Ioc模式解析

Ioc模式解析

2008-01-21 18:07:22|  分类： java技术 |  标签：ioc  模式  aop  技术  java  spring     字号：大中小 订阅

    分离关注（ Separation of Concerns : SOC）是Ioc模式和AOP产生最原始动力，通过功能分解可得到关注点，这些关注可以是 组件Components, 方面Aspects或服务Services。

　　从GoF设计模式中，我们已经习惯一种思维编程方式：Interface Driven Design 接口驱动，接口驱动有很多好处，可以提供不同灵活的子类实现，增加代码稳定和健壮性等等，但是接口一定是需要实现的，也就是如下语句迟早要执行：
AInterface a = new AInterfaceImp();

　　AInterfaceImp是接口AInterface的一个子类，Ioc模式可以延缓接口的实现，根据需要实现，有个比喻：接口如同空的模型套，在必要时，需要向模型套注射石膏，这样才能成为一个模型实体，因此，我们将人为控制接口的实现成为“注射”。

　　Ioc英文为 Inversion of Control，即反转模式，这里有著名的好莱坞理论：你呆着别动，到时我会找你。

　　其实Ioc模式也是解决调用者和被调用者之间的一种关系，上述AInterface实现语句表明当前是在调用被调用者AInterfaceImp，由于被调用者名称写入了调用者的代码中，这产生了一个接口实现的原罪：彼此联系，调用者和被调用者有紧密联系，在UML中是用依赖 Dependency 表示。

　　但是这种依赖在分离关注的思维下是不可忍耐的，必须切割，实现调用者和被调用者解耦，新的Ioc模式 Dependency Injection 模式由此产生了， Dependency Injection模式是依赖注射的意思，也就是将依赖先剥离，然后在适当时候再注射进入。

    Ioc模式（Dependency Injection模式）有三种：

第一种类型	从JNDI或ServiceManager等获得被调用者，这里类似ServiceLocator模式。	1. EJB/J2EE 2. Avalon（Apache的一个复杂使用不多的项目）
第二种类型	使用JavaBeans的setter方法	1. Spring Framework, 2. WebWork/XWork
第三种类型	在构造方法中实现依赖	1. PicoContainer, 2. HiveMind

　　有过EJB开发经验的人都知道，每个EJB的调用都需要通过JNDI寻找到工厂性质的Home接口，在我的教程EJB是什么章节中，我也是从依赖和工厂模式角度来阐述EJB的使用。

　　在通常传统情况下，为了实现调用者和被调用者解耦，分离，一般是通过工厂模式实现的，下面将通过比较工厂模式和Ioc模式不同，加深理解Ioc模式。

    工厂模式和Ioc

　　假设有两个类B 和 C：B作为调用者，C是被调用者，在B代码中存在对C的调用：

public class B{
　　 private C comp; 
　　......
}

　　实现comp实例有两种途径：单态工厂模式和Ioc。

    工厂模式实现如下：

public class B{
　　 private C comp; 
　　private final static MyFactory myFactory = MyFactory.getInstance();

　　public B(){
　　　　this.comp = myFactory.createInstanceOfC();

　　}
　　 public void someMethod(){
　　　　this.comp.sayHello();
　 } 
　　......
}

    特点：
    每次运行时，MyFactory可根据配置文件XML中定义的C子类实现，通过createInstanceOfC()生成C的具体实例。

    使用Ioc依赖性注射( Dependency Injection )实现Picocontainer如下，B类如同通常POJO类，如下：

public class B{
　　 private C comp; 
　　public B(C comp){
　　　　this.comp = comp;
　　 }
　　 public void someMethod(){
　　　　this.comp.sayHello();
　　 }
　　......
}

    假设C接口/类有有一个具体实现CImp类。当客户端调用B时，使用下列代码：

public class client{
　　 public static void main( String[] args ) {
　　　　DefaultPicoContainer container = new DefaultPicoContainer();
　　　　container.registerComponentImplementation(CImp.class);
　　　　container.registerComponentImplementation(B.class);
　　　　B b = (B) container.getComponentInstance(B.class);
　　　　b.someMethod();
　　 }
}

　　因此，当客户端调用B时，分别使用工厂模式和Ioc有不同的特点和区别：

　　主要区别体现在B类的代码，如果使用Ioc，在B类代码中将不需要嵌入任何工厂模式等的代码，因为这些工厂模式其实还是与C有些间接的联系，这样，使用Ioc彻底解耦了B和C之间的联系。

　　使用Ioc带来的代价是：需要在客户端或其它某处进行B和C之间联系的组装。

　　所以，Ioc并没有消除B和C之间这样的联系，只是转移了这种联系。

　　这种联系转移实际也是一种分离关注，它的影响巨大，它提供了AOP实现的可能。

    Ioc和AOP

　　AOP我们已经知道是一种面向切面的编程方式，由于Ioc解放自由了B类，而且可以向B类实现注射C类具体实现，如果把B类想像成运行时的横向动作，无疑注入C类子类就是AOP中的一种Advice，如下图：

