Spring IoC是如何进行依赖注入的

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依赖注入(DI)

DI(Dependency Injection),Spring IoC 不是一种技术,而是一种思想,通过这种思想,能够指导我们设计出松耦合的程序代码。而Spring IoC这个思想的作用体现在两个方面,一是如何将Bean装配到容器中去以及如何从容器中获取Bean,二是如何解决Bean之间的依赖关系,换句话说,就是如果由IoC容器来管理依赖关系,当一个Bean需要依赖另外一个Bean时,IoC容器如何实现这样的依赖关系。

解决Spring中Bean之间的依赖的实现方式,在Spring的概念中就被称之为依赖注入(Dependency Injection,DI)。普遍认为的Spring依赖注入的实现方式有三种:构造方法注入、setter方法注入、注解注入。但,就我而言,我认为应该划分为两种形式——基于XML注入和基于注解注入,然后再细分为下面的形式:

基于XML的注入方式是我们最先学习和使用的方式,也是最熟悉的方式,就简单的做个介绍,举个例子。

  • 通过构造方法注入
public class UserServiceImpl implements UserService {
    
    private UserDao userDao;
    
    public UserServiceImpl(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
    
    /**继承自UserService的方法**/
}

首先定义一个服务层UserServiceImpl,然后在其内部增加对dao层的引用userDao

接下来就是添加一个构造方法public UserServiceImpl(UserDao userDao)以待Spring通过这个方法为userDao注入实例。

<!--注册userDao-->
<bean id="userDao" class="com.klasdq.sb.c1.di.dao.impl.UserDaoImpl"></bean>

<!--注册userService 并注入userDao-->
<bean id="userService" class="com.klasdq.sb.c1.di.service.impl.UserServiceImpl">
        <constructor-arg name="userDao" ref="userDao"></constructor-arg>
</bean>

最后在Spring XML配置文件中注入相应的bean实例。

通过构造方法的注入,必须要注入类中具有对应的构造方法,若没有对应的构造方法,会出现报错。

  • 通过setter方法注入

修改UserServiceImpl.java为:

public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao;
    
    public void setUserDao(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
    
    /**继承自UserService的方法**/
}

再修改XML文件内容为:

<!--注册userDao-->
<bean id="userDao" class="com.klasdq.sb.c1.di.dao.impl.UserDaoImpl"></bean>

<!--注册userService 并注入userDao-->
<bean id="userService" class="com.klasdq.sb.c1.di.service.impl.UserServiceImpl">
        <property name="userDao" ref="userDao"></property>
</bean>

这两种方式的区别在于,一、UserServiceImpl.java可以不用添加构造方法,但是必须存在一个无参构造方法(如public UserServiceImpl(),示例里面没写,是因为java默认会提供一个无参构造方法)以供Spring 容器注册生成Bean(如userService)。二、XML文件中,采用构造方法注入时,需要使用<constructor-arg ></constructor-arg>这对标签;而在setter方法注入时,使用<property ></property>标签。

在XML注入过程中,除了使用ref=""引用之外,还可以使用value=""设定具体的值,其效果和使用注解@Value差不多。

基于注解的依赖注入

@Autowired
  • 源码
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR,
         ElementType.METHOD,
         ElementType.PARAMETER,
         ElementType.FIELD,
         ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
    boolean required() default true;
}

@Autowired是基于注解的依赖注入的关键点,它的源码非常简单,只有一个参数request(),这个参数的作用是标识注入Bean是否一定要注入,也就是说,在Spring容器没有找到相应Bean时,如果其值为true,就会报出异常;如果其值为false,就不会出现异常,但在使用过程中,如果容器一直不对Bean进行注入,那么有可能出现空指针异常。

另外一点就是,源码当中的@Target所包含的参数正好就是基于注解的依赖注入的注入方式种类,@Target决定了@Autowired能够标注在哪些类型上面。

  • 通过构造方法注入
@Service("userService")
public class UserServiceImpl implements UserService {
    
    private UserDao userDao;
    
