【Spring基础】JavaBean的配置与依赖注入

0 前言

Spring的核心就是提供了一个IoC（Inversion of Control）容器，它可以管理所有轻量级的JavaBean组件，提供的底层服务包括组件的生命周期管理、配置和组装服务、AOP支持，以及建立在AOP基础上的声明式事务服务等。

本本主要展示IoC容器对JavaBean装配，以及依赖的注入的几种方式。

看本文之前请务必学习JAVA基础。

1 传统的实现方式

先来看下面这个例子：

class Person {
    private String name;

    public Person(){};
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dance {
    public void do_dance(Person person){
        System.out.println(person.getName()+" is dancing!");
    }
}

class Sing {
    public void do_sing(Person person){
        System.out.println(person.getName()+" is sing!");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person=new Person("Ming");
        new Sing().do_sing(person);
        new Dance().do_dance(person);
    }
}

Dance与Sing组件的实例化都依赖于Person组件的实例化，通过主动构建的方式实现组件的实例化以及依赖关系的构建。在大型项目中，这种写法有以下缺点：

一个组件如果要使用另一个组件，必须先知道如何正确地创建它，管理起来麻烦。
随着更多的组件被引入，组件的依赖层级变深，组织起来太复杂。
有些组件需要销毁以便释放资源，但如果该组件被多个组件共享，如何确保它的使用方都已经全部被销毁？
组件相互依赖，测试困难。

如果一个系统有大量的组件，其生命周期和相互之间的依赖关系如果由组件自身来维护，不但大大增加了系统的复杂度，而且会导致组件之间极为紧密的耦合，继而给测试和维护带来了极大的困难。

为解决这个问题，提出了IoC模式，在IoC模式下，控制权发生了反转，即从应用程序转移到了IoC容器，所有组件不再由应用程序自己创建和配置，而是由IoC容器负责，这样，应用程序只需要直接使用已经创建好并且配置好的组件。为了能让组件在IoC容器中被“装配”出来，需要某种“注入”机制，根据操作的不同可以分为下文的几种。

2 基于XML配置的依赖注入

在XML中定义Bean并交代组件之间的依赖关系。

Pom配置如下：

<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>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>spring-ioc-appcontext</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>1.6</source>
                    <target>1.6</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
    <packaging>jar</packaging>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
        <java.version>11</java.version>

        <spring.version>5.2.3.RELEASE</spring.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>${spring.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

代码结构如下:
文件结构

对应的代码如下：

Person

package model;

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

Dance

package model;

public class Dance {
    Person person;

    public void setPerson(Person person){
        this.person=person;
    }

    public void do_dance(){
        System.out.println(person.getName()+" is dancing!");
    }
}

Sing

package model;

public class Sing {
    Person person;

    public void setPerson(Person person) {
        this.person = person;
    }

    public void do_sing(){
        System.out.println(person.getName()+" is sing!");
    }
}

Dance、Sing自己并不会创建Person，而是等待外部通过set方法来注入一个Person：

Bean的定义交给XML

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<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
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="dance" class="model.Dance">
        <property name="person" ref="person"/>
    </bean>

    <bean id="sing" class="model.Sing">
        <property name="person" ref="person"/>
    </bean>

    <bean id="person" class="model.Person">
        <property name="name" value="Ming"/>
    </bean>
</beans>

Main中通过context来访问XML文件

import model.Dance;
import model.Person;
import model.Sing;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context=new ClassPathXmlApplicationContext("Application.xml");

        Dance dance=context.getBean(Dance.class);
        dance.do_dance();

        Sing sing=context.getBean(Sing.class);
        sing.do_sing();

        Person person=context.getBean(Person.class);
        person.setName("Tom");

        Dance dance_=context.getBean(Dance.class);
        dance_.do_dance();

        Sing sing_=context.getBean(Sing.class);
        sing_.do_sing();
    }
}

运行结果

Ming is dancing!
Ming is sing!
Tom is dancing!
Tom is sing!

