Sping基础篇----掌握Sping的控制反转/依赖注入的概念【实战案例总结】

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作为一名对技术充满热情的学习者，我一直以来都深刻地体会到知识的广度和深度。在这个不断演变的数字时代，我远非专家，而是一位不断追求进步的旅行者。通过这篇博客，我想分享我在某个领域的学习经验，与大家共同探讨、共同成长。请大家以开放的心态阅读，相信你们也会在这段知识之旅中找到启示。

文章目录

前言
一、什么是Spring?
二、控制反转（IoC）和依赖注入（DI）
三、依赖注入的实现方式有哪些？
四、Spring核心容器
五、实战案例

前言

本节我们来学习Sping是什么样的一个框架,介绍Spring框架支持包和相关文件的获取方式,并介绍其目录结构,学习这些知识是为使用Spring框架打好基础.

一、什么是Spring?

Java Spring，通常指的是Spring Framework，这是一个开放源代码的Java平台，广泛用于创建各种Java应用程序，尤其是企业级应用程序。Spring Framework是一个轻量级的控制反转（IoC）和面向切面的容器框架。

Spring Framework旨在简化Java开发，特别是通过以下方面：

依赖注入（DI）：它允许你通过依赖注入的方式减少组件之间的耦合，组件不需要自己寻找或创建它们依赖的其他组件，而是由Spring容器注入所需要的组件。
面向切面编程（AOP）：支持面向切面编程，可以将如安全、事务和日志等横切关注点与业务逻辑分离，提高代码的可维护性和可重用性。
抽象和事务管理：Spring提供了一整套事务管理接口，可以让你透明地进行声明式事务管理。
MVC框架：Spring自带了一个MVC框架，用于创建Web应用程序。它是分层架构的并且集成了多种技术，如JSP、Freemarker、Velocity等。
各种辅助支持：Spring Framework提供了对JDBC、JPA、JMS、邮件发送等各种企业服务的抽象，这样开发者可以更容易地整合和使用这些技术。

总之，Spring Framework为Java开发者提供了一个全面的编程和配置模型，大大简化了Java应用的开发、部署和管理过程。此框架因其灵活性、强大的社区支持和不断的迭代更新而受到开发者的喜爱。随着时间的推移，Spring已经发展成一个全面的生态系统，包括Spring Boot、Spring Cloud等多个项目，都是为更快捷、更简单地开发分布式系统而设计的。

二、控制反转（IoC）和依赖注入（DI）

控制反转（IoC）和依赖注入（DI）是编程中用于实现解耦合（decoupling）的两个重要概念，它们通常在Spring Framework中得到广泛应用。

控制反转（IoC） 是一种设计原则，在这种设计中，对象的控制权从程序代码转移给一个容器或框架。传统的程序设计中，组件间的依赖关系通常由组件自己在内部控制和管理。而在IoC下，这种依赖关系的建立由外部容器控制。这意味着程序中的对象不需要自己创建或管理它们的依赖关系，这些都由IoC容器来处理。控制反转使得代码的管理更加容易，也使得应用程序更加模块化。

IoC可以通过多种方式实现，依赖注入只是实现IoC的手段之一。

依赖注入（DI） 是实现IoC的一种技术。DI的核心理念是，一个对象不应该负责创建或查找它依赖的对象。相反，这些依赖应当由外部通过某种方式提供给对象（即“注入”），常见的注入方式有构造器注入、设值器注入（setter injection）或接口注入。

依赖注入的好处包括但不限于：

降低耦合度：组件之间不直接创建彼此的实例，减少了耦合度，使得代码更容易修改和扩展。
增强模块化：每个组件都可以独立于其他组件被开发和测试。
提高测试性：依赖注入使得单元测试更易于执行，因为可以轻松地为一个组件注入测试期间所需的特定依赖。

在Spring框架中，IoC容器负责实例化、配置和组装对象，依赖注入是Spring实现这些任务的方式。Spring提供了基于XML配置文件和基于注解的两种主要的DI实现方式。通过使用Spring IoC容器，开发者可以更专注于业务逻辑的实现，而将对象生命周期管理和依赖关系的维护交给框架来处理。