　　通过下列代码说明如何使用Picocontainer实现AOP，该例程主要实现是记录logger功能，通过Picocontainer可以使用简单一行，使所有的应用类的记录功能激活。

    首先编制一个记录接口：

public interface Logging {
　　public void enableLogging(Log log);
}

    有一个LogSwitcher类，主要用来激活具体应用中的记录功能：

import org.apache.commons.logging.Log;
public class LogSwitcher
{
　 protected Log m_log;
　 public void enableLogging(Log log) {
　　　　m_log = log;
　　　　m_log.info("Logging Enabled");
　　}
}

    一般的普通应用JavaBeans都可以继承这个类，假设PicoUserManager是一个用户管理类，代码如下：

public class PicoUserManager extends LogSwitcher
{ 
　　..... //用户管理功能
}
public class PicoXXXX1Manager extends LogSwitcher
{ 

　　..... //业务功能
}
public class PicoXXXX2Manager extends LogSwitcher
{ 

　　..... //业务功能
}

    注意LogSwitcher中Log实例是由外界赋予的，也就是说即将被外界注射进入，下面看看使用Picocontainer是如何注射Log的具体实例的。

DefaultPicoContainer container = new DefaultPicoContainer();
container.registerComponentImplementation(PicoUserManager.class);
container.registerComponentImplementation(PicoXXXX1Manager.class); 
container.registerComponentImplementation(PicoXXXX2Manager.class);
..... 
Logging logging = (Logging) container.getComponentMulticaster();
logging.enableLogging(new SimpleLog("pico"));//激活log

　　由上代码可见，通过使用简单一行logging.enableLogging()方法使所有的应用类的记录功能激活。这是不是类似AOP的advice实现？

　　总之，使用Ioc模式，可以不管将来具体实现，完全在一个抽象层次进行描述和技术架构，因此，Ioc模式可以为容器、框架之类的软件实现提供了具体的实现手段，属于架构技术中一种重要的模式应用。J道的JdonSD框架也使用了Ioc模式。

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Spring学习笔记：概念理解

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用Spring 耳闻已久，但一直没有时间和心情去看它，最近它的声音是越来越大了，Java视线http://forum.javaeye.com/有不高手在谈论它。于是趁着有空闲时间，我也花了两个晚上看了看Spring，看的是夏昕的<Spring开发指南>http: //www.xiaxin.net/Spring_Dev_Guide.rar，文章写得不错。以下谈谈我的学习感受

一、Spring的IoC(Inversion of Control)。
这是Spring中得有特点的一部份。IoC又被翻译成“控制反转”，也不知道是谁翻译得这么别扭，感觉很深奥的词。其实，原理很简单，用一句通俗的话来说：就是用XML来定义生成的对象。IoC其实是一种设计模式，Spring只是实现了这种设计模式。

这种设计模式是怎么来的呢？是实践中逐渐形成的。

第一阶段：用普通的无模式来写Java程序。一般初学者都要经过这个阶段。
第二阶段：频繁的开始使用接口，这时，接口一般都会伴随着使用工厂模式。
第三阶段：使用IoC模式。工厂模式还不够好：（1）因为的类的生成代码写死在程序里，如果你要换一个子类，就要修改工厂方法。（2）一个接口常常意味着一个生成工厂，会多出很多工厂类。
可以把IoC模式看做是工厂模式的升华，可以把IoC看作是一个大工厂，只不过这个大工厂里要生成的对象都是在XML文件中给出定义的，然后利用Java的“反射”编程，根据XML中给出的类名生成相应的对象。从实现来看，IoC是把以前在工厂方法里写死的对象生成代码，改变为由XML文件来定义，也就是把工厂和对象生成这两者独立分隔开来，目的就是提高灵活性和可维护性。

IoC中最基本的Java技术就是“反射”编程。反射又是一个生涩的名词，通俗的说反射就是根据给出的类名（字符串）来生成对象。这种编程方式可以让对象在生成时才决定要生成哪一种对象。我在最近的一个项目也用到了反射，当时是给出一个.properties文本文件，里面写了一些全类名（包名＋类名），然后，要根据这些全类名在程序中生成它们的对象。反射的应用是很广泛的，象Hibernate、String中都是用“反射”做为最基本的技术手段。

在过去，反射编程方式相对于正常的对象生成方式要慢10几倍，这也许也是当时为什么反射技术没有普通应用开来的原因。但经SUN改良优化后，反射方式生成对象和通常对象生成方式，速度已经相差不大了（但依然有一倍以上的差距）。

