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Spring IoC容器实现原理

Spring IoC的全称是Inversion of Control，中文称为控制反转，所谓控制反转，就是把原先我们代码里面需要实现的对象创建、依赖的代码，反转给容器来帮忙实现。那么必然的我们需要创建一个容器，同时需要一种描述来让容器知道需要创建的对象与对象的关系。这个描述最具体表现就是我们可配置的文件。IoC的实质是如何管理对象，传统意义上我们使用new方式来创建对象，但在企业应用开发的过程中，大量的对象创建都在程序中维护很容易造成资源浪费，并且不利于程序的扩展。

依赖注入(DI)

DI(Dependency Injection)，即“依赖注入”：组件之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心具体的资源来自何处，由谁实现。

理解DI的关键是：“谁依赖谁，为什么需要依赖，谁注入谁，注入了什么”，那我们来深入分析一下：

1. 谁依赖于谁：当然是应用程序依赖于IoC容器；

2. 为什么需要依赖：应用程序需要IoC容器来提供对象需要的外部资源；

3. 谁注入谁：很明显是IoC容器注入应用程序某个对象，应用程序依赖的对象；

4. 注入了什么：就是注入某个对象所需要的外部资源（包括对象、资源、常量数据）。

依赖注入(DI)是IoC的别名，它就是由IoC容器在运行期间，动态地将某种依赖关系注入到对象之中。DI向类里面的属性中设置值，它不能单独存在，需要在IoC的基础上进行DI。

IoC(控制反转)原理解释

原理解释一

我们是如何找女朋友的？常见的情况是，我们到处去看哪里有长得漂亮身材又好的mm，然后打听她们的兴趣爱好、qq号、电话号、ip号、iq号………，想办法认识她们，投其所好送其所要，然后嘿嘿……这个过程是复杂深奥的，我们必须自己设计和面对每个环节。传统的程序开发也是如此，在一个对象中，如果要使用另外的对象，就必须得到它（自己new一个，或者从JNDI中查询一个），使用完之后还要将对象销毁（比如Connection等），对象始终会和其他的接口或类藕合起来。

那么IoC是如何做的呢？有点像通过婚介找女朋友，在我和女朋友之间引入了一个第三者：婚姻介绍所。婚介管理了很多男男女女的资料，我可以向婚介提出一个列表，告诉它我想找个什么样的女朋友，比如长得像李嘉欣，身材像林熙雷，唱歌像周杰伦，速度像卡洛斯，技术像齐达内之类的，然后婚介就会按照我们的要求，提供一个mm，我们只需要去和她谈恋爱、结婚就行了。简单明了，如果婚介给我们的人选不符合要求，我们就会抛出异常。整个过程不再由我自己控制，而是有婚介这样一个类似容器的机构来控制。Spring所倡导的开发方式就是如此，所有的类都会在spring容器中登记，告诉spring你是个什么东西，你需要什么东西，然后spring会在系统运行到适当的时候，把你要的东西主动给你，同时也把你交给其他需要你的东西。所有的类的创建、销毁都由 spring来控制，也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象，而是spring。对于某个具体的对象而言，以前是它控制其他对象，现在是所有对象都被spring控制，所以这叫控制反转。

原理解释二

在平时的java应用开发中，我们要实现某一个功能或者说是完成某个业务逻辑时至少需要两个或以上的对象来协作完成，在没有使用Spring的时候，每个对象在需要使用他的合作对象时，自己均要使用像new object() 这样的语法来将合作对象创建出来，这个合作对象是由自己主动创建出来的，创建合作对象的主动权在自己手上，自己需要哪个合作对象，就主动去创建，创建合作对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而这样就会使得对象间的耦合度高了，A对象需要使用合作对象B来共同完成一件事，A要使用B，那么A就对B产生了依赖，也就是A和B之间存在一种耦合关系，并且是紧密耦合在一起，而使用了Spring之后就不一样了，创建合作对象B的工作是由Spring来做的，Spring创建好B对象，然后存储到一个容器里面，当A对象需要使用B对象时，Spring就从存放对象的那个容器里面取出A要使用的那个B对象，然后交给A对象使用，至于Spring是如何创建那个对象，以及什么时候创建好对象的，A对象不需要关心这些细节问题(你是什么时候生的，怎么生出来的我可不关心，能帮我干活就行)，A得到Spring给我们的对象之后，两个人一起协作完成要完成的工作即可。

