IOC依赖注入的原理

一、什么是IOC

    维基百科上说到:2004年Martin Fowler 提出了“控制反转的”概念,他得出的结论是:依赖对象的获得被反转了。后来为这个创造了一个更好的名字:依赖注入(IOC = Inversion of Control).简单的解释是:系统的运作是通过两个或多个类的合作来实现业务逻辑,这使得每个对象都需要与其合作的对象的引用(依赖关系),这个依赖对象以前是通过自身实现去获得,现在通过一个容器统一的管理这些依赖关系,从而获得这种依赖的这种实现方式,我们可以成为IOC。

如:C—>A,B—>A,D—>A,经过IOC后,变成A—>C,A—>B,A—>D。

二、为什么要用IOC

    我们知道任何事物的诞生,总会有其目的,这里我们先模拟几种场景,让我们更清楚的了解IOC是如何诞生的。

    例1: A类 需要用到业务B类的引用,这时候我们在A 里面进行 B b = new B();随着系统的庞大,我可能后面 C,F,G...N 都要用B类的引用,我们在每个类里面都进行类似A的操作吗?好吧,你这样做了!但是突然有一天需要变化,B类我们必须要一个带参构造public B(Stirng str){}.那么你要把所有的类的引用全部修改一次吗?如果可能继续扩展,继续变化呢?

    例2:同样很多类都需要B类的引用,B是A接口的实现,我现在不想用实现类B了,重新实现一个类C,全部替换过来,那么你需要从N 个类里面进行修改吗?

    例3:大部分情况下类的关系是:A需要B,B需要C,C需要D,D需要...!然后经常的变动是:B不满足了,需要改变,或者替换,然后可能D也需要替换等,然后我们就各个地方到处更改吗?

        说道这里,我们先看看按原始方式做的优劣:

    优点:速度快,写得舒服!

    缺点:

    1.创建太多对象,占用内存空间。

    2.维护麻烦,改动可能影响太多的类

    当然可能大家会反驳,单例模式和工厂模式能解决那些缺点。当然熟悉工厂模式的朋友知道,即使是通过反射生成类的动态工厂,也需要提供路径参数,在使用这些工厂的时候,我们依然会出现类似于硬编码(不断的创建对象来解决类与类之间的引用问题)的问题,不好管理。因此IOC诞生了。

    IOC 基本上也是动态工厂和单例等的结合体,并将类路径移植到配置文件,它带来的好处很多。

    1.统一管理文件,一个接口多个实现,替换更改方便

    2.同时可以监控类的生命周期,和一些其他属性

    3.让我们程序解耦,代码量减少,无需关心具体实现,更多的去关注业务逻辑

    4.这种可拔插的模式,更符合OOP的那些原则。

    5.我们测试,也更加方便,类也能更好的复用了。

    当然也有一些坏处:

    1.让我们的生成对象的步骤变得麻烦,初学可能有点不习惯。

    2.反射效率稍微低点,但是现在的优化影响不大

三、自己实现IOC框架

    这里是解析spring 源码写的,同时也会对spring IOC 源码进行分析,为了更让我熟悉IOC原理,以及实现。

    我们所说的IOC 主要是两个部分,IOC容器和DI注入,这是两个独立的步骤

    IOC容器又分为:

    a.Resource(数据源) 定位:这是一个通用的数据来源对象,也就是说先要找到资源

    b.载入数据:将找到的数据进行载入到内存,形成POJO 对象(简单对象:只包含属性和构造函数),这里是定义的BeanDefinition 对象,它会装在我们需要的数据

    c.注册:IOC容器的注册,就是将那些数据注入进BeanDefinition 中,进行集中管理

    在写代码之前先进行简单设计:

    a. 资源设计:

       1.Resource 接口:该接口的目的是统一资源,也就是说无论是网络、本地文件等上的资源,最终都会以Resource 的形式获得,这里采用策略模式,由具体实现去管,可以屏蔽资源的差异性。

       2.AbstractResource 抽象类:对Resource 的抽象实现,实现接口一部分简单的功能

       3.ClassPathResource 实现类:我们这里仅仅实现类路径加载的文件资源,更多参考图例:

          

 

    b.Resource加载器:上面的设计可以让我们获得资源,然后通过加载器进行加载 装配

      1.ResourceLoader 接口:这里会通过Resource getResource(String location)获得各种资源,然后再让各种装载器的实现,去加载,也是策略模式

      2.DefaultResourceLoader 实现类:对ResourceLoader的实现,实现一部分基础功能

        

    c.Reader 读取器:这里我们主要用Reader进行 对上述资源的解码

      1.BeanDefinitionReader接口:提供对资源装载的基本方法接口

      2.AbstractBeanDefinitionReader 抽象类:对上面接口的抽象实现,这里要求具体的实现类进行操作

      3.XmlBeanDefinitionReader 实现类:我们这里以xml 的形式进行实现,当然还有properties方式

        对资源的读取,也就是loadBeanDefinitions 加载都在这里进行 

    d.xml(properties) 解析:这里在XmlBeanDefinitionReader 进行实现的,它会将资源信息,解析成我们需要的Document 对象,这里具体内容可以暂时不管