使用XML配置的优点是所有的Bean都能一目了然地列出来，并通过配置注入能直观地看到每个Bean的依赖。它的缺点是写起来非常繁琐，每增加一个组件，就必须把新的Bean配置到XML中。

3 基于Java配置的依赖注入

文件结构如下:

基于Java的配置文件（AppConfig），替代了XML

Person

package model;

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

Dance

package model;

public class Dance {
    Person person;

    public Dance(Person person) {
        this.person=person;
    }

    public void do_dance(){
        System.out.println(person.getName()+" is dancing!");
    }
}

Sing

package model;

public class Sing {
    Person person=new Person();

    public void setPerson(Person person){
        this.person=person;
    }

    public void do_sing(){
        System.out.println(person.getName()+" is sing!");
    }
}

APPConfig

import model.Dance;
import model.Person;
import model.Sing;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class APPConfig {
    @Bean
    public Person person(){
        Person person=new Person();
        person.setName("Ming");
        return person;
    }

    @Bean //通过构造器的注入依赖
    public Dance dance(@Autowired Person person){
        return new Dance(person);
    }

    @Bean   //通过set注入依赖
    public Sing sing(){
        Sing sing= new Sing();
        sing.setPerson(person());
        return sing;
    }
}

这里的APPConfig相当于XML，定义了每个bean，以及各个bean之间的依赖关系。

@Bean 用于标记JavaBean对象
@Configuration 用于标记这个类是个配置类，主函数中的AnnotationConfigApplicationContext必须传入一个标注了@Configuration的类名

注意：代码中同时展示了两种依赖注入的方式，一种是set方法，一种是带参构造器。

Main方法

import model.Dance;
import model.Person;
import model.Sing;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(APPConfig.class);
        Dance dance=context.getBean(Dance.class);
        dance.do_dance();

        Sing sing=context.getBean(Sing.class);
        sing.do_sing();

        Person person=context.getBean(Person.class);
        person.setName("Tom");

        Dance dance_=context.getBean(Dance.class);
        dance_.do_dance();

        Sing sing_=context.getBean(Sing.class);
        sing_.do_sing();
    }
}

运行结果

Ming is dancing!
Ming is sing!
Tom is dancing!
Tom is sing!

从运行结果可以看出，大家使用的是同一个Person对象。

4 基于注解搜索的依赖注入

不再需要单独的XML或者APPConfig来告诉容器哪些是Bean以及他们之间的关系，可以通过注解在程序中定义，让程序自动搜索识别。

Person

package model;

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

Dance

package model;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class Dance {
    @Autowired      //替代了set
    Person person;

    public void do_dance(){
        System.out.println(person.getName()+" is dancing!");
    }
}

Sing

package model;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class Sing {
    @Autowired
    Person person;

    public void do_sing(){
        System.out.println(person.getName()+" is sing!");
    }
}

@Component注解就相当于定义了一个Bean，它有一个可选的名称，默认是mailService，即小写开头的类名。
@Autowired就相当于把指定类型的Bean注入到指定的字段中。@Autowired大幅简化了注入，因为它不但可以写在set()方法上，还可以直接写在字段上，甚至可以写在构造方法中

Main的代码如下：

import model.Dance;
import model.Person;
import model.Sing;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
@ComponentScan(value = "model")
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Main.class);

        Dance dance=context.getBean(Dance.class);
        dance.do_dance();

        Sing sing=context.getBean(Sing.class);
        sing.do_sing();

        Person person=context.getBean(Person.class);
        person.setName("Tom");

        Dance dance_=context.getBean(Dance.class);
        dance_.do_dance();

        Sing sing_=context.getBean(Sing.class);
        sing_.do_sing();
    }
}

运行结果：

null is dancing!
null is sing!
Tom is dancing!
Tom is sing!

注意：由于是自动装配，person的name为null。

AppConfig标注了@ComponentScan，它告诉容器，自动搜索当前类所在的包以及子包，把所有标注为@Component的Bean自动创建出来，并根据@Autowired进行装配。直接在Main中通过调用@ComponentScan(value = "model")来实现bean的自动搜索与装配，避免了配置文件的书写。

使用Annotation配合自动扫描能大幅简化Spring的配置，我们只需要保证：

每个Bean被标注为@Component并正确使用@Autowired注入；
配置类被标注为@Configuration和@ComponentScan；
所有Bean均在指定包以及子包内。

这个方法虽然方便，但不适用于第三方包加入时。
比如当需要调用某个第三方包里的某个方法，该方法在第三方包中没有用@Component`注解，如何告诉IoC容器创建并配置？

或者换个说法，如何创建并配置一个第三方Bean？
待续。。。

5 参考文献

【1】廖雪峰的官方网站：https://www.liaoxuefeng.com/w...

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