    @Autowired
    public UserServiceImpl(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
    /**继承自UserService的方法**/
}

根据开发文档的说法,这种只有一个构造方法的情况,自Spring4.3以后,就不再需要添加 @Autowired标注,也可以。但是,如果有多个构造方法时,是必须要对其中一个方法标注 @Autowired,不然Spring会报出异常。

  • 通过setter方法注入
@Service("userService")
public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao;

	@Autowired
    public void setUserDao(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
    /**继承自UserService的方法**/
}
  • 通过字段注入
@Service("userService")
public class UserServiceImpl implements UserService {

	@Autowired
    private UserDao userDao;
    
    /**继承自UserService的方法**/
}
  • 通过方法入参注入

上面三种注入方式,都是比较熟悉的就不再多做阐述了。重点说一下参数注入,其实方法入参注入方式感觉上是和构造方法、setter方法注入形式差不多,相当于将构造方法、setter方法上的注解@Autowired放到入参的位置。说起来可能有些抽象,直接看例子:

@Component
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    //简单返回一个User,模拟数据库查找过程
    @Override
    public User getUser(Long id, String name){
        User user = new User();
        user.setId(id);
        user.setName(name);
        user.setAccount("12345678911");
        user.setPassword("******");
        user.setOtherInfo("this is a test account");
        return user;
    }
}
//UserService类
@Service("userService")
public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao;
   
   public UserServiceImpl(@Autowired UserDao userDao,
                          @Autowired User user) {
       System.out.println("UserServiceImpl: "+user);
       this.userDao = userDao;
   }
    
    @Override
    public User getUser(Long id, String name){
        return userDao.getUser(id,name);
    }
}
//简单的配置类
//作用就是为标有@Componet(@Service也算)注解的类 生成Bean
//同时 为@Autowired标识下的Bean(对象) 注入实例
@Configuration
@ComponentScan
public class DIConfig {
    
    //用于Service类中入参user的注入
    @Bean
    public User getUser(){
        User u = new User();
        u.setName("user inject into service");
        return u;
    }
}
//测试类
//注意:使用JUnit4测试时,如果需要使用@Autowired注入那么必须添加
//@RunWith	标注使用Spring方式启动(或者SpringBootRunner)
//@ContextConfiguration  扫描配置类
@RunWith(SpringRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = DIConfig.class)
public class DITest {

    //如果不添加测试类上两个注解,会注入失败
    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    public void testAutowired(){ System.out.println(userService.getUser(1L,"name"));
    }
}

运行测试方法之后就得到以下结果:

public UserServiceImpl(@Autowired UserDao userDao,@Autowired User user) 中的输出结果:

public void testAutowired()测试方法中的输出结果:

注意这里public UserServiceImpl(@Autowired UserDao userDao,@Autowired User user)的入参:

myBatis源码解析-数据源篇(3)

userDaoUserServiceImpl的字段,但user不是。也就是说,我们可以在构造方法中添加任意参数,只要是我们需要的,不一定要求该参数是类中属性字段。

此外还有需要注意的是,这里所说的方法,不是任意的方法,而是构造方法或setter方法,这种public void initService(@Autowired UserDao userDao)自定义的方法是无法完成注入的。

@Primary 和 @Qualifier

在上面的例子中,我们注入使用到的bean,都只是容器中只有一个Bean实例的情况。那么当容器当中出现多个同类型的Bean时,如何处理呢?

