Spring入门+工厂模式解耦

注:以下内容是参考黑马的spring教程+Spring in Action+个人的一些新见解整合而成的学习笔记。

Spring的概述

先来一波醒目的spring模块图。

Spring入门+工厂模式解耦_第1张图片

Spring这个轻量级的开源框架的创建是用来代替更加重量级的企业级Java技术,以控制反转(Inversion of Control )面向切面编程(Aspect-Oriented Programming)为内核,提供了表现层Spring MVC和持久层Spring JDBC以及业务层事务管理等众多企业级的应用技术,还整合开源世界众多著名的第三方类库,成为使用最多的JavaEE企业应用开源框架。

Spring采取的策略

Spring为了降低Java企业级开发的复杂性,采取的策略:

  1. 基于POJO的轻量级和最小侵入性编程。
  2. 通过依赖注入和面向接口实现松耦合。
  3. 基于切面和惯例进行声明式编程。
  4. 通过切面和模板减少样板代码。

何谓耦合?如何解耦?

我们常说的一句话叫做:高内聚,低耦合,这是软件设计中的圣经。

  • 啥是耦合?耦合指的是对象之间的依赖性,对象间耦合度越高,维护成本越高。

  • 啥是内聚?内聚指的是一个模块内部各个元素的紧密程度,之前学的封装的概念就是为了达到内聚的目标,保证信息隐蔽与局部化。

所以,一句话就是:我们希望同一个模块内的各个元素要高度紧密,但各个模块之间的相互依存度却不要那么紧密。

下面这段是简化版的三层:dao数据库访问层,service业务层,以及模拟的servlet层。

//dao层
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public void insertUser() {
        //省略数据库操作
        System.out.println("插入一条用户记录……");
    }
}
//service层
public class UserServiceImpl implements UserService {
    /**
     *  引入UserDao对象
     */
    private UserDao userDao = new UserDaoImpl();
    @Override
    public void insertUser() {
        userDao.insertUser();
    }
}
//模拟servlet
public class UserServlet {

    /**
     * 引入userService对象
     */
    static UserService userService = new UserServiceImpl();
    public static void main(String[] args) {
        userService.insertUser();
    }
}

可以明显地发现,Servlet层需要service层地对象干活,service层需要dao层对象干活,对象间的联系是十分密切的,或者说对象间的依赖关系并不松!而这样子的耦合是没有办法消除的,我们能做的只有尽可能地削弱耦合

利用工厂模式+反射解耦合

如果让我们自己来解耦,我们也许会像下面这样来操作:

一、不希望在程序中写死某些数据,我们也许会创建一个配置文件,将必要的数据以键值对的形式存入。

【bean.properties】

UserDao = com.smday.dao.impl.UserDaoImpl
UserService = com.smday.service.impl.UserServiceImpl

二、然后呢,利用我们学过的工厂模式,在服务器启动应用加载的时候利用工厂,读取配置文件,接收参数创建对应全类名的对象。

【BeanFactory】

public class BeanFactory {
    //从配置文件中读取
    private static Properties prop;
    static {
        try {
            InputStream in = BeanFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
            prop = new Properties();
            prop.load(in);
        } catch (IOException e) {
            throw new ExceptionInInitializerError("初始化Properties失败!");
        }

    }
    public static Object getBean(String beanName) {
        Object bean = null;
        try {
            //获取全类名
            String beanPath = prop.getProperty(beanName);
            //调用对应类的默认构造函数
            bean = Class.forName(beanPath).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bean;
    }
}

三、ok,我们现在只需要这样,我们不需要显式地new一个dao对象了:

public class UserServiceImpl implements UserService {
    /**
     *  引入UserDao对象
     */
    private UserDao userDao = (UserDao)BeanFactory.getBean("UserDao");

    @Override
    public void insertUser() {
        userDao.insertUser();
    }
}

【两者的区别】

private UserDao userDao = new UserDaoImpl();//自己直接寻找并创建对象
private UserDao userDao = (UserDao)BeanFactory.getBean("UserDao");//交给工厂第三方去创建

我们可以直观地发现,我们不再需要直接主动new一个dao对象,而是利用我们定义的工厂给我们分配对象对吧,而这种从主动到被动方式的转变,其实就是控制反转(Ioc)的思想,这也是spring框架的核心之一,它削减了程序间的耦合

spring的概念渐渐引入,妙啊。

上述工厂模式不足之处

Spring入门+工厂模式解耦_第2张图片
再创建实例的时候,每调用一次就会产生一次对象,明明可以只是用一个UserService,却多此一举地创建了许许多多的UserService对象,是相当影响性能的。

public class UserServlet {
    /**
     * 引入userService对象
     */
    static UserService userService = (UserService) BeanFactory.getBean("UserService");
    static UserService userService1 = (UserService) BeanFactory.getBean("UserService");
    static UserService userService2 = (UserService) BeanFactory.getBean("UserService");

