Spring学习01:控制反转(IOC)与依赖注入(DI)

程序的耦合和解耦

• 耦合: 程序间的依赖关系.在开发中,应该做到解决编译期依赖,即编译期不依赖,运行时才依赖.
• 解耦的思路: 使用反射来创建对象,而避免使用new关键字,并通过读取配置文件来获取要创建的对象全限定类名.

下面以两个例子来说明如何解耦.

解耦实例1: JDBC驱动注册

JDBC操作中注册驱动时,我们不使用DriverManager的register方法,而采用Class.forName("驱动类全类名")的方式.

public static void main(String[] args) throws SQLException, ClassNotFoundException {
	//注册驱动的两种方式
	// 1. 创建驱动类的实例 
	//DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());
	// 2. 通过反射加载驱动类
	Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");		// 实际开发中此类名从properties文件中读取
	
	//...后续操作
}

查看com.mysql.jdbc.Driver类的源码如下,在类加载和初始化时,会执行static代码块中的部分,也就是说加载类的时候就自动注册驱动了.

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {

	static {
	    try {
	        java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());	// 类初始化时执行注册动作
	    } catch (SQLException E) {
	        throw new RuntimeException("Can't register driver!");
	    }
	}

    public Driver() throws SQLException {
    // Required for Class.forName().newInstance()
    }
}

即使驱动类不存在,在编译时也不会报错,解决了编译器依赖.

解耦实例2: UI层,Service层,Dao层的调用

在Web项目中,UI层,Service层,Dao层之间有着前后调用的关系.

public class MyServiceImpl implements IMyService {

    private IMyDao myDao = new MyDaoImpl();	// 业务层要调用持久层的接口和实现类

    public void myService(){
        myDao.serviceProcess();
    }
}

业务层依赖持久层的接口和实现类,若编译时不存在没有持久层实现类,则编译将不能通过,这构成了编译期依赖

解决耦合的思路: 工厂模式解耦

在实际开发中可以把三层的对象的全类名都使用配置文件保存起来,当启动服务器应用加载的时候,创建这些对象的实例并保存在容器中. 在获取对象时,不使用new的方式,而是直接从容器中获取,这就是工厂设计模式.

使用springIOC解决程序耦合

简单实例

1. 准备工作: 创建MAVEN项目,并准备三层接口类和实现类
   创建maven项目,配置其pom.xml如下:

   
   <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
            xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
            xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
       <modelVersion>4.0.0modelVersion>
   
       <groupId>cn.maoritiangroupId>
       <artifactId>learnspringartifactId>
       <version>1.0-SNAPSHOTversion>
   
       <dependencies>
       	
           <dependency>
               <groupId>org.springframeworkgroupId>
               <artifactId>spring-contextartifactId>
               <version>5.0.2.RELEASEversion>
           dependency>
       dependencies>
   
   project>
   

   创建三层接口类和实现类的结构如下,模拟一个保存账户的服务.
   

2. 配置bean: 在类的根路径下的resource目录下创建bean.xml文件,把对象的创建交给spring来管理.
   每个标签对应一个类,其class属性为该类的全类名,id属性为该类的id,在spring配置中,通过id获取类的对象.

    
    <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="accountService" class="com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl">bean>
        <bean id="accountDao" class="com.itheima.dao.impl.AccountDaoImpl">bean>
    beans>
   

3. 在表现层文件Client.java中通过容器创建对象.通过核心容器的getBean()方法获取具体对象.

   public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            // 获取核心容器对象
            ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
            // 根据id获取Bean对象
            IAccountService as  = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
            
            // 执行as的具体方法
            // ...
        }
    }
   
   

   我们常用的容器有三种: ClassPathXmlApplicationContext,FileSystemXmlApplicationContext,AnnotationConfigApplicationContext.

