Spring反转控制（IoC）原理详解

1.IoC 概念
Spring 通过一个配置文件描述 Bean 及 Bean 之间的依赖关系，利用 Java 语言的反射功能实例化Bean 并建立 Bean 之间的依赖关系。 Spring 的 IoC 容器在完成这些底层工作的基础上，还提供了 Bean 实例缓存、生命周期管理、 Bean 实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

两种实现： 依赖查找（DL）和依赖注入（DI）。
IOC 和 DI 、DL 的关系如下：

• DL 已经被抛弃，因为他需要用户自己去是使用 API 进行查找资源和组装对象。即有侵入性。
• DI 是 Spring 使用的方式，容器负责组件的装配。

2. Spring容器高层视图
Spring 启动时读取应用程序提供的Bean 配置信息，并在Spring 容器中生成一份相应的Bean配置注册表，然后根据这张注册表实例化Bean，装配好Bean 之间的依赖关系，为上层应用提供准备就绪的运行环境。其中Bean缓存池为HashMap 实现。

3. IoC容器实现

Spring 的 IoC 设计支持以下功能：

• 依赖注入
• 依赖检查
• 自动装配
• 支持集合
• 指定初始化方法和销毁方法
• 支持回调某些方法（但是需要实现 Spring 接口，略有侵入）

3.1 BeanFactory-框架基础设施
BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身；ApplicationContext 面向使用Spring 框架的开发者，几乎所有的应用场合我们都直接使用 ApplicationContext 而非底层的BeanFactory。

BeanFactory类继承体系如下图所示：

3.1.1 BeanDefinitionRegistry 注册表

• Spring 配置文件中每一个节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象表示，它描述了 Bean 的配置信息。而BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册BeanDefinition 对象的方法。

3.1.2 BeanFactory 顶层接口

• 位于类结构树的顶端 ，它最主要的方法就是 getBean(String beanName)，该方法从容器中返回特定名称的 Bean，BeanFactory 的功能通过其他的接口得到不断扩展。

3.1.3 ListableBeanFactory

• 该接口定义了访问容器中 Bean 基本信息的若干方法，如查看Bean 的个数、获取某一类型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法。

3.1.4 HierarchicalBeanFactory父子级联

• 父子级联 IoC 容器的接口，子容器可以通过接口方法访问父容器； 通过HierarchicalBeanFactory 接口， Spring 的 IoC 容器可以建立父子层级关联的容器体系，子容器可以访问父容器中的 Bean，但父容器不能访问子容器的 Bean。Spring 使用父子容器实现了很多功能，比如在 Spring MVC 中，展现层 Bean 位于一个子容器中，而业务层和持久层的 Bean 位于父容器中。这样，展现层 Bean 就可以引用业务层和持久层的 Bean，而业务层和持久层的 Bean 则看不到展现层的 Bean。

3.1.5 ConfigurableBeanFactory

• 是一个重要的接口，增强了 IoC 容器的可定制性，它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法。

3.1.6 AutowireCapableBeanFactory自动装配

• 定义了将容器中的 Bean 按某种规则（如按名字匹配、按类型匹配等）进行自动装配的方法。

3.1.7 SingletonBeanRegistry运行期间注册单例Bean

• 定义了允许在运行期间向容器注册单实例 Bean 的方法；对于单实例（ singleton）的 Bean来说，BeanFactory 会缓存 Bean 实例，所以第二次使用 getBean() 获取 Bean 时将直接从IoC 容器的缓存中获取Bean 实例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 类中提供了一个用于缓存单实例 Bean 的缓存器，它是一个用HashMap 实现的缓存器，单实例的 Bean 以beanName 为键保存在这个HashMap 中。

3.1.8 依赖日志框架

• 在初始化 BeanFactory 时，必须为其提供一种日志框架，比如使用Log4J， 即在类路径下提供 Log4J 配置文件，这样启动 Spring 容器才不会报错。

3.2 ApplicationContext面向开发应用

• BeanFactory 粗暴简单，可以理解为就是个 HashMap，Key 是 BeanName，Value 是 Bean 实例。通常只提供注册（put），获取（get）这两个功能，是一种 “低级容器”。
• 而ApplicationContext 是一种 “高级容器”，相比较 BeanFactory，ApplicationContext继承了多个接口，因此具备了更多的功能。例如资源的获取，支持多种消息（例如 JSP tag 的支持），同时对 BeanFactory 多了工具级别的支持等待。

“低级容器” 和 “高级容器” 的关系如下图所示：

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而来， 提供了更多面向实际应用的功能。ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基础上，还通过多个其他的接口扩展了 BeanFactory 的功能：