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(userService1 == userService2);//false,因为每次newInstance都会调用一次默认构造函数,多例
        userService.insertUser();
    }
}

再考虑bean很少出现线程安全问题的情况下,应该优先选择单例。

如何保证单例呢?可以创建一个map容器,在工厂类加载的时候,就将对应的key和object存入,保证只加载一次,且只有一份。

public class SingleTonBeanFactory {
    //定义一个Properties对象
    private static Properties props;

    //定义一个Map,用于存创建对象的容器
    private static Map beans;

    //使用静态代码块为Properties对象赋值
    static {
        try {
            //实例化对象
            props = new Properties();
            //获取properties文件的流对象
            InputStream in = BeanFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("bean.properties");
            props.load(in);
            //实例化容器
            beans = new HashMap();
            //取出配置文件中所有的Key
            Enumeration keys = props.keys();
            //遍历枚举
            while (keys.hasMoreElements()){
                //取出每个Key
                String key = keys.nextElement().toString();
                //根据key获取value
                String beanPath = props.getProperty(key);
                //反射创建对象
                Object value = Class.forName(beanPath).newInstance();
                //把key和value存入容器中
                beans.put(key,value);
            }
        }catch(Exception e){
            throw new ExceptionInInitializerError("初始化properties失败!");
        }
    }

    /**
     * 根据bean的名称获取对象
     * @param beanName
     * @return
     */
    public static Object getBean(String beanName){
        return beans.get(beanName);
    }
}
public class UserServlet {
    /**
     * 引入userService对象
     */
    static UserService userService = (UserService) SingleTonBeanFactory.getBean("UserService");
    static UserService userService1 = (UserService) SingleTonBeanFactory.getBean("UserService");
    static UserService userService2 = (UserService) SingleTonBeanFactory.getBean("UserService");

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(userService1 == userService2);//true,同一个实例对象
        userService.insertUser();
    }
}

Spring入门+工厂模式解耦_第3张图片
可以看到,newInstance()只有在BeanFactory加载的时候在静态代码块中调用一次,创建类名和对象存入Map并且只有一份,就能够保证单例。

构建spring环境

了解了上面的控制反转的理念,再进行spring内容的理解,将会容易许多。

首先,创建maven工程,并配置pom.xml



    4.0.0

    com.smday
    spring_learn
    1.0-SNAPSHOT
    
    jar
    
        
        
            org.springframework
            spring-context
            5.2.4.RELEASE
        
    

当我们添加了org.springframework.spring-context依赖之后,就会发现,maven自动下载了相关的包,他们的依赖关系如下:

Spring入门+工厂模式解耦_第4张图片

可以发现spring-expressionspring corespring beansspring context是小绿图中核心容器的四部分,而spring jcl实际上集成了org.apache.commons.logging的日志组件,spring aop提供了面向切面编程的相关功能。

创建bean.xml配置文件(当然这里文件命名只是演示spring中类似于bean工厂的配置方式),同样的id作为唯一标识,class表示全类名,应该不难理解。




    
    
    

接着获取核心容器对象,通过核心容器再获取bean对象,这个过程也是十分熟悉,核心容器就是我们说的工厂,bean对象就是你要创建的对象,配置完成之后,我们再需要bean的时候,直接让spring狠心容器给我们创建就ok了。

/**
 * @author Summerday
 *
 * 模拟表现层,调用业务层
 *
 */
public class UserServlet {

    /**
     * 获取spring的Ioc核心容器,并根据id获取对象
     * @param args
     */
    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
        UserService userService = (UserService) ac.getBean("userService");
        //根据id和类对象获取bean对象
        UserDao userDao = ac.getBean("userDao",UserDao.class);
    }
}

Spring容器继承图

Spring自带了多个容器的实现,总的来说可以归为两种类型:bean工厂和应用上下文,也就是下图中BeanFactory接口和ApplicationContext接口分别定义。

Spring入门+工厂模式解耦_第5张图片

两者在功能方面的差别。

BeanFactory:是最简单的容器,提供最基本的DI支持。

ApplicationContext:基于BeanFactory,并提供应用框架级别的服务。

两者在构建核心容器时,创建对象所采取的策略有所区别。

BeanFactory:采用延迟加载的方式,只有根据id获取对象的时候,才真正创建对象。多例对象适用。

ApplicationContext:采用立即加载的方式,只要一读取完配置文件,马上就创建配置文件中配置的对象。单例对象适用。

ps:ApplicationContext还是使用会更多一些,主要探讨这个。

ApplicationContext的三个常用实现类

Spring的ApplicationContext负责bean的创建和组装,多种实现类的区别在于如何加载配置。

ClassPathXmlApplicationContext:加载类路径下的xml配置文件。

AnnotationConfigApplicationContext:读取Java配置类文件。

FileSystemXmlApplicationContext:加载磁盘任意路径下的配置文件(需要有访问权限)

XmlWebApplicationContext:读取web应用下的xml配置文件。

AnnotationConfigWebApplicationContext:从Java配置类中加载web应用上下文。

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