   • ClassPathXmlApplicationContext: 它是从类的根路径下加载配置文件
   • FileSystemXmlApplicationContext: 它是从磁盘路径上加载配置文件
   • AnnotationConfigApplicationContext: 读取注解创建容器

   

使用XML配置文件实现IOC

使用配置文件实现IOC,要将托管给spring的类写进bean.xml配置文件中.

bean标签

• 作用: 配置托管给spring的对象,默认情况下调用类的无参构造函数,若果没有无参构造函数则不能创建成功
• 属性:
  1. id: 指定对象在容器中的标识,将其作为参数传入getBean()方法可以获取获取对应对象.
  2. class: 指定类的全类名,默认情况下调用无参构造函数
  3. scope: 指定对象的作用范围,可选值如下
     • singleton: 单例对象,默认值
     • prototype: 多例对象
     • request: 将对象存入到web项目的request域中
     • session: 将对象存入到web项目的session域中
     • global session: 将对象存入到web项目集群的session域中,若不存在集群,则global session相当于session
  4. init-method：指定类中的初始化方法名称,在对象创建成功之后执行
  5. destroy-method：指定类中销毁方法名称,对prototype多例对象没有作用,因为多利对象的销毁时机不受容器控制

bean的作用范围和生命周期

1. 单例对象: scope="singleton"
   • 作用范围: 每个应用只有一个该对象的实例,它的作用范围就是整个应用
   • 生命周期: 单例对象的创建与销毁 和 容器的创建与销毁时机一致
     • 对象出生: 当应用加载,创建容器时,对象就被创建
     • 对象活着: 只要容器存在,对象一直活着
     • 对象死亡: 当应用卸载,销毁容器时,对象就被销毁
2. 多例对象: scope="prototype"
   • 作用范围: 每次访问对象时,都会重新创建对象实例.
   • 生命周期: 多例对象的创建与销毁时机不受容器控制
     • 对象出生: 当使用对象时,创建新的对象实例
     • 对象活着: 只要对象在使用中,就一直活着
     • 对象死亡: 当对象长时间不用时,被 java 的垃圾回收器回收了

实例化 Bean 的三种方式

1. 使用默认无参构造函数创建对象: 默认情况下会根据默认无参构造函数来创建类对象,若Bean类中没有默认无参构造函数,将会创建失败.

   <bean id="accountService" 
   	class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl">bean>
   

2. 使用静态工厂的方法创建对象:

   创建静态工厂如下:

   // 静态工厂,其静态方法用于创建对象
   public class StaticFactory {
   	public static IAccountService createAccountService(){
   		return new AccountServiceImpl();
   	}
   }
   

   使用StaticFactory类中的静态方法createAccountService创建对象,涉及到标签的属性:

   1. id属性: 指定对象在容器中的标识,用于从容器中获取对象
   2. class属性: 指定静态工厂的全类名
   3. factory-method属性: 指定生产对象的静态方法

   <bean id="accountService"
   	class="cn.maoritian.factory.StaticFactory"
   	factory-method="createAccountService">bean>
   

   其实,类的构造函数也是静态方法,因此默认无参构造函数也可以看作一种静态工厂方法

3. 使用实例工厂的方法创建对象

   创建实例工厂如下:

   public class InstanceFactory {
   	public IAccountService createAccountService(){
   		return new AccountServiceImpl();
   	}
   }
   

   先创建实例工厂对象instanceFactory,通过调用其createAccountService()方法创建对象,涉及到标签的属性:

   1. factory-bean属性: 指定实例工厂的id
   2. factory-method属性: 指定实例工厂中生产对象的方法

   <bean id="instancFactory" class="cn.maoritian.factory.InstanceFactory">bean>
   <bean id="accountService"
   	factory-bean="instancFactory"
   	factory-method="createAccountService">bean>
   

依赖注入

依赖注入的概念

依赖注入(Dependency Injection)是spring框架核心ioc的具体实现.

通过控制反转,我们把创建对象托管给了spring,但是代码中不可能消除所有依赖,例如:业务层仍然会调用持久层的方法,因此业务层类中应包含持久化层的实现类对象.
我们等待框架通过配置的方式将持久层对象传入业务层,而不是直接在代码中new某个具体的持久化层实现类,这种方式称为依赖注入.

依赖注入的方法

因为我们是通过反射的方式来创建属性对象的,而不是使用new关键字,因此我们要指定创建出对象各字段的取值.

