学习目标

1、Spring框架简介
2、IOC概念
3、IOC容器
4、IOC的XML配置案例
5、IOC的注解配置案例
6、IOC的实现原理

1、Spring框架简介

1.1 Spring基本概念

Spring是一个开源框架，它由Rod Johnson创建。它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发。从简单性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都可以从Spring中受益。Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架。

轻量——从大小与开销两方面而言Spring都是轻量的。完整的Spring框架可以在一个大小只有1MB多的JAR文件里发布。并且Spring所需的处理开销也是微不足道的。此外，Spring是非侵入式的：Spring应用中的对象不依赖于Spring的特定类。
控制反转——通过控制反转（IoC）技术促进了松耦合。当应用了IoC，一个对象依赖的其它对象会通过被动的方式传递进来，而不是这个对象自己创建或者查找依赖对象。
面向切面——分离应用的业务逻辑与系统级服务。应用对象只实现业务逻辑。它们并不负责其它的系统级关注点，例如日志或事务支持。
容器——Spring是一种容器，能创建对象并管理对象的配置和生命周期。
框架——Spring可以将第三方框架灵活的整合起来，完成各种JavaEE企业级项目开发。

所有Spring的这些特征使我们能够编写更干净、更可管理、并且更易于测试的代码。它们也为Spring中的各种模块提供了基础支持。

1.2 Spring框架的组成

上面是Spring的主要组件：

Core 核心组件，提供IOC功能
Context 上下文组件，提供包的扫描、国际化、事件等功能
Beans JavaBean的管理
SpEL Spring表达式
AOP 面向切面编程
Test 集成单元测试
MVC SpringMVC框架
JDBC 集成JDBC开发
ORM 数据库开发
Cloud 微服务开发框架
Securty 权限控制框架

2、IOC的概念

2.1 什么是IOC

IOC（Inverse of Control）控制反转是一种程序设计思想。

控制是什么？

JavaBean（Java对象）的创建和管理

反转是什么？

一般情况下对象的创建和管理由开发者控制，反转是把对象的创建和管理交给容器完成，然后再交给开发者。

2.2 IOC有什么用

IOC的主要作用是：解耦。

解耦，是降低程序耦合度，也就是减少程序代码之间的依赖性，如果代码之间的依赖性很高，修改一处代码会影响很多其他的代码，这就给项目的稳定性带来的问题，不利于代码的扩展和维护。

没有IOC的程序中，我们使用new来完成对象的创建，如果需要的对象的类型发生改变，就需要手动修改代码。

有了IOC后，对象的创建由第三方（Spring容器）完成，由Spring来管理应用中所有对象的生命周期，开发者只需要关注自己的业务逻辑，代码更利于扩展和维护。

2.3 什么是DI

DI（Dependency Injection）依赖注入，是IOC另一种说法，也就是对象由容器来管理，注入到我们需要依赖中。

生活中的DI：我们身体不生产疫苗，由医院生产，需要的使用再注射进来。

3、IOC容器

3.1 容器的概念

IOC容器是 Spring 框架的核心。容器将创建对象，配置对象，并管理对象的整个生命周期。Spring 容器使用依赖注入（DI）来管理组成一个应用程序的组件。

3.2 容器的分类

Spring的IOC容器分为两种：

1）BeanFactory

最简单的容器，给 DI 提供了基本的支持，它用 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 接口来定义。BeanFactory 或者相关的接口，如 BeanFactoryAware，InitializingBean，DisposableBean，在 Spring 中仍然存在具有大量的与 Spring 整合的第三方框架的反向兼容性的目的。

2）ApplicationContext

继承了BeanFactory，添加了更多的企业特定的功能，例如从一个属性文件中解析文本信息的能力，发布应用程序事件给感兴趣的事件监听器的能力。该容器是由 org.springframework.context.ApplicationContext 接口定义。通常推荐使用 ApplicationContext。
ApplicationContext 接口的主要实现：
1) FileSystemXmlApplicationContext 文件绝对路径 D:\xx\xxx基于文件系统中XML文件配置的应用程序上下文
2) ClassPathXmlApplicationContext src  resources --> classpath文件相对路径基于ClassPath路径中XML文件配置的应用程序上下文
3) AnnotationConfigApplicationConext 基于注解配置的应用程序上下文

4、IOC的入门案例

4.1 案例概述

模拟电脑的装配，定义Cpu和Memory（内存）接口，Cpu接口有IntelCpu和AMDCpu两个实现类，Memory接口有KingstonMemory和SumsungMemory两个实现类，Computer类中定义了Cpu和Memory类型的两个属性

