第一次了解到控制反转(Inversion of Control)这个概念,是在学习Spring框架的时候。IOC和AOP作为Spring的两大特征,自然是要去好好学学的。而依赖注入(Dependency Injection,简称DI)却使得我困惑了挺久,一直想不明白他们之间的联系。

控制反转

控制反转顾名思义,就是要去反转控制权,那么到底是哪些控制被反转了?在2004年 Martin fowler 大神就提出了

“哪些方面的控制被反转了?”

这个问题,他总结出是依赖对象的获得被反转了。
在单一职责原则的设计下,很少有单独一个对象就能完成的任务。大多数任务都需要复数的对象来协作完成,这样对象与对象之间就有了依赖。一开始对象之间的依赖关系是自己解决的,需要什么对象了就New一个出来用,控制权是在对象本身。但是这样耦合度就非常高,可能某个对象的一点小修改就会引起连锁反应,需要把依赖的对象一路修改过去。

如果依赖对象的获得被反转,具体生成什么依赖对象和什么时候生成都由对象之外的IOC容器来决定。对象只要在用到依赖对象的时候能获取到就可以了,常用的方式有依赖注入和依赖查找(Dependency Lookup)。这样对象与对象之间的耦合就被移除到了对象之外,后续即使有依赖修改也不需要去修改原代码了。

总结一下,控制反转是指把对象的依赖管理从内部转移至外部。

依赖注入

控制反转是把对象之间的依赖关系提到外部去管理,可依赖是提到对象外面了,对象本身还是要用到依赖对象的,这时候就要用到依赖注入了。顾名思义,应用需要把对象所需要的依赖从外部注入进来。可以是通过对象的构造函数传参注入,这种叫做构造器注入(Constructor Injection)。如果是通过JavaBean的属性方法传参注入,就叫做设值方法注入(Setter Injection)。
不管是通过什么方式注入的,如果是我们手动注入的话还是显得太麻烦了。这时候就需要一个容器来帮我们实现这个功能,自动的将对象所需的依赖注入进去,这个容器就是前面提到的IOC容器了。
控制反转和依赖注入的关系也已经清晰了,它们本质上可以说是一样的,只是具体的关注点不同。控制反转的关注点是控制权的转移,而依赖注入则内含了控制反转的意义,明确的描述了依赖对象在外部被管理然后注入到对象中。实现了依赖注入,控制也就反转了。
例子

首先是传统的方式,耦合非常严重。
public class Main {

public static void main(String[] args) {
    OrderService service = new OrderService();
    service.test();
}

}

private OrderDao dao = new OrderDao();

public void test() {
    dao.doSomeThing();
}

}
public class OrderDao {

public void doSomeThing() {
    System.out.println("test");
}

}

接下来是没有使用容器的方式,松耦合了,但是手动注入非常的麻烦。

public class Main {

public static void main(String[] args) {
    Dao dao = new OrderDao();
    OrderService service = new OrderService(dao);
    service.test();
}

}

public interface Dao {

void doSomeThing();

}
public class OrderDao implements Dao {

@Override
public void doSomeThing() {
    System.out.println("test");
}

}
public class OrderService {

private Dao dao;

public OrderService(Dao dao) {
    this.dao = dao;
}

public void test() {
    dao.doSomeThing();
}

}

接下来使用容器造福人类。

// 引导类要放在项目根目录下,也就是在 src 下面
public class Main {

public static void main(String[] args) {
    // 生成容器
    Container container = new Container(Main.class);
    // 获取Bean
    OrderService service = container.getBean(OrderService.class);
    // 调用
    service.test();
}

}br/>@Component
public class OrderService {

@Autowired
private Dao dao;

public void test() {
    dao.doSomeThing();
}

public Dao getDao() {
    return dao;
}

public void setDao(Dao dao) {
    this.dao = dao;
}

}

@Component
public class OrderDao implements Dao {

@Override
public void doSomeThing() {
    System.out.println("test");
}

}
public interface Dao {

void doSomeThing();

}br/>@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
public @interface Component {
br/>}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD,ElementType.METHOD})
public @interface Autowired {
}

public class Container {

private List<String> classPaths = new ArrayList<>();

private String separator;

private Map<Class, Object> components = new HashMap<>();

public Container(Class cls) {
    File file = new File(cls.getResource("").getFile());
    separator = file.getName();
    renderClassPaths(new File(this.getClass().getResource("").getFile()));
    make();
    di();
}

private void make() {
    classPaths.forEach(classPath -> {
        try {
            Class c = Class.forName(classPath);
            // 找到有 @ioc.Component 注解的类并实例化
            if (c.isAnnotationPresent(Component.class)) {
                components.put(c, c.newInstance());
            }
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
}

/**
 * 注入依赖
 */
private void di() {
    components.forEach((aClass, o) -> Arrays.stream(aClass.getDeclaredFields()).forEach(field -> {
        if (field.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
            try {
                String methodName = "set" + field.getType().getName().substring(field.getType().getName().lastIndexOf(".") + 1);
                Method method = aClass.getMethod(methodName, field.getType());
                if (field.getType().isInterface()) {
                    components.keySet().forEach(aClass1 -> {
                        if (Arrays.stream(aClass1.getInterfaces()).anyMatch(aClass2 -> aClass2.equals(field.getType()))) {
                            try {
                                method.invoke(o, components.get(aClass1));
                            } catch (IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    });
                } else {
                    method.invoke(o, components.get(field.getType()));
                }
            } catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }));
}

/**
 * 该方法会得到所有的类,将类的全类名写入到classPaths中
 *
 * @param file 包
 */
private void renderClassPaths(File file) {
    if (file.isDirectory()) {
        File[] files = file.listFiles();
        Arrays.stream(Objects.requireNonNull(files)).forEach(this::renderClassPaths);
    } else {
        if (file.getName().endsWith(".class")) {
            String classPath = file.getPath()
                    .substring(file.getPath().lastIndexOf(separator) + separator.length() + 1)
                    .replace('\\', '.')
                    .replace(".class", "");
            classPaths.add(classPath);
        }
    }
}

public <T> T getBean(Class c) {
    return (T) components.get(c);
}

}

后记

一些概念在脑海里总以为是清晰的,等实际用到或者是写成文字的时候就发现有很多不理解的地方。本文的目的就是梳理下概念,做些记录。这次自己尝试实现了下IOC容器,一开始写就知道自己之前的理解有问题了。好歹是写出了个能用的版本,用来应付文章中的例子。后面可以去参考下Spring的实现,估计能学到不少东西。
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