Sping基礎篇----掌握Sping的控制反轉/依賴注入的概念【實戰案例總結】

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作為一名對技術充滿熱情的學習者，我一直以來都深刻地體會到知識的廣度和深度。在這個不斷演變的數字時代，我遠非專家，而是一位不斷追求進步的旅行者。通過這篇博客，我想分享我在某個領域的學習經驗，與大家共同探討、共同成長。請大家以開放的心態閱讀，相信你們也會在這段知識之旅中找到啟示。

文章目錄

前言
一、什么是Spring?
二、控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）
三、依賴注入的實現方式有哪些？
四、Spring核心容器
五、實戰案例

前言

本節我們來學習Sping是什么樣的一個框架,介紹Spring框架支持包和相關文件的獲取方式,并介紹其目錄結構,學習這些知識是為使用Spring框架打好基礎.

一、什么是Spring?

Java Spring，通常指的是Spring Framework，這是一個開放源代碼的Java平臺，廣泛用于創建各種Java應用程序，尤其是企業級應用程序。Spring Framework是一個輕量級的控制反轉（IoC）和面向切面的容器框架。

Spring Framework旨在簡化Java開發，特別是通過以下方面：

依賴注入（DI）：它允許你通過依賴注入的方式減少組件之間的耦合，組件不需要自己尋找或創建它們依賴的其他組件，而是由Spring容器注入所需要的組件。
面向切面編程（AOP）：支持面向切面編程，可以將如安全、事務和日志等橫切關注點與業務邏輯分離，提高代碼的可維護性和可重用性。
抽象和事務管理：Spring提供了一整套事務管理接口，可以讓你透明地進行聲明式事務管理。
MVC框架：Spring自帶了一個MVC框架，用于創建Web應用程序。它是分層架構的并且集成了多種技術，如JSP、Freemarker、Velocity等。
各種輔助支持：Spring Framework提供了對JDBC、JPA、JMS、郵件發送等各種企業服務的抽象，這樣開發者可以更容易地整合和使用這些技術。

總之，Spring Framework為Java開發者提供了一個全面的編程和配置模型，大大簡化了Java應用的開發、部署和管理過程。此框架因其靈活性、強大的社區支持和不斷的迭代更新而受到開發者的喜愛。隨著時間的推移，Spring已經發展成一個全面的生態系統，包括Spring Boot、Spring Cloud等多個項目，都是為更快捷、更簡單地開發分布式系統而設計的。

二、控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）

控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）是編程中用于實現解耦合（decoupling）的兩個重要概念，它們通常在Spring Framework中得到廣泛應用。

控制反轉（IoC） 是一種設計原則，在這種設計中，對象的控制權從程序代碼轉移給一個容器或框架。傳統的程序設計中，組件間的依賴關系通常由組件自己在內部控制和管理。而在IoC下，這種依賴關系的建立由外部容器控制。這意味著程序中的對象不需要自己創建或管理它們的依賴關系，這些都由IoC容器來處理。控制反轉使得代碼的管理更加容易，也使得應用程序更加模塊化。

IoC可以通過多種方式實現，依賴注入只是實現IoC的手段之一。

依賴注入（DI） 是實現IoC的一種技術。DI的核心理念是，一個對象不應該負責創建或查找它依賴的對象。相反，這些依賴應當由外部通過某種方式提供給對象（即“注入”），常見的注入方式有構造器注入、設值器注入（setter injection）或接口注入。

依賴注入的好處包括但不限于：

降低耦合度：組件之間不直接創建彼此的實例，減少了耦合度，使得代碼更容易修改和擴展。
增強模塊化：每個組件都可以獨立于其他組件被開發和測試。
提高測試性：依賴注入使得單元測試更易于執行，因為可以輕松地為一個組件注入測試期間所需的特定依賴。

在Spring框架中，IoC容器負責實例化、配置和組裝對象，依賴注入是Spring實現這些任務的方式。Spring提供了基于XML配置文件和基于注解的兩種主要的DI實現方式。通過使用Spring IoC容器，開發者可以更專注于業務邏輯的實現，而將對象生命周期管理和依賴關系的維護交給框架來處理。