4.2 案例实现

创建Maven项目
导入依赖

<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>5.2.8.RELEASE</version>
</dependency>

编写代码

/*** CPU接口*/
public interface Cpu {void run();
}

public class AMDCpu implements Cpu {public void run() {System.out.println("AMD的CPU在运行。。。");}
}public class IntelCpu implements Cpu {public void run() {System.out.println("英特尔CPU在运行。。。");}
}

/*** 内存*/
public interface Memory {void read();void write();
}

public class KingstonMemory implements Memory {public void read() {System.out.println("金士顿内存读取数据");}public void write() {System.out.println("金士顿内存写入数据");}
}public class SumsungMemory implements Memory {public void read() {System.out.println("三星内存读取数据");}public void write() {System.out.println("三星内存写入数据");}
}

/*** 电脑*/
public class Computer {private String brand;private Cpu cpu;private Memory memory;public Cpu getCpu() {return cpu;}public void setCpu(Cpu cpu) {this.cpu = cpu;}public Memory getMemory() {return memory;}public void setMemory(Memory memory) {this.memory = memory;}public String getBrand() {return brand;}public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}public void start(){System.out.println(brand + "电脑启动了！");cpu.run();memory.read();memory.write();}
}

添加Spring配置文件

在resources目录下，添加Spring配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<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"><bean id="cpu" class="com.blb.ioc_demo.AMDCpu"></bean><bean id="memory" class="com.blb.ioc_demo.KingstonMemory"></bean><!--Java对象配置--><bean id="computer" class="com.blb.ioc_demo.Computer"><property name="brand" value="联想"></property><property name="cpu" ref="cpu"></property><property name="memory" ref="memory"></property></bean>
</beans>

测试代码

public class TestComputerSpring {public static void main(String[] args) {//创建应用程序上下文ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");//获得对象Computer computer = (Computer) context.getBean("computer");computer.start();}
}

4.3 知识点讲解

4.3.1 beans 节点

beans节点是Spring配置文件的根节点，所有Javabean都定义在beans内部

4.3.2 bean 节点

代表一个javabean对象
bean节点的属性

id 对象id，id不能重复
name 对象名称，name可以重复，如果重复将读取最后一个
class 对象的类型，包名+类名
scope 作用域
- singleton
  
  单例模式，在IOC容器中仅存在一个实例
- prototype
  
  多例，每次从IOC容器调用Bean时，都会返回一个新的实例
- request
  
  每次Http请求都会创建一个新的Bean，该作用域仅适用于WebApplicationContext环境
- session
  
  同一个会话共享一个Bean，不同的会话使用不同的Bean，仅适用于WebApplicationContext环境
- application
  
  一般用于portlet应用环境，仅适用于WebApplicationContext环境

4.3.3 property 节点

用来配置javabean的属性依赖

property节点的属性

name 属性的名称
ref 注入引用类型的对象，值就是前面定义bean的id

value 注入基本数据类型和String类型的值，如给brand的值注入“联想”

4.3.4 属性注入的几种方式

注入属性有几种方式：

1) set方法注入，就是上面通过property进行配置

2) 构造方法注入

给Computer类添加带参数的构造方法，将property改为：

<constructor-arg name="brand" value="苹果"></constructor-arg>
<constructor-arg name="cpu" ref="cpu"></constructor-arg>
<constructor-arg name="memory" ref="memory"></constructor-arg>

3) 自动装配

可以通过bean的autowire属性配置

类型：

no 默认，不自动装配
byType 通过类型查找对象，如果相同类型的对象有多个，会出现异常
byName 通过名称查找对象，如果找不到对应的id或name的对象，会出现空指针异常
constructor 通过构造方法装配

4.3.5 ClassPathXmlApplicationContext

通过ClassPath路径查找XML配置文件的IOC容器

创建方式

new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
注意：src和resources都在ClassPath下，所以可以直接写文件名，如果文件不在ClassPath下，则会出现异常

getBean方法

用于在配置文件中查找对象，创建对象，返回对象

Object getBean(Class)    通过对象的类型查找Object getBean(String) 通过对象id或name查找

5、注解配置的IOC案例

5.1 Spring的重要的注解

@Component 组件，被标记的类会被Spring扫描到，交给Spring容器进行管理
@ComponentScan 组件扫描，标记在配置类上，用于扫描某一个包下带@Component的类
@Configuration 配置类，标记在类上，该类作为配置类代替XML
@Value 注入值类型数据，配置属性或set方法上
@Autowrie 自动装配，默认按类型进行注入
@Qualifier 标记名称，配置在类和注入属性上，用于区分类型相同的对象
@Resource 自动装配，类似Autowired，默认按名称注入，名称没有再按类型注入
@Repository 类似@Component，标记DAO实现类
@Service 类似@Component，标记Service实现类
@Controller 类似@Component，标记Controller类

