<beans>
<bean id="dataSource" class=" org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource " destroy-method="close">
连接池的配置交给bean好,容易迁移
        <property name="driverClassName">
            <value>com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver</value>
        </property>
        <property name="url">
            <value>jdbc:microsoft:sqlserver://localhost:1433;DatabaseName=WebStudyDB</value>
        </property>
        <property name="username">
            <value>sa</value>
        </property>
        <property name="password">
            <value>1234</value>
        </property>
</bean>
<bean id="dataBean" class="examples.DAOBean">
                    <property name="dataSource">
                     <ref bean="dataSource"/>
        </property>
</bean>
</beans>
这里我们的DataSource改为由Apache DBCP组件提供。没有编写任何代码我们即实现了DataSource的切换。
l  依赖注入机制减轻了组件之间的依赖关系
回想传统编码模式中,如果要进行同样的修改,我们需要付出多大的努力。因此,依赖注入机制减轻了组件之间的依赖关系,同时也大大提高了组件的可移植性,这意味着,组件得到重用的机会将会更多。
 
接着我会在讲一个更现实的生活中的例子。
IoC的另一种解释示例---生活中找“对象”
1)控制倒(反)转
l  常规的方式---自己恋爱
举个简单的例子,我们是如何找女朋友的?常见的情况是,我们到处去看哪里有长得漂亮身材又好的mm,然后打听她们的兴趣爱好、qq号、电话号、ip号、iq号………,想办法认识她们,投其所好送其所要,然后嘿嘿……这个过程是复杂深奥的,我们必须自己设计和面对每个环节。传统的程序开发也是如此,在一个对象中,如果要使用另外的对象,就必须得到它(自己new一个,或者从JNDI中查询一个),使用完之后还要将对象销毁(比如Connection等),对象始终会和其他的接口或类藕合起来。
l  借助于婚介(婚姻介绍所)找女朋友
那么IoC是如何做的呢?有点像通过婚介找女朋友,在我和女朋友之间引入了一个第三者:婚姻介绍所。婚介管理了很多男男女女的资料,我可以向婚介提出一个列表,告诉它我想找个什么样的女朋友,比如长得像李嘉欣,身材像林熙雷,唱歌像周杰伦,速度像卡洛斯,技术像齐达内之类的,然后婚介就会按照我们的要求,提供一个mm,我们只需要去和她谈恋爱、结婚就行了。简单明了,如果婚介给我们的人选不符合要求,我们就会抛出异常。整个过程不再由我自己控制,而是有婚介这样一个类似容器的机构来控制。
2Spring所倡导的开发方式---由容器帮助我们管理对象的生命周期和关系
l  我们只需要将对象在Spring中进行登记
Spring所倡导的开发方式就是如此,所有的类都会在Spring容器中登记,告诉Spring你是个什么东西,你需要什么东西,然后Spring会在系统运行到适当的时候,把你要的东西主动给你,同时也把你交给其他需要你的东西。
l  所有的类的创建、销毁都由Spring来控制
所有的类的创建、销毁都由Spring来控制,也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象,而是Spring。对于某个具体的对象而言,以前是它控制其他对象,现在是所有对象都被Spring控制,所以这叫控制反转。
深入了解依赖注入
1IoC的实现前提---借助于依赖注入
IoC的一个重点是在系统运行中,动态的向某个对象提供它所需要的其他对象。这一点是通过DIDependency Injection,依赖注入)来实现的。
比如对象A需要操作数据库,以前我们总是要在A中自己编写代码来获得一个Connection对象,有了Spring我们就只需要告诉SpringA中需要一个Connection,至于这个Connection怎么构造,何时构造,A并不需要知道。
在系统运行时,Spring会在适当的时候制造一个Connection,然后像打针一样,注射到A当中,这样就完成了对各个对象之间关系的控制。A需要依赖Connection才能正常运行,而这个Connection是由Spring注入到A中的,依赖注入的名字就这么来的。
2)如何实现依赖注入----通过reflection来实现DI
那么DI是如何实现的呢?Java 1.3之后一个重要特征是反射(reflection),它允许程序在运行的时候动态的生成对象、执行对象的方法、改变对象的属性,Spring就是通过反射来实现注入的。
利用下面的代码可以从配置文件中获得某个组件对象,并且动态地给该组件的message属性赋值。
Properties pro = new Properties();
pro.load(new FileInputStream("config.properties"));
String actionImplName = (String)pro.get(actionBeanName);
String actionMessageProperty = (String)pro.get(actionMessagePropertyName);
Object obj = Class.forName(actionImplName).newInstance();
//BeanUtilsApache Commons BeanUtils提供的辅助类
BeanUtils.setProperty(obj,"message", actionMessageProperty);
return (Action)obj;
 
