Spring框架的依赖注入（Dependency Injection, DI）

依赖注入（DI） 是Spring框架的核心特性之一，它通过将对象的依赖关系交由容器管理，从而实现模块之间的解耦。这种方式使得代码更加灵活、可测试和易于维护。

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什么是依赖注入？

在传统的编程中，对象通常自己负责创建和管理它的依赖项。例如：

public class UserService {
    private UserRepository userRepository = new JdbcUserRepository(); // 直接创建依赖

    public void addUser(String username) {
        userRepository.save(username);
    }
}

在这种模式下，UserService直接依赖于JdbcUserRepository的具体实现，导致代码耦合性高，难以替换或测试。

而在依赖注入模式下，依赖关系由外部容器（如Spring容器）提供，而不是由对象自身创建。例如：

@Service
public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) { // 通过构造函数注入依赖
        this.userRepository = userRepository;
    }

    public void addUser(String username) {
        userRepository.save(username);
    }
}

在这里，UserService不再关心UserRepository的具体实现，而是通过构造函数接收一个UserRepository实例。Spring容器会自动将合适的实现（如JdbcUserRepository或MongoUserRepository）注入到UserService中。

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依赖注入的三种方式

Spring支持以下三种常见的依赖注入方式：

1. 构造函数注入（Constructor Injection）

通过构造函数传递依赖项。这是推荐的方式，尤其是对于强制依赖项。

@Service
public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }
}

• 优点: 

• • 保证依赖项不可为空（final修饰符）。
  • 更适合单元测试（可以通过构造函数直接传入Mock对象）。
  • 明确声明了类的依赖关系。

• 适用场景:
  强制依赖项（即对象必须拥有的依赖）。

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2. Setter方法注入（Setter Injection）

通过Setter方法设置依赖项。适用于可选依赖项。

@Service
public class UserService {
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public void setUserRepository(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }
}

• 优点: 

• • 灵活性高，可以在运行时动态修改依赖。
  • 适用于可选依赖项。

• 缺点: 

• • 依赖项可能为null，需要额外的检查。
  • 不适合强制依赖项。

• 适用场景:
  可选依赖项（即对象可以不依赖某个组件正常工作）。

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3. 字段注入（Field Injection）

通过注解直接注入依赖项。这是最简洁的方式，但不推荐作为主要注入方式。

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
}

• 优点: 

• • 代码简洁，无需编写构造函数或Setter方法。

• 缺点: 

• • 隐藏了依赖关系，降低了代码的可读性和可测试性。
  • 无法使用final修饰符，可能导致依赖项为null。

• 适用场景:
  简单项目或测试代码中。

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Spring容器如何实现依赖注入？

Spring容器（如ApplicationContext）负责管理Bean的生命周期和依赖注入。以下是其工作流程：

1. 扫描与注册:
   Spring通过扫描配置文件或注解（如@Component、@Service等），发现并注册所有Bean。
2. 解析依赖:
   Spring分析每个Bean的依赖关系，确定哪些Bean需要注入。
3. 创建实例:
   Spring根据依赖关系创建Bean的实例，并通过构造函数、Setter方法或字段注入依赖。
4. 注入依赖:
   Spring将依赖项注入到目标Bean中，完成装配。
5. 管理生命周期:
   Spring管理Bean的初始化、使用和销毁过程。

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示例：完整的依赖注入示例

1. 定义接口和实现类

// 数据访问接口
public interface UserRepository {
    void save(String username);
}

// JDBC实现
@Repository
public class JdbcUserRepository implements UserRepository {
    @Override
    public void save(String username) {
        System.out.println("Saving user '" + username + "' to relational database via JDBC.");
    }
}

// MongoDB实现
@Repository
public class MongoUserRepository implements UserRepository {
    @Override
    public void save(String username) {
        System.out.println("Saving user '" + username + "' to MongoDB.");
    }
}

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2. 定义服务类

@Service
public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    public void addUser(String username) {
        userRepository.save(username);
    }
}

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3. 配置Spring容器

方法一：基于Java配置

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "org.example")
public class AppConfig {
}

方法二：基于XML配置

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4. 测试代码

public class MainApp {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        UserService userService = context.getBean(UserService.class);
        userService.addUser("Alice");
    }
}