      1.DocumentLoader 接口:定义基本解析方法

      2.DefaultDocumentLoader 实现:对资源进行处理,返回Document 对象

    e.BeanDefinition 解析:上面我们获得了Document 对象,下面我们要将它转换成BeanDefinition 

      1.BeanDefinitionDocumentReader 接口:定义了解析方法

      2.DefaultBeanDefinitionDocumentReader 实现:基本方法的实现,完成解析和注册功能,这里的解析功能是让BeanDefinitionParserDelegate 处理,注册是让另外的处理

      3.BeanDefinitionParserDelegate :这个类是专门解析Document 对象,然后完成注册功能

    f.Document 解析过程:

      事实上,从XmlBeanDefinitionReader 源码分析,BeanDefinition 的载入过程,分为xml 解析返回Document ,然后再对document 进行解析的,BeanDefinitionParserDelegate  会专门对Document 对象进行解析操作,对里面的所有Element、Attribute 都进行解析,检查,当然 代码写到这里,我表示解析过程比较复杂、繁琐。我就没写了。也即是通过这里完成了IOC POJO 的载入功能

    g.BeanDefinition 在IOC 注册:

      1.DefaultListableBeanFactory IOC容器:这里其实很简单,仅仅对刚才获得的BeanDefinition放到 一个new ConcurrentHashMap<String, Reference<DefaultListableBeanFactory>> 里面,就完成注         册了,就让这个容器具有了基本的功能,但是还没有完成注入过程。

    

    h.IOC 对象实例化:IOC 注入一般发生在getBean 阶段,当然可以根据lazy-init 属性就行预实例化

      1.AbstractBeanFactory :这个基类里面会有getBean 的实现。这里的取值方式从缓存-->工厂-->双亲工厂(链) 进行获取,同时会递归获取所有依赖的bean.

      2.AbstractAutowireCapableBeanFactory: 这个类是createBean的方法所在,当然里面通过各种解析

         ,最终都由InstantiationStrategy 接口的 instantiate 进行实例化。

      3. InstantiationStrategy 接口:提供了instantiate 方法,提供了反射和Cglib的生成方式

      4.SimpleInstantiationStrategy 实现类:这里主要是反射,通过构造器 生成对象

      5.CglibSubclassingInstantiationStrategy :继承了上面的类,这里通过cglib 进行生成,关于用

        cglib 生成类的方式,在aop 学习里面已经有了。

    I:IOC 注入:bean 实例化后,就会对他们之间的关系进行设置了。

       这里还是会回到AbstractAutowireCapableBeanFactory,因为它会调用上面的类,实例化bean,同时组装依赖关系还是在里面进行。

       1.populateBean 方法:这个方法包会解析BeanDefintion  中Property 的值,然后调applyPropertyValues方法,对获得的property 放到我们BeanWrapper 中,进行具体的注入过程会在实现类BeanWrapperImpl 进行,会进行各种属性值的设定。

       2.BeanDefinitionValueResolver :从名字可以看出,这个类是解析BeanDefinition 关系的具体实现,上           面的方法的解析,就是调的这个类。这里会对Reference、set等 包含这些属性的进行解析,准备下面           的注入。


 

      3.BeanWrapperImpl :上面的都是准备,这里就会完成真正的属性注入。这里主要会                                        调setPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv)方法,通过getPropertyValue中          获得的属性引用,进行赋值操作。这就完成了整个注入过程。

小结:

        1.这里仅仅对spring IOC 实现过程,以及用到主要类进行了介绍,需要详细了解的需要自己进行源码分析,我在实现过程受到spring 都得影响,又想简单实现,结果导致整个设计比较大,也比较乱,看来还无法灵活掌握整个设计和实现,仅仅能从源码分析实现过程和基本原理,这里代码就不分享了。

        2.回顾IOC 的整个过程,主要是分为:Resource资源定位,bean 信息的载入、IOC 容器的注入三大过程,然后对每个过程又进行了更细的划分,希望能对这块有个整体上的概念。

        3.如果有时间的朋友可以自己尝试按这个逻辑进行写一个IOC,我相信对OOP OOD 都会有更深的理解,也会领略spring 在 这块的设计的优美。当然如果初学的人不建议这样做,其实这块从以前学习使用,到分析,到现在慢慢理解,经历了1年多的过程。我相信随着自己技能的提升,我以后还会分析类似的东西,直到我能随意驾驭、创造的程度,成为一名真正的设计师和架构师。

       4.整个过程,可能主要是文字的东西,看着比较枯燥,根据我的经验,即使加上流程图,只要你不自己花时间去了解和分析,还是会很飘,因此再次建议有时间自己去详细分析,这里仅仅介绍思路。

       5.上面是自己分析spring 3.2 以及一些知识点介绍,总结出来的,如果有不当的地方,还请多多指点,十分感谢。

        

       

    

    

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