使用构造函数注入

通过类默认的构造函数来给创建类的字段赋值,相当于调用类的构造方法.

涉及的标签: 用来定义构造函数的参数,其属性可大致分为两类:

1. 寻找要赋值给的字段
   1. index: 指定参数在构造函数参数列表的索引位置
   2. type: 指定参数在构造函数中的数据类型
   3. name: 指定参数在构造函数中的变量名,最常用的属性
2. 指定赋给字段的值
   1. value: 给基本数据类型和String类型赋值
   2. ref: 给其它Bean类型的字段赋值,ref属性的值应为配置文件中配置的Bean的id

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    //如果是经常变化的数据,并不适用于注入的方式
    private String name;
    private Integer age;
    private Date birthday;

    public AccountServiceImpl(String name, Integer age, Date birthday) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    public void saveAccount() {
		System.out.println(name+","+age+","+birthday);
    }
}

<bean id="now" class="java.util.Date" scope="prototype">bean>

<bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl">
	<constructor-arg name="name" value="myname">constructor-arg>
	<constructor-arg name="age" value="18">constructor-arg>
	
	<constructor-arg name="birthday" ref="now">constructor-arg>
bean>

使用set方法注入(更常用)

在类中提供需要注入成员属性的set方法,创建对象只调用要赋值属性的set方法.

涉及的标签: ,用来定义要调用set方法的成员. 其主要属性可大致分为两类:

1. 指定要调用set方法赋值的成员字段
   1. name：要调用set方法赋值的成员字段
2. 指定赋给字段的值
   1. value: 给基本数据类型和String类型赋值
   2. ref: 给其它Bean类型的字段赋值,ref属性的值应为配置文件中配置的Bean的id

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

	private String name;
	private Integer age;
	private Date birthday;

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public void setAge(Integer age) {
		this.age = age;
	}
	public void setBirthday(Date birthday) {
		this.birthday = birthday;
	}

	@Override
	public void saveAccount() {
		System.out.println(name+","+age+","+birthday);
	}
}

<bean id="now" class="java.util.Date" scope="prototype">bean>

<bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl">
	<property name="name" value="myname">property>
	<property name="age" value="21">property>
	
	<property name="birthday" ref="now">property>
bean>

注入集合字段

集合字段及其对应的标签按照集合的结构分为两类: 相同结构的集合标签之间可以互相替换.

1. 只有键的结构:

   1. 数组字段: 标签表示集合,标签表示集合内的成员.
   2. List字段: 标签表示集合,标签表示集合内的成员.
   3. Set字段: 标签表示集合,标签表示集合内的成员.

   其中,,标签之间可以互相替换使用.

2. 键值对的结构:

   1. Map字段: 标签表示集合,标签表示集合内的键值对,其key属性表示键,value属性表示值.
   2. Properties字段: 标签表示集合,标签表示键值对,其key属性表示键,标签内的内容表示值.

   其中,标签之间,,标签之间可以互相替换使用.

下面使用set方法注入各种集合字段

public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
	// 集合字段
	private String[] myArray;
	private List<String> myList;
	private Set<String> mySet;
	private Map<String,String> myMap;
	private Properties myProps;

	// 集合字段的set方法
	public void setMyStrs(String[] myArray) {
		this.myArray = myArray;
	}
	public void setMyList(List<String> myList) {
		this.myList = myList;
	}
	public void setMySet(Set<String> mySet) {
		this.mySet = mySet;
	}
	public void setMyMap(Map<String, String> myMap) {
		this.myMap = myMap;
	}
	public void setMyProps(Properties myProps) {
		this.myProps = myProps;
	}
	
	@Override
	public void saveAccount() {
		System.out.println(Arrays.toString(myArray));
		System.out.println(myList);
		System.out.println(mySet);
		System.out.println(myMap);
		System.out.println(myProps);
	}
}

<bean id="accountService" class="cn.maoritian.service.impl.AccountServiceImpl3">
	<property name="myStrs">
		<array>
			<value>value1value>
			<value>value2value>
			<value>value3value>
		array>
	property>