• ClassPathXmlApplicationContext：默认从类路径加载配置文件。
• FileSystemXmlApplicationContext：默认从文件系统中装载配置文件。
• ApplicationEventPublisher：让容器拥有发布应用上下文事件的功能，包括容器启动事件、关闭事件等。
• MessageSource：为应用提供 i18n 国际化消息访问的功能。
• ResourcePatternResolver ： 所 有 ApplicationContext 实现类都实现了类似于PathMatchingResourcePatternResolver 的功能，可以通过带前缀的 Ant 风格的资源文件路径装载 Spring 的配置文件。
• LifeCycle：该接口是 Spring 2.0 加入的，该接口提供了 start()和 stop()两个方法，主要用于控制异步处理过程。在具体使用时，该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体Bean 实现， ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean，以达到管理和控制 JMX、任务调度等目的。
• ConfigurableApplicationContext 扩展于 ApplicationContext，它新增加了两个主要的方法： refresh()和 close()，让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。在应用上下文关闭的情况下调用 refresh()即可启动应用上下文，在已经启动的状态下，调用 refresh()则清除缓存并重新装载配置信息，而调用close()则可关闭应用上下文。

ApplicationContext类继承体系如下图所示：

3.3 WebApplication体系结构
WebApplicationContext 是专门为 Web 应用准备的，它允许从相对于 Web 根目录的路径中装载配置文件完成初始化工作。从WebApplicationContext 中可以获得ServletContext 的引用，整个 Web 应用上下文对象将作为属性放置到 ServletContext中，以便 Web 应用环境可以访问 Spring 应用上下文。

4. Spring Bean作用域
Spring 3 中为Bean 定义了5 中作用域，分别为singleton（单例）、prototype（原型）、request、session 和global session 5 种作用域说明如下：

singleton：单例模式（多线程下不安全）

• singleton：单例模式，Spring IoC 容器中只会存在一个共享的Bean 实例，无论有多少个Bean 引用它，始终指向同一对象。该模式在多线程下是不安全的。Singleton 作用域是Spring 中的缺省作用域，也可以显示的将Bean 定义为singleton 模式，配置为：

<bean id="userDao" class="com.ioc.UserDaoImpl" scope="singleton"/>

prototype：原型模式每次使用时创建

• prototype：原型模式，每次通过Spring 容器获取prototype 定义的bean 时，容器都将创建一个新的Bean 实例，每个Bean 实例都有自己的属性和状态，而singleton 全局只有一个对象。根据经验，对有状态的bean使用prototype作用域，而对无状态的bean使用singleton作用域。

request：一次request一个实例
request：在一次Http 请求中，容器会返回该Bean 的同一实例。而对不同的Http 请求则会产生新的Bean，而且该bean 仅在当前Http Request 内有效,当前Http 请求结束，该bean实例也将会被销毁。

<bean id="loginAction" class="com.cnblogs.Login" scope="request"/>

session：
session：在一次Http Session 中，容器会返回该Bean 的同一实例。而对不同的Session 请求则会创建新的实例，该bean 实例仅在当前Session 内有效。同Http 请求相同，每一次session 请求创建新的实例，而不同的实例之间不共享属性，且实例仅在自己的session 请求内有效，请求结束，则实例将被销毁。

<bean id="userPreference" class="com.ioc.UserPreference" scope="session"/>

global session：
global Session：在一个全局的Http Session 中，容器会返回该Bean 的同一个实例，仅在使用portlet context 时有效。

5. Spring Bean 生命周期

实例化

• 实例化一个Bean，也就是我们常说的new。

IOC 依赖注入

• 按照Spring 上下文对实例化的Bean 进行配置，也就是IOC 注入。

setBeanName实现

• 如果这个Bean 已经实现了BeanNameAware 接口，会调用它实现的。

setBeanName(String)

• 方法，此处传递的就是Spring 配置文件中Bean 的id 值。

BeanFactoryAware实现

• 如果这个Bean 已经实现了BeanFactoryAware 接口，会调用它实现的setBeanFactory，setBeanFactory(BeanFactory)传递的是Spring 工厂自身（可以用这个方式来获取其它Bean，只需在Spring 配置文件中配置一个普通的Bean 就可以）。

ApplicationContextAware实现

• 如果这个Bean 已经实现了ApplicationContextAware 接口，会调用
  setApplicationContext(ApplicationContext)方法，传入Spring 上下文（同样这个方式也可以实现步骤4 的内容，但比4 更好，因为ApplicationContext 是BeanFactory 的子接口，有更多的实现方法）

postProcessBeforeInitialization 接口实现-初始化预处理

• 如果这个Bean 关联了BeanPostProcessor 接口，将会调用
  postProcessBeforeInitialization(Object obj, String s)方法，BeanPostProcessor 经常被用作是Bean 内容的更改，并且由于这个是在Bean 初始化结束时调用那个的方法，也可以被应用于内存或缓存技术。

init-method

• 如果Bean 在Spring 配置文件中配置了init-method 属性会自动调用其配置的初始化方法。

postProcessAfterInitialization

• 如果这个Bean 关联了BeanPostProcessor 接口，将会调用postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法。
  注：以上工作完成以后就可以应用这个Bean 了，那这个Bean 是一个Singleton 的，所以一般情况下我们调用同一个id 的Bean 会是在内容地址相同的实例，当然在Spring 配置文件中也可以配置非Singleton。