三、依賴注入的實現方式有哪些？

依賴注入（Dependency Injection，簡稱DI）可以通過幾種不同的方式實現。在Spring框架中，主要的實現方式包括：

構造器注入（Constructor Injection）：
在這種方式中，依賴項作為參數傳遞給構造器。當創建一個類的新實例時，Spring IoC容器調用包含依賴項的構造器，將所需的依賴項注入到類中。
```
public class ExampleService {private final Dependency dependency;public ExampleService(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
設值器注入（Setter Injection）：
該方式通過類的設值器方法（setter methods）注入依賴項。這允許依賴項在對象被構造之后、被使用之前的任意時間點被注入。
```
public class ExampleService {private Dependency dependency;public void setDependency(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
字段注入（Field Injection）：
通過在類的字段上直接設置依賴項來實現依賴注入。Spring框架通過反射機制來實現這一點，通常與@Autowired注解一同使用。
```
public class ExampleService {@Autowiredprivate Dependency dependency;
}
```
方法注入（Method Injection）：
類似setter注入，但它可以是任何方法，而不僅僅是傳統的setter方法。在某個方法的參數中聲明依賴項，讓Spring調用該方法并傳入必要的參數。
```
public class ExampleService {private Dependency dependency;@Autowiredpublic void prepare(Dependency dependency) {this.dependency = dependency;}
}
```
查找方法注入（Lookup Method Injection）：
這是一種特殊情況，主要用于當我們需要在單例bean中注入一個原型bean時。
接口注入（Interface Injection）：
這是一種更少見的依賴注入方式，其中一個組件（如一個類）提供一個接口，該接口用來注入依賴。

構造器注入和設值器（setter）注入是最為常見的依賴注入方式。構造器注入是更加不可變和避免了“部分構建”的對象，而設值器注入允許更多的靈活性，如可選和更改的依賴。字段注入簡單但不推薦用于關鍵業務邏輯，因為它可能導致難以跟蹤的依賴和困難的單元測試編寫。考慮到這些約束，在選擇注入方法時，應當根據具體情況和需求進行決策。

四、Spring核心容器

Spring 核心容器是Spring框架的基礎部分，它提供了用于構建整個框架的基本功能。核心容器由幾個主要的組建構成，主要負責管理對象（稱為Bean）的生命周期和依賴注入。

Spring核心容器主要由以下四個模塊組成：

Spring Core（核心容器）：這是框架的基礎部分，提供了控制反轉（IoC）和依賴注入（DI）的特性。在這里，BeanFactory是最主要的接口，它是一個先進的配置機制，能夠管理任意類型的對象。
Spring Context（應用上下文）：它建立在Spring Core基礎之上，能夠訪問Spring的核心功能。ApplicationContext接口是Context模塊的焦點。它提供了比BeanFactory更豐富的功能，是BeanFactory的一個超集，能夠支持國際化、事件傳播、資源加載以及透明的創建上下文（如Web應用程序環境）。
Spring AOP（面向切面編程）：該模塊提供了面向切面編程的實現，允許定義方法攔截和切點，從而實現解耦功能。這可以用來實現如事務管理和日志等跨越多個點的橫切關注點。
Spring Expression Language（SpEL）：SpEL是一種強大的表達式語言，它支持在運行時查詢和操作對象圖。它可以用來動態查詢對象圖的狀態或在對象圖中進行配置。

Spring核心容器不僅負責IoC和DI，也提供了各種企業級應用服務的支持。利用核心容器，開發者可以定義對象的創建方式、裝配它們的線索、配置它們的生命周期，以及管理它們的整個生命周期。

在核心容器之上，Spring框架還包括了數據訪問/集成、Web、消息傳遞以及其他模塊，這些模塊構成了Spring的全面編程和配置模型。

五、實戰案例

假設我們要創建一個簡單的在線圖書商店應用程序，我們將使用Spring框架來展示控制反轉（IoC），依賴注入（DI），以及如何通過Spring核心容器來組織應用程序組件。

項目需求簡述：

用戶能夠瀏覽圖書。
用戶可以將圖書添加到購物車。
用戶可以進行結算。

實施步驟和概念應用：

設置工程環境：
- 創建Maven或Gradle項目，并在項目的pom.xml或build.gradle文件中添加Spring相關依賴。

定義實體與組件（IoC and DI）：

創建圖書(Book)、購物車(ShoppingCart)和訂單(Order)實體。

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 ...
}

創建服務接口比如BookService，ShoppingCartService，以及OrderService并提供實現。

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文件或注解來配置實體和服務類作為Spring beans。

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

使用Spring MVC構建Web界面：

創建Controller以實現用戶與應用交互，如瀏覽圖書、添加圖書到購物車等功能。

@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...
}

配置和啟動Spring ApplicationContext：
- 根據選擇的配置方式，設置ApplicationContext，可能是通過XML配置文件或通過使用@Configuration注解的Java配置類。
- 啟動Spring應用程序，ApplicationContext會負責初始化所有的Bean，注入依賴，并處理應用的生命周期。

應用AOP進行事務管理：

用Spring AOP模塊來聲明式地管理事務，確保當發生錯誤時，系統能夠回滾到穩定狀態。

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

通過這個案例，我們展示了使用Spring框架可以將應用切分為不同的組件和服務，通過IoC和DI簡化組件間的依賴和互操作。Spring的核心容器來管理這些組件的生命周期、依賴關系和配置。同時，利用Spring AOP來處理橫切關注點，如聲明式事務管理。這樣的設計使得應用程序更加模塊化，易于測試和維護。