	<property name="myList">
		<list>
			<value>value1value>
			<value>value2value>
			<value>value3value>
		list>
	property>

	<property name="mySet">
		<set>
			<value>value1value>
			<value>value2value>
			<value>value3value>
		set>
	property>

	<property name="myMap">
		<map>
			<entry key="key1" value="value1">entry>
			<entry key="key2">
				<value>value2value>
			entry>
			
		map>
	property>

	<property name="myProps">
		<props>
			<prop key="key1">value1prop>
			<prop key="key2">value2prop>
		props>
	property>
bean>

使用注解实现IOC

使用注解实现IOC,要将注解写在类的定义中

常用注解

用于创建对象的注解

这些注解的作用相当于bean.xml中的标签

1. @Component: 把当前类对象存入spring容器中,其属性如下:
   • value: 用于指定当前类的id. 不写时默认值是当前类名,且首字母改小写
2. @Controller: 将当前表现层对象存入spring容器中
3. @Service: 将当前业务层对象存入spring容器中
4. @Repository: 将当前持久层对象存入spring容器中

@Controller,@Service,@Repository注解的作用和属性与@Component是一模一样的,可以相互替代,它们的作用是使三层对象的分别更加清晰.

用于注入数据的注解

这些注解的作用相当于bean.xml中的标签.

1. @Autowired: 自动按照成员变量类型注入.
   • 注入过程
     • 当spring容器中有且只有一个对象的类型与要注入的类型相同时,注入该对象.
     • 当spring容器中有多个对象类型与要注入的类型相同时,使用要注入的变量名作为bean的id,在spring 容器查找,找到则注入该对象.找不到则报错.
   • 出现位置: 既可以在变量上,也可以在方法上
   • 细节: 使用注解注入时,set方法可以省略
2. @Qualifier: 在自动按照类型注入的基础之上,再按照bean的id注入.
   • 出现位置: 既可以在变量上,也可以在方法上.注入变量时不能独立使用,必须和@Autowire一起使用; 注入方法时可以独立使用.
   • 属性:
     • value: 指定bean的id
3. @Resource: 直接按照bean的id注入,它可以独立使用.独立使用时相当于同时使用@Autowired和@Qualifier两个注解.
   • 属性:
     • name: 指定bean的id
4. @Value: 注入基本数据类型和String类型数据
   • 属性:
     • value: 用于指定数据的值,可以使用el表达式(${表达式})

用于改变作用范围的注解

这些注解的作用相当于bean.xml中的标签的scope属性.

1. @Scope: 指定bean的作用范围
   • 属性:
     • value: 用于指定作用范围的取值,"singleton","prototype","request","session","globalsession"

和生命周期相关的注解

这些注解的作用相当于bean.xml中的标签的init-method和destroy-method属性

1. @PostConstruct: 用于指定初始化方法
2. @PreDestroy: 用于指定销毁方法

spring的半注解配置和纯注解配置

spring的注解配置可以与xml配置并存,也可以只使用注解配置

半注解配置

在半注解配置下,spring容器仍然使用ClassPathXmlApplicationContext类从xml文件中读取IOC配置,同时在xml文件中告知spring创建容器时要扫描的包.

例如,使用半注解模式时,上述简单实例中的beans.xml内容如下:

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context
        http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    
    <context:component-scan base-package="cn.maoritian">context:component-scan>
beans>

然后将spring注解加在类的定义中.

纯注解配置

在纯注解配置下,我们用配置类替代bean.xml,spring容器使用AnnotationApplicationContext类从spring配置类中读取IOC配置