Spring IOC与工厂模式的对比
IOC(Inversion of Control),译作反转控制,其功能是将类之间的依赖转移到外部的配置文件中, 避免在调用类中硬编码实现类,因此也被称作依赖注入(Dependency Injection)。
在以往的开发中, 通常利用工厂模式(Factory)来解决此类问题----使外部调用类不需关心具体实现类,这样非常适合在同一个事物类型具有多种不同实现的情况下使用。其实不管是工厂模式还是依赖注入,调用类与实现类不可能没有任何依赖,工厂模式中工厂类通常根据参数来判断该实例化哪个实现类,Spring IOC将需要实例的类在配置文件文件中配置。
使用Spring IOC能得到工厂模式同样的效果,而且编码更加简洁。
1)用工厂模式来实现的示例
    当我们在应用系统中的组件设计完全是基于接口定义时,一个关键问题便产生了-----我们的程序如何去加载接口的各个实现类。在传统的解决方案种往往基于Factory模式来实现。
l  Product.java(代表某种产品类的接口,也就是我们所要创建的对象所应该具有的功能要求)
public interface Product
{
public void execute();
}
l  不同的产品类(也就是我们所要创建的各个对象)
public class ConcreteProductA implements Product   // ConcreteProductA.java
{
public void execute()
{
...
}
}
public class ConcreteProductB implements Product   // ConcreteProductB.java
{
public void execute()
{
...
}
}
l  Factory.java(工厂类,利用它来创建出不同类型的产品---客户所需要的对象)
public class Factory
{
public Product CreateProduct(object param)
{
return ConstructObjects(param);
}
private Product ConstructObjects(object param)
{
...//根据不同的产品类型的需求来创建不同的产品对象
}
}
l  Client.java(调用类,也就是请求者类)
public class Client
{
public Client()
{
Product product = Factory.CreateProduct(paramA);  //实例化ConcreteProductA
Product product = Factory.CreateProduct(paramB);  //实例化ConcreteProductB
...
}
}
通过工厂模式,最终达到在ConstructObjects方法中设定实例化实现类的逻辑,这样对于调用类来说,不直接实例化实现类(工厂模式中工厂类通常根据参数来判断该实例化哪个实现类),纵然实现类发生变化,而调用代码仍然可以不作修改,给维护与扩展带来便利----系统中的其他组件需要获取这个接口的实现,而无需事先获知其具体的实现。
    但采用工厂模式来实现时,将会有如下三个主要的缺点:
l  除非重新编译,否则无法对实现类进行替换。
必须重新编译工厂类使得原本可以达成的易用性大大降低。在过去,Spring诞生之前,许多项目中,我们通过引入可配置化工厂类的形式,为这种基于接口的设计提供足够的支持。这解决了实例化的问题,但是它为我们的项目开发带来了额外的负担,同时,它也没有真正帮我们解决其余两个问题。
l  无法透明的为不同组件提供多个实现
这是我们在应用工厂模式时一个比较头疼的问题,因为Factory类要求每个组件都必须遵从Factory类中定义的方法和结构特征。
当然我们可以在代码的实现的形式上为Factory类中的ConstructObjects方法增加一个参数,通过该参数达到对接口实现的不同版本进行索引----这种实现方式的问题在于我们必须担负很大的维护工作量,每个组件都必须使用一个不同的关键字。从而使得它必须以一种与众不同的方式与其他组件的实例相区分。
l  无法简单的进行切换实例产生的模型----单例或者原形
上面的代码是实现了返回多个实例的方式,如果我们需要保持了一个Singleton的实例,此时我们必须需要重新修改并编译Factory类。
存在这个问题的核心是在于组件必须主动寻找接口的实现类,因此这个问题并不能通过传统的工厂模式加以解决。
2)用Spring IOC实现的示例 
l  SpringConfig.xml
<bean id="productA" class="ConcreteProductA" />
<bean id="productB" class="ConcreteProductB" />
 
l  InitSpring.java
public class InitSpring
{
AbstractApplicationContext wac = null;
private static InitSpring instance = new InitSpring();
private InitSpring()
{
}
public static void Init(AbstractApplicationContext wac)
{
instance.wac = wac;
}
public static Object getInstance(String objName)
{
return instance.wac.getBean(objName);
}
public static Object getInstance(Class objClass)
{
return getInstance(objClass.getName());
}
}
l  Client.java(调用类)
public class Client
{
public Client()
{
Product product = (Product)InitSpring.getObject("productA");//实例化ConcreteProductA
Product product = (Product)InitSpring.getObject("productB");//实例化ConcreteProductB
...
}
}
对比调用代码,其中同样也没有硬编码实现类,但比较工厂模式,少了Factory类而且采用配置文件来决定各个产品的实现类,使用Spring IOC能得到工厂模式同样的效果,而且编码更加简洁、灵活方便。
Spring对于基于接口设计的应用造成了极大的冲击效应。因为Spring接过了将所有组件进行串联组装的重任,我们无需再纠缠于遍布各处的工厂类设计。
通过以上的这些通俗易懂的例子来解释Spring中的核心思想。不知你理解了吗?如果还是不太明白,不用担心后面的章节讲解会让你彻底明白的。









本文转自 weijie@java 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/weijie/66457,如需转载请自行联系原作者

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