所以控制反转IoC(Inversion of Control)是说创建对象的控制权进行转移，以前创建对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而现在这种权力转移到第三方，比如转移交给了IoC容器，它就是一个专门用来创建对象的工厂，你要什么对象，它就给你什么对象，有了 IoC容器，依赖关系就变了，原先的依赖关系就没了，它们都依赖IoC容器了，通过IoC容器来建立它们之间的关系。

IoC实现方式

1）利用接口或者继承，一般以接口较多。这种实现方式和我们平时提到的lazy load有异曲同工之妙。

2）构造函数注入。

3）属性注入。

Spring IoC运行原理实例

1. 我们定义一个Bean类，这个类用来存放一个Bean拥有的属性

/* Bean Id */
private String id;
/* Bean Class */
private String type;
/* Bean Property */
private Map properties = new HashMap();

一个Bean包括id,type,和Properties。

2. Spring 开始加载我们的配置文件

Spring将我们配置的信息保存在一个HashMap中，HashMap的key就是Bean 的 Id ，HasMap 的value是这个Bean，只有这样我们才能通过context.getBean("animal")这个方法获得Animal这个类。我们都知道Spirng可以注入基本类型，而且可以注入像List，Map这样的类型，接下来就让我们以Map为例看看Spring是怎么保存的.

<bean id="test" class="Test">
    <property name="testMap">
        <map>
            <entry key="a">
                <value>1</value>
            </entry>
            <entry key="b">
                <value>2</value>
            </entry>
        </map>
    </property>
</bean>

Spring保存上面的配置代码如下：

if (beanProperty.element("map") != null) {
    Map propertiesMap = new HashMap();
    Element propertiesListMap = (Element) beanProperty
            .elements().get(0);
    Iterator propertiesIterator = propertiesListMap
            .elements().iterator();
    while (propertiesIterator.hasNext()) {
        Element vet = (Element) propertiesIterator.next();
        if (vet.getName().equals("entry")) {
            String key = vet.attributeValue("key");
            Iterator valuesIterator = vet.elements()
                    .iterator();
            while (valuesIterator.hasNext()) {
                Element value = (Element) valuesIterator.next();
                if (value.getName().equals("value")) {
                    propertiesMap.put(key, value.getText());
                }
                if (value.getName().equals("ref")) {
                    propertiesMap.put(key, new String[] { value
                            .attributeValue("bean") });
                }
            }
        }
    }
    bean.getProperties().put(name, propertiesMap);
}

3. Spring依赖注入

Spring IoC依赖注入通过反射机制实现的，在实例化一个类时，它通过反射调用类中set方法将事先保存在HashMap中的类属性注入到类中。

//首先实例化一个类
public static Object newInstance(String className) {
    Class cls = null;
    Object obj = null;
    try {
        cls = Class.forName(className);
        obj = cls.newInstance();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    } catch (InstantiationException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    } catch (IllegalAccessException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    return obj;
}

//接着它将这个类的依赖注入进去
public static void setProperty(Object obj, String name, String value) {
    Class clazz = obj.getClass();
    try {
        String methodName = returnSetMthodName(name);
        Method[] ms = clazz.getMethods();
        for (Method m : ms) {
            if (m.getName().equals(methodName)) {
                if (m.getParameterTypes().length == 1) {
                    Class clazzParameterType = m.getParameterTypes()[0];
                    setFieldValue(clazzParameterType.getName(), value, m,
                            obj);
                    break;
                }
            }
        }
    } catch (SecurityException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    } catch (IllegalAccessException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    } catch (InvocationTargetException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

4. 最后将这个类的实例返回给我们

这样我们就可以用了，我们还是以Map为例看看它是怎么做的，代码里面是创建一个HashMap并把该HashMap注入到需要注入的类中。

if (value instanceof Map) {
    Iterator entryIterator = ((Map) value).entrySet()
            .iterator();
    Map map = new HashMap();
    while (entryIterator.hasNext()) {
        Entry entryMap = (Entry) entryIterator.next();
        if (entryMap.getValue() instanceof String[]) {
            map.put((String) entryMap.getKey(),
                    getBean(((String[]) entryMap.getValue())[0]));
        }
    }
    BeanProcesser.setProperty(obj, property, map);
}

这样我们就可以用Spring 给我们创建的类了，当然Spring能做到的远不止这些，这个示例程序仅仅提供了Spring最核心的依赖注入功能中的一部分。