Java：控制反轉(zhuǎn)（IoC）與依賴注入（DI）

很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我對(duì)控制反轉(zhuǎn)和依賴注入這兩個(gè)概念很模糊，閉上眼睛想一想，總有一種眩暈的感覺。但為了成為一名優(yōu)秀的 Java
工程師，我花了一周的時(shí)間，徹底把它們搞清楚了。

01、緊耦合


在我們編碼的過程中，通常都需要兩個(gè)或者更多的類通過彼此的合作來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，也就是說，某個(gè)對(duì)象需要獲取與其合作對(duì)象的引用，如果這個(gè)獲取的過程需要自己實(shí)現(xiàn)，代碼的耦合度就會(huì)高，維護(hù)起來的成本就比較高。

我們來通過實(shí)戰(zhàn)模擬一下。假如老王是少林寺的主持，他想讓小二和尚去掃達(dá)摩院的地，代碼可以這樣實(shí)現(xiàn)。

小二類的代碼如下所示：
public?class?Xiaoer?{
????public?void?saodi()?{
????????System.out.println("小二我在掃達(dá)摩院的地");
????}
}

老王類的代碼如下所示：
public?class?Laowang?{
????public?void?mingling()?{
????????new?Xiaoer().saodi();
????}
}

測(cè)試類的代碼如下所示：
public?class?Test?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Laowang?laowang?=?new?Laowang();
????????laowang.mingling();
????}

}

Laowang 類的 mingling 方法中使用 new 關(guān)鍵字創(chuàng)建了一個(gè) Xiaoer
類的對(duì)象——這種代碼的耦合度就很高，維護(hù)起來的成本就很高，為什么這么說呢？

某一天，達(dá)摩院的地又臟了，老王主持想起了小二和尚，可小二和尚去練易筋經(jīng)了，讓誰去掃地呢，老王主持想起了小三和尚，于是 Laowang
類就不得不重新下一個(gè)新的命令，于是代碼變成了這樣：
public?class?Xiaosan?{
????public?void?saodi()?{
????????System.out.println("小三我在掃達(dá)摩院的地");
????}
}
public?class?Laowang?{
????public?void?mingling()?{
????????new?Xiaoer().saodi();
????}

????public?void?mingling1()?{
????????new?Xiaosan().saodi();
????}
}

假如小三和尚去挑水了，老王主持沒準(zhǔn)要下命令給小四和尚去掃達(dá)摩院的地。這樣下去的話，Laowang 這個(gè)類會(huì)瘋掉的。

老王主持覺得自己堂堂一屆高僧，下個(gè)掃地的命令竟然這樣麻煩，他覺得很不爽。

02、控制反轉(zhuǎn)

我們得替老王主持想個(gè)辦法對(duì)不對(duì)？

不如把這個(gè)掃地的差事交給老王的師弟老方吧，老方負(fù)責(zé)去叫小二和尚還是小三和尚還是小四和尚去執(zhí)行老王主持的命令。代碼可以這樣實(shí)現(xiàn)。

定義一個(gè)掃地和尚的接口，代碼如下所示：
public?interface?Heshang?{
????void?saodi();
}

小二類的代碼修改如下所示：
public?class?Xiaoer?implements?Heshang?{

????@Override
????public?void?saodi()?{
????????System.out.println("小二我在掃達(dá)摩院的地");????????
????}

????public?boolean?isYijinjing()?{
????????//?星期三的時(shí)候小二和尚要練易筋經(jīng)
????????return?false;
????}
}

小三類的代碼修改如下所示：
public?class?Xiaosan?implements?Heshang?{

????@Override
????public?void?saodi()?{
????????System.out.println("小三我在掃達(dá)摩院的地");????????
????}
}

老方類的代碼如下所示：
public?class?Laofang?{
????public?static?Heshang?getSaodiseng()?{
????????Xiaoer?xiaoer?=?new?Xiaoer();
????????if?(xiaoer.isYijinjing())?{
????????????return?new?Xiaosan();
????????}
????????return?xiaoer;
????}
}

如果老方確認(rèn)小二和尚在練易筋經(jīng)，就叫小三和尚。

老王類的代碼修改如下所示：
public?class?Laowang?{
????public?void?mingling()?{
????????Laofang.getSaodiseng().saodi();
????}
}

測(cè)試類的代碼不改變，如下所示：
public?class?Test?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Laowang?laowang?=?new?Laowang();
????????laowang.mingling();
????}

}

老王現(xiàn)在是不是省心多了，他只管下命令，該叫誰去掃達(dá)摩院的地由他師弟老方去負(fù)責(zé)。

我們替老王想的這個(gè)辦法就叫控制反轉(zhuǎn)（Inversion of Control，縮寫為 IoC），它不是一種技術(shù)，而是一種思想——指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)出松耦合的程序。

控制反轉(zhuǎn)從詞義上可以拆分為“控制”和“反轉(zhuǎn)”，說到控制，就必須找出主語和賓語，誰控制了誰；說到反轉(zhuǎn)，就必須知道正轉(zhuǎn)是什么。

你看，在緊耦合的情況下，老王下命令的時(shí)候自己要通過 new
關(guān)鍵字創(chuàng)建依賴的對(duì)象（小二和尚或者小三和尚）；而控制反轉(zhuǎn)后，老王要找的掃地和尚由他師弟老方負(fù)責(zé)，也就是說控制權(quán)交給了老方，是不是反轉(zhuǎn)了呢？