@Autowire和@Resource的区别

1） @Autowire按类型注入；@Resource默认按名称注入，名称没有再按类型

@Resource不设置名称，默认按属性名查找，指定名称 @Resource(name=“名称”)

2） @Autowire是Spring提供的；@Resource是JAVAEE的

BeanFactory和FactoryBean的区别

BeanFactory是Spring的顶层IOC容器，用于创建和管理对象

FactoryBean是一种JavaBean，提供创建对象的方法，在定义对象时使用factory-bean和factory-method指定对象的创建方式

/*** 工厂对象，提供组件的创建方法*/
public class ComputerFactoryBean {public ICpu getAMDCpu(){return new AMDCpu();}public ICpu getIntelCpu(){return new IntelCpu();}public IMemory getKingstonMemory(){return new KingstonMemory();}public IMemory getSumsungMemory(){return new SumsungMemory();}
}

<bean id="factory" class="com.hopu.computer.ComputerFactoryBean"></bean><bean id="cpu" factory-bean="factory" factory-method="getIntelCpu"></bean>

bean的属性：init-method（初始化）、destroy-method（销毁）

5.2 注解实现IOC

修改上面的案例，给每个接口的一个实现类加上@Component注解

@Component
public class AMDCpu implements Cpu {public void run() {System.out.println("AMD的CPU在运行。。。");}
}@Component
public class KingstonMemory implements Memory {public void read() {System.out.println("金士顿内存读取数据");}public void write() {System.out.println("金士顿内存写入数据");}
}

给Computer类添加@Component注解，值类型属性用@Value注入，引用类型用@Autowired注入

@Component
public class Computer {@Value("戴尔")private String brand;@Autowiredprivate Cpu cpu;@Autowiredprivate Memory memory;

/*** 配置类*/
@ComponentScan(basePackages = "com.blb.ioc_demo")
@Configuration
public class ComputerConfig {public static void main(String[] args) {//创建注解应用程序上下文AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ComputerConfig.class);//获得对象Computer computer = context.getBean(Computer.class);computer.start();}
}

思考问题

如果给每个接口的所有实现类都加上@Component注解会出现什么问题？如何解决？

6、 IOC的实现原理

6.1 思考

思考问题1

上面案例中，配置了@Component注解后，Spring是怎么知道这个类上有这个注解的？

思考问题2

没有使用new关键字，Spring是如何创建对象的？

思考问题3

Spring是如何将创建的对象注入到对应的属性中的？

6.2 IOC实现原理

问题的答案是：通过自定义注解+反射机制实现

/*** 注入值的注解*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyValue {//注入的值String value();
}

/*** 注入对象的注解*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyComponent {//注入的类型Class value();
}

/*** 电脑*/
public class Computer {@MyValue("戴尔")private String brand;@MyComponent(IntelCpu.class)private Cpu cpu;@MyComponent(SumsungMemory.class)private Memory memory;...省略其余部分...

/*** 电脑工厂*/
public class ComputerFactory {/*** 创建电脑对象* @param computerClass* @return*/public Computer createComputer(Class computerClass) throws Exception {//反射创建对象Object computer = computerClass.newInstance();//遍历所有的属性Field[] fields = computerClass.getDeclaredFields();for(Field field : fields){String fName = field.getName();//读取自定义注解MyValue myValue = field.getDeclaredAnnotation(MyValue.class);if(myValue != null){//通过反射调用set方法注入值String mName = "set" + fName.substring(0,1).toUpperCase() + fName.substring(1);Method set = computerClass.getDeclaredMethod(mName, field.getType());set.invoke(computer,myValue.value());}MyComponent myComponent = field.getDeclaredAnnotation(MyComponent.class);if(myComponent != null){//通过反射调用set方法注入对象String mName = "set" + fName.substring(0,1).toUpperCase() + fName.substring(1);Method set = computerClass.getDeclaredMethod(mName, field.getType());//通过配置的类型创建对象Object obj = myComponent.value().newInstance();set.invoke(computer,obj);}}return (Computer) computer;}
}

public class TestFactory {public static void main(String[] args) {ComputerFactory factory = new ComputerFactory();try {Computer computer = factory.createComputer(Computer.class);computer.start();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

面试题：

Spring是什么？
Spring有哪些主要组件？
介绍一下IOC
介绍Spring的容器有哪些？
@Autowired和@Resource的区别
自动装配有几种方式
属性注入有几种方式
BeanFactory和FactoryBean的区别

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