纯注解配置下的注解

1. @Configuration: 用于指定当前类是一个spring配置类,当创建容器时会从该类上加载注解.获取容器时需要使用AnnotationApplicationContext(有@Configuration注解的类.class).
2. @ComponentScan: 指定spring在初始化容器时要扫描的包,作用和bean.xml 文件中是一样的. 其属性如下:
   • basePackages: 用于指定要扫描的包,是value属性的别名
3. @Bean: 该注解只能写在方法上,表明使用此方法创建一个对象,并放入spring容器,其属性如下:
   • name: 指定此方法创建出的bean对象的id
   • 细节: 使用注解配置方法时,如果方法有参数,Spring框架会到容器中查找有没有可用的bean对象,查找的方式与@Autowired注解时一样的.
4. @PropertySource: 用于加载properties配置文件中的配置.例如配置数据源时,可以把连接数据库的信息写到properties配置文件中,就可以使用此注解指定properties配置文件的位置,其属性如下:
   • value: 用于指定properties文件位置.如果是在类路径下,需要写上"classpath:"
5. @Import: 用于导入其他配置类.当我们使用@Import注解之后,有@Import注解的类就是父配置类,而导入的都是子配置类. 其属性如下:
   • value: 用于指定其他配置类的字节码

实例: 使用纯注解配置实现数据库CRUD

1. 项目结构: 其中包cn.maoritian存放业务代码,包config存放配置类. dao层选用DBUtils和c3p0.
   

2. 包cn.maoritian存放业务代码,其中dao层实现类和service层实现类的代码如下:

   dao层实现类:

   @Repository("accountDao")
   public class AccountDaoImpl implements IAccountDao {
   
       @Autowired	// 自动从spring容器中寻找QueryRunner类型对象注入给runner成员变量
       private QueryRunner runner;		// DBUtil对象,用来执行SQL语句
   
       public List<Account> findAllAccount() {
   		// 功能实现...
       }
   
       public void saveAccount(Account account) {
           // 功能实现...
       }
   
       public void deleteAccount(Integer accountId) {
           // 功能实现...
       }
   }
   

   service层实现类:

   @Service("accountService")
   public class AccountServiceImpl implements IAccountService{
   
       @Autowired	// 自动从spring容器中寻找IAccountDao类型对象注入给accountDao成员变量
       private IAccountDao accountDao;	// dao层对象,用来执行数据持久化操作
   
       public List<Account> findAllAccount() {
   		// 功能实现...
       }
   
       public void saveAccount(Account account) {
           // 功能实现...
       }
   
       public void deleteAccount(Integer accountId) {
           // 功能实现...
       }
   }
   

3. 包config存放配置类,其中配置类代码如下:

   其中SpringConf类为主配置类,内容如下:

   @Configuration					// 说明此类为配置类
   @ComponentScan("cn.maoritian")	// 指定初始化容器时要扫描的包
   @Import(JdbcConfig.class)		// 引入JDBC配置类
   public class SpringConfiguration {
   }
   

   其中JDBCConfig类为JDBC配置类,内容如下:

   @Configuration									// 说明此类为配置类
   @PropertySource("classpath:jdbc.properties")	// 指定配置文件的路径,关键字classpath表示类路径
   public class JdbcConfig {
   
       @Value("${jdbc.driver}")	// 为driver成员属性注入值,使用el表达式
       private String driver;
   
       @Value("${jdbc.url}")		// 为url成员属性注入值,使用el表达式
       private String url;
   
       @Value("${jdbc.username}")	// 为usernamer成员属性注入值,使用el表达式
       private String username;
   
       @Value("${jdbc.password}")	// 为password成员属性注入值,使用el表达式
       private String password;
   
       // 创建DBUtils对象
       @Bean(name="runner")	// 此将函数返回的bean对象存入spring容器中,其id为runner
       @Scope("prototype")		// 说明此bean对象的作用范围为多例模式,以便于多线程访问
       public QueryRunner createQueryRunner(@Qualifier("ds") DataSource dataSource){
   		// 为函数参数datasource注入id为ds的bean对象
           return new QueryRunner(dataSource);
       }
   
       // 创建数据库连接池对象
       @Bean(name="ds")		// 此将函数返回的bean对象存入spring容器中,其id为ds
       public DataSource createDataSource(){
           try {
               ComboPooledDataSource ds = new ComboPooledDataSource();
               ds.setDriverClass(driver);
               ds.setJdbcUrl(url);
               ds.setUser(username);
               ds.setPassword(password);
               return ds;
           }catch (Exception e){
               throw new RuntimeException(e);
           }
       }
   }