03、依賴注入

依賴注入（Dependency Injection，簡(jiǎn)稱 DI）是實(shí)現(xiàn)控制反轉(zhuǎn)的主要方式：在類 A 的實(shí)例創(chuàng)建過程中就創(chuàng)建了依賴的 B
對(duì)象，通過類型或名稱來判斷將不同的對(duì)象注入到不同的屬性中。大概有 3 種具體的實(shí)現(xiàn)形式：

1）基于構(gòu)造函數(shù)。實(shí)現(xiàn)特定參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，在新建對(duì)象時(shí)傳入所依賴類型的對(duì)象。

老王類的代碼修改如下所示：
public?class?Laowang?{
????private?Heshang?saodiseng;

????public?Laowang(Heshang?saodiseng)?{
????????this.saodiseng?=?saodiseng;
????}
????public?void?mingling()?{
???????this.saodiseng.saodi();
????}
}

測(cè)試類的代碼修改如下所示：
public?class?Test?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Laowang?laowang?=?new?Laowang(new?Xiaosan());
????????laowang.mingling();
????}

}

這時(shí)候，控制權(quán)掌握在測(cè)試類的手里，它決定派小二和尚還是小三和尚去執(zhí)行老王的掃地命令。

2）基于 set 方法。實(shí)現(xiàn)特定屬性的 public set 方法，讓外部容器調(diào)用傳入所依賴類型的對(duì)象。

老王類的代碼修改如下所示：
public?class?Laowang?{
????private?Heshang?saodiseng;

????public?Heshang?getSaodiseng()?{
????????return?saodiseng;
????}

????public?void?setSaodiseng(Heshang?saodiseng)?{
????????this.saodiseng?=?saodiseng;
????}

????public?void?mingling()?{
???????this.getSaodiseng().saodi();
????}
}

測(cè)試類的代碼修改如下所示：
public?class?Test?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Laowang?laowang?=?new?Laowang();
????????Xiaosan?xiaosan?=?new?Xiaosan();
????????laowang.setSaodiseng(xiaosan);
????????laowang.mingling();
????}

}

這時(shí)候，控制權(quán)仍然掌握在測(cè)試類的手里，它決定派小二和尚還是小三和尚去執(zhí)行老王的掃地命令。

3）基于接口。實(shí)現(xiàn)特定接口以供外部容器注入所依賴類型的對(duì)象，這種做法比較構(gòu)造函數(shù)和 set 方法更為復(fù)雜，這里就此略過。

可能有人會(huì)把控制反轉(zhuǎn)等同于依賴注入，但實(shí)際上它們有著本質(zhì)上的不同：控制反轉(zhuǎn)是一種思想，而依賴注入是實(shí)現(xiàn)控制反轉(zhuǎn)的一種形式。

04、Spring 框架

當(dāng)我們搞清楚控制反轉(zhuǎn)和依賴注入的概念后，就可以順帶了解一下大名鼎鼎的 Spring 框架?？刂品崔D(zhuǎn)是 Spring 框架的核心，貫穿始終。Spring
中依賴注入有兩種實(shí)現(xiàn)方式：set 方式（傳值方式）和構(gòu)造器方式（引用方式）。

首先，我們需要在 pom.xml 文件中加入 Spring 的依賴項(xiàng)，代碼如下所示：
<dependency>
????<groupId>org.springframework</groupId>
????<artifactId>spring-context-support</artifactId>
????<version>4.3.2.RELEASE</version>
</dependency>

其次，我們將 Laowang 類修改為如下內(nèi)容：
public?class?Laowang?{
????private?Heshang?saodiseng;

????public?Laowang(Heshang?saodiseng)?{
????????this.saodiseng?=?saodiseng;
????}
????public?void?mingling()?{
???????this.saodiseng.saodi();
????}
}

然后，我們創(chuàng)建一個(gè) Spring 的配置文件 application.xml，內(nèi)容如下所示：
<?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="laowang"?class="com.cmower.java_demo.ioc.Laowang">
????<constructor-arg?ref="saodiseng"?/>
??</bean>

??<bean?id="saodiseng"?class="com.cmower.java_demo.ioc.Xiaosan"?/>

</beans>

通過 元素配置了兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)老王主持，一個(gè)小三和尚，使用 元素將小三和尚作為老王主持的構(gòu)造參數(shù)。

準(zhǔn)備工作完成以后，我們來測(cè)試一下，代碼示例如下：
public?class?Test?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????ApplicationContext?context?=?new?ClassPathXmlApplicationContext(
"application.xml");
????????Laowang?laowang?=?(Laowang)?context.getBean("laowang");
????????laowang.mingling();
????}

}

你看，我們將控制權(quán)交給了 IoC 框架 Spring，這樣也可以完美的解決代碼耦合度較緊的問題。

05、最后

總結(jié)一下：

1）控制反轉(zhuǎn)是一種在軟件工程中解耦合的思想，把控制權(quán)交給了第三方，在運(yùn)行的時(shí)候由第三方?jīng)Q定將具體的依賴對(duì)象“注入”到調(diào)用類的對(duì)象中。

2）依賴注入可以作為控制反轉(zhuǎn)的一種實(shí)現(xiàn)方式，將實(shí)例變量傳入到一個(gè)對(duì)象中去。

3）通過 IoC 框架，類 A 依賴類 B 的強(qiáng)耦合關(guān)系可以在運(yùn)行時(shí)通過容器建立，也就是說把創(chuàng)建 B 實(shí)例的工作移交給容器，類 A 只管使用就可以。

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