修改配置类代码如下:

@Configuration
@ComponentScan
public class DIConfig {

    @Bean
    public User getUser(){
        User u = new User();
        u.setName("this is user");
        return u;
    }

    @Bean
    public User getUser2(){
        User u = new User();
        u.setName("this is user2");
        return u;
    }
}

修改测试类:

@RunWith(SpringRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = DIConfig.class)
public class DITest {
    
    @Autowired
    private User user;

    @Test
    public void testAutowiredPriamry(){
        System.out.println(user);
    }
}

当不做其他处理时,结果为:

因为有两个User Bean(getUser , getUser2 ,@Bean未注明的情况下,默认方法名为Bean Name)的存在,所以Spring无法确定使用那个进行注入。

修改方式:

  • @Bean中设置name,如@Bean(name="user"),当名字能够匹配上private User user;时,也能完成注入。
  • private User user改写成getUsergetUser2任意一个,也能完成注入。道理和上面一样,Spring首先会按照type进行匹配,如果无法匹配,再按照名字匹配,都匹配不上时,自然抛出异常。

除此之外呢,Spring为我们提供了两个注解来消除依赖注入时的歧义问题。

  • @Primary
@Target({ElementType.TYPE,	// 类、接口、枚举类型
         ElementType.METHOD})// 方法
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Primary {
}

@Primary是一个设定相同类型Bean优先级的注解,也就是说,一旦在某个类型上添加@Priamry,当注入时,没有明确指定Bean时,就会注入被@Priamry标识的Bean。

@Configuration
@ComponentScan
public class DIConfig {

    @Primary
    @Bean
    public User getUser(){
        User u = new User();
        u.setName("this is user");
        return u;
    }

    @Bean
    public User getUser2(){
        User u = new User();
        u.setName("this is user2");
        return u;
    }
}

比如上面这样,在getUser()上添加相应注解,测试方法也能正常运行。

但是这种方法的问题就在于@Priamry可以用在很多类上,如果同一类型有多个Bean被标注了@Primary,那么@Priamry就失去了应有的效果。

  • @Qualifier

因此,Spring又提供了@Qualifier这个注解,直接标注在@Autowired注入的Bean上,为其明确指定注入某个Bean。

@Target({ElementType.FIELD, 
         ElementType.METHOD, 
         ElementType.PARAMETER, 
         ElementType.TYPE, 
         ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Qualifier {
    String value() default "";
}

@Qualifier可以出现任何@Autowired能够出现的地方,与之配套使用。比如下面这样:

@RunWith(SpringRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = DIConfig.class)
public class DITest { 

    //直接指定使用getUser2进行注入
    @Autowired
    @Qualifier("getUser2")
    private User user;

    @Test
    public void testAutowiredPriamry(){
        System.out.println(user);
    }
}

这两种注解都可以消除歧义,推荐使用@Bean(name="xxx")和@Qualifier(value="xxx")组合使用的方式`。但是如果开发环境中没有歧义的存在,自然也就不需要使用这些了。

当然,上面只是对于@Autowired一些常用介绍,如果想要了解更多,可以查看Annotation-based Container Configuration。这个参考文档当中有着更加详细、丰富的介绍。

总结

总得来说,Spring是如何实现IoC的呢?首先,Spring提供了一个获取和管理Bean的IoC容器。然后,再提供了一套依赖注入的机制去帮助IoC容器更好地管理各个Bean之间的依赖关系,从而更好地实现IoC的思想。一个Bean不可能完全脱离其他Bean的依赖关系而独立存在,当一个Bean需要其他Bean的引入才能初始化时,就需要依赖注入这个机制。

举例来说,假如存在一个A类想要去调用B接口的方法或者说需要B接口的一个实例。

传统的程序流程是,使用一个C类实现B接口,然后A类创建一个C类的实例,从而调用其方法。

在Spring的依赖注入过程中就变成了,A类只需要在自己的内部添加一个注入接口(广义上的接口,不是interface这个接口),这个接口可以是构造方法,也可以是setter方法或者说其他形式;同时添加一个对B接口的引用(private B b;)。

当真正需要生成A类的实例时,Spring IoC容器根据A类提供的接口,为其注入相应的Bean,而这个Bean可以是C类(class C implements B{}),也可以D类(class D implements B{})等等;具体是谁,根据Bean的装配策略和IoC容器中的Bean来确定,不再由开发人员管理。

公众号:良许Linux

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Spring IoC是如何进行依赖注入的
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