三、依赖注入的实现方式有哪些？

依赖注入（Dependency Injection，简称DI）可以通过几种不同的方式实现。在Spring框架中，主要的实现方式包括：

构造器注入（Constructor Injection）：
在这种方式中，依赖项作为参数传递给构造器。当创建一个类的新实例时，Spring IoC容器调用包含依赖项的构造器，将所需的依赖项注入到类中。
```
public class ExampleService {private final Dependency dependency;public ExampleService(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
设值器注入（Setter Injection）：
该方式通过类的设值器方法（setter methods）注入依赖项。这允许依赖项在对象被构造之后、被使用之前的任意时间点被注入。
```
public class ExampleService {private Dependency dependency;public void setDependency(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
字段注入（Field Injection）：
通过在类的字段上直接设置依赖项来实现依赖注入。Spring框架通过反射机制来实现这一点，通常与@Autowired注解一同使用。
```
public class ExampleService {@Autowiredprivate Dependency dependency;
}
```
方法注入（Method Injection）：
类似setter注入，但它可以是任何方法，而不仅仅是传统的setter方法。在某个方法的参数中声明依赖项，让Spring调用该方法并传入必要的参数。
```
public class ExampleService {private Dependency dependency;@Autowiredpublic void prepare(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
查找方法注入（Lookup Method Injection）：
这是一种特殊情况，主要用于当我们需要在单例bean中注入一个原型bean时。
接口注入（Interface Injection）：
这是一种更少见的依赖注入方式，其中一个组件（如一个类）提供一个接口，该接口用来注入依赖。

构造器注入和设值器（setter）注入是最为常见的依赖注入方式。构造器注入是更加不可变和避免了“部分构建”的对象，而设值器注入允许更多的灵活性，如可选和更改的依赖。字段注入简单但不推荐用于关键业务逻辑，因为它可能导致难以跟踪的依赖和困难的单元测试编写。考虑到这些约束，在选择注入方法时，应当根据具体情况和需求进行决策。

四、Spring核心容器

Spring 核心容器是Spring框架的基础部分，它提供了用于构建整个框架的基本功能。核心容器由几个主要的组建构成，主要负责管理对象（称为Bean）的生命周期和依赖注入。

Spring核心容器主要由以下四个模块组成：

Spring Core（核心容器）：这是框架的基础部分，提供了控制反转（IoC）和依赖注入（DI）的特性。在这里，BeanFactory是最主要的接口，它是一个先进的配置机制，能够管理任意类型的对象。
Spring Context（应用上下文）：它建立在Spring Core基础之上，能够访问Spring的核心功能。ApplicationContext接口是Context模块的焦点。它提供了比BeanFactory更丰富的功能，是BeanFactory的一个超集，能够支持国际化、事件传播、资源加载以及透明的创建上下文（如Web应用程序环境）。
Spring AOP（面向切面编程）：该模块提供了面向切面编程的实现，允许定义方法拦截和切点，从而实现解耦功能。这可以用来实现如事务管理和日志等跨越多个点的横切关注点。
Spring Expression Language（SpEL）：SpEL是一种强大的表达式语言，它支持在运行时查询和操作对象图。它可以用来动态查询对象图的状态或在对象图中进行配置。

Spring核心容器不仅负责IoC和DI，也提供了各种企业级应用服务的支持。利用核心容器，开发者可以定义对象的创建方式、装配它们的线索、配置它们的生命周期，以及管理它们的整个生命周期。

在核心容器之上，Spring框架还包括了数据访问/集成、Web、消息传递以及其他模块，这些模块构成了Spring的全面编程和配置模型。

五、实战案例

假设我们要创建一个简单的在线图书商店应用程序，我们将使用Spring框架来展示控制反转（IoC），依赖注入（DI），以及如何通过Spring核心容器来组织应用程序组件。

项目需求简述：

用户能够浏览图书。
用户可以将图书添加到购物车。
用户可以进行结算。

实施步骤和概念应用：

设置工程环境：
- 创建Maven或Gradle项目，并在项目的pom.xml或build.gradle文件中添加Spring相关依赖。

定义实体与组件（IoC and DI）：

创建图书(Book)、购物车(ShoppingCart)和订单(Order)实体。

public class Book {private String title;private String author;private BigDecimal price;// Getters and Setters ...
}public class ShoppingCart {private List<Book> books = new ArrayList<>();public void addBook(Book book) {books.add(book);}// Getters ...
}public class Order {private ShoppingCart cart;private Date creationDate;// Constructors, Getters and Setters ...
}

创建服务接口比如BookService，ShoppingCartService，以及OrderService并提供实现。

public interface BookService {List<Book> findAllBooks();Book findBookById(String id);
}@Service
public class BookServiceImpl implements BookService {// Injection of book repository to access books// Implementing methods...
}@Service
public class ShoppingCartService {// Methods for cart management...
}@Service
public class OrderService {// Methods for order processing...
}

配置Spring Beans（XML/Annotation-based Configuration）：

使用XML文件或注解来配置实体和服务类作为Spring beans。

@Service
public class ShoppingCartService {private final ShoppingCart cart;@Autowiredpublic ShoppingCartService(ShoppingCart cart) {this.cart = cart;}// ...
}

使用Spring MVC构建Web界面：

创建Controller以实现用户与应用交互，如浏览图书、添加图书到购物车等功能。

@Controller
public class BookController {private final BookService bookService;private final ShoppingCartService cartService;@Autowiredpublic BookController(BookService bookService, ShoppingCartService cartService) {this.bookService = bookService;this.cartService = cartService;}// RequestMapping methods...
}

配置和启动Spring ApplicationContext：
- 根据选择的配置方式，设置ApplicationContext，可能是通过XML配置文件或通过使用@Configuration注解的Java配置类。
- 启动Spring应用程序，ApplicationContext会负责初始化所有的Bean，注入依赖，并处理应用的生命周期。

应用AOP进行事务管理：

用Spring AOP模块来声明式地管理事务，确保当发生错误时，系统能够回滚到稳定状态。

@Service
@Transactional
public class OrderServiceImpl implements OrderService {// Methods for order service that require transactional context...
}

通过这个案例，我们展示了使用Spring框架可以将应用切分为不同的组件和服务，通过IoC和DI简化组件间的依赖和互操作。Spring的核心容器来管理这些组件的生命周期、依赖关系和配置。同时，利用Spring AOP来处理横切关注点，如声明式事务管理。这样的设计使得应用程序更加模块化，易于测试和维护。