Destroy过期自动清理阶段

• 当Bean 不再需要时，会经过清理阶段，如果Bean 实现DisposableBean 这个接口，会调用那个其实现的destroy()方法；

destroy-method自配置清理

• 最后，如果这个Bean 的Spring 配置中配置了destroy-method 属性，会自动调用其配置的销毁方法。
  -bean 标签有两个重要的属性（init-method 和destroy-method）。用它们你可以自己定制初始化和注销方法。它们也有相应的注解（@PostConstruct 和@PreDestroy）。

<bean id="" class="" init-method="初始化方法" destroy-method="销毁方法">

6. Spring依赖注入四种方式

6.1 构造器注入

/*带参数，方便利用构造器进行注入*/
public CatDaoImpl(String message){
	this. message = message;
}

//xml配置文件
<bean id="CatDaoImpl" class="com.CatDaoImpl">
	<constructor-arg value=" message "></constructor-arg>
</bean>

6.2 setter方法注入

public class Id {
	private int id;
	public int getId() { 
		return id; 
	}
	public void setId(int id) { 
		this.id = id; 
	}
}

//xml配置文件
<bean id="id" class="com.id "> 
	<property name="id" value="123"></property> 
</bean>

6.3 静态工厂注入
静态工厂顾名思义，就是通过调用静态工厂的方法来获取自己需要的对象，为了让spring 管理所有对象，我们不能直接通过"工程类.静态方法()"来获取对象，而是依然通过spring 注入的形式获取：

public class DaoFactory { 
	//静态工厂
	public static final FactoryDao getStaticFactoryDaoImpl()
	{
		return new StaticFacotryDaoImpl();
	}
}

public class SpringAction {
	private FactoryDao staticFactoryDao; //注入对象
	//注入对象set方法
	public void setStaticFactoryDao(FactoryDao staticFactoryDao) {
		this.staticFactoryDao = staticFactoryDao;
	}
}

//xml配置文件
//factory-method="getStaticFactoryDaoImpl"指定调用哪个工厂方法
<bean name="springAction" class=" SpringAction" >
	<!--使用静态工厂的方法注入对象，对应下面的配置文件-->
	<property name="staticFactoryDao" ref="staticFactoryDao"></property>
</bean>

<!--此处获取对象的方式是从工厂类中获取静态方法-->
<bean name="staticFactoryDao" class="DaoFactory"
factory-method="getStaticFactoryDaoImpl">
</bean>

6.4 实例工厂
实例工厂的意思是获取对象实例的方法不是静态的，所以你需要首先new 工厂类，再调用普通的实例方法：

public class DaoFactory { 
	//实例工厂
	public FactoryDao getFactoryDaoImpl(){
		return new FactoryDaoImpl();
	}
}
public class SpringAction {
	private FactoryDao factoryDao; //注入对象
	public void setFactoryDao(FactoryDao factoryDao) {
		this.factoryDao = factoryDao;
	}
}

//xml配置文件
<bean name="springAction" class="SpringAction">
	<!--使用实例工厂的方法注入对象,对应下面的配置文件-->
	<property name="factoryDao" ref="factoryDao"></property>
</bean>

<!--此处获取对象的方式是从工厂类中获取实例方法-->
<bean name="daoFactory" class="com.DaoFactory"></bean>
<bean name="factoryDao" factory-bean="daoFactory"
factory-method="getFactoryDaoImpl">
</bean>

7. 五种不同方式的自动装配
Spring 装配包括手动装配和自动装配，手动装配是有基于xml 装配、构造方法、setter 方法等自动装配有五种自动装配的方式，可以用来指导Spring 容器用自动装配方式来进行依赖注入。

• no：默认的方式是不进行自动装配，通过显式设置ref 属性来进行装配。
• byName：通过参数名 自动装配，Spring 容器在配置文件中发现bean 的autowire 属性被设置成byname，之后容器试图匹配、装配和该bean 的属性具有相同名字的bean。
• byType：通过参数类型自动装配，Spring 容器在配置文件中发现bean 的autowire 属性被设置成byType，之后容器试图匹配、装配和该bean 的属性具有相同类型的bean。如果有多个bean 符合条件，则抛出错误。
• constructor：这个方式类似于byType， 但是要提供给构造器参数，如果没有确定的带参数的构造器参数类型，将会抛出异常。
• autodetect：首先尝试使用constructor 来自动装配，如果无法工作，则使用byType 方式。