所以要理解IoC，你必须先了解工厂模式和反射编程，否则对它产生的前因后果和实现原理都是无法理解透彻的。只要你理解了这一点，你自己也完全可以自己在程序中实现一个IoC框架，只不是这还要涉及到XML解析等其他知识，稍微麻烦一些。

IoC最大的好处是什么？因为把对象生成放在了XML里定义，所以当我们需要换一个实现子类将会变成很简单（一般这样的对象都是现实于某种接口的），只要修改XML就可以了，这样我们甚至可以实现对象的热插拨（有点象USB接口和SCIS硬盘了）。

IoC最大的缺点是什么？（1）生成一个对象的步骤变复杂了（其实上操作上还是挺简单的），对于不习惯这种方式的人，会觉得有些别扭和不直观。（2）对象生成因为是使用反射编程，在效率上有些损耗。但相对于IoC提高的维护性和灵活性来说，这点损耗是微不足道的，除非某对象的生成对效率要求特别高。（3）缺少IDE重构操作的支持，如果在Eclipse要对类改名，那么你还需要去XML文件里手工去改了，这似乎是所有XML方式的缺憾所在。

总的来说IoC无论原理和实现都还算是很简单的。一些人曾认为IoC没什么实际作用，这种说法是可以理解的，因为如果你在编程中很少使用接口，或很少使用工厂模式，那么你根本就没有使用IoC的强烈需要，也不会体会到IoC可贵之处。有些人也说要消除工厂模式、单例模式，但是都语焉不详、人云亦云。但如果你看到IoC模式和用上Spring，那么工厂模式和单例模式的确基本上可以不用了。但它消失了吗？没有！Spring的IoC实现本身就是一个大工厂，其中也包含了单例对象生成方式，只要用一个设置就可以让对象生成由普通方式变单一实例方式，非常之简单。

总结：
（1）IoC原理很简单，作用的针对性也很强，不要把它看得很玄乎。
（2）要理解IoC，首先要了解“工厂、接口、反射”这些概念。

二、Spring的MVC

如果你已经熟悉Struts，那么不必把MVC做为重点学习内容。基本上我认为Spring MVC是一个鸡肋，它的技术上很先进，但易用性上没有Struts好。而且Struts有这么多年的基础了，Spring很难取代Struts的地位。这就是先入为主的优秀，一个项目经理选用一种框架，不能单纯的从它的技术上考虑，还有开发效率，人员配置等都是考虑因素。但做为研究性的学习，Spring 的MVC部份还是蛮有价值的。

三、数据库层的模板
Spring主要是提供了一些数据库模板（模板也是一种Java设计模式），让数据部分的代码更简洁，那些try...catch都可以不见了。这个的确是个好东东。

四、AOP

AOP 又称面向方面编程，它的实现原理还是用了反射：通过对某一个种类的方法名做监控来实现统一处理。比如：监控以“insert”字符串开头的方法名，在这种方法执行的前后进行某种处理（数据库事务等）。但这里我有一个疑问？不一定所有以insert开头的方法都是数据库操作，哪么当某个insert开头的方法不是数据库操作，你又对它进行了数据事务的操作，这样的错误如何防止？？？我对这方面了解不深，还是只知道一个大概。

曾看过一个程序员发出这样的感慨：框架一个接一个，学也学不完，而且有必要吗？这样一层层的加上框架，还不如直接写JSP来得直接，效率还高。我想这种困惑很多人都有吧？但如果你经过的项目渐多，就会发现，维护项目要比开发项目更艰难，代价更大。那种用JSP直接来写，层次又不清楚的开发，往往最后得到一个不可再修改的软件，一团乱麻，移一发而动全身。但软件不象电视机，做好了就不会改动了，软件是一个变化的事物，用户的需求随时会改变，这时你会体会到分层和使用框架的好处了，它们为你做了软件中很多和业务无关的工作，你可以只关注业务，并减少代码量。唯一缺点就是有一个学习的代价，框架配置上也较麻烦。

学习框架，我认为应该：第一步，了解这个框架中的一些关键概念，它的具体含义是什么。第二步，了解这个框架的精华在哪里，它能对开发起到什么样的作用，最好能对它的原理有一定的了解。第三步，用这个框架来写几个例子，实际体会一下。我现在还是刚刚大概完成了前两步，这几天会再看看Spring的文档并用 Spring写几个例子，到时一起发出来。

另外，很赞赏<Spring开发指南>的作者夏昕的观点，将自已的经验写成文档公开出来，不过一个人的力量终究太弱。最好能够形成一个组织，对一种新技术，由一两个人出一个大纲，大家把它分了，更写一章，然后由两三个人总集起。我个人感觉，由于英文语言的关系，新技术引进到国内的还是太慢了，至少要比国外慢上一年以上，成立一个开源文档组织还是很有意义的事。