回雁楼--Spring系列之IOC理论详解
控制反转(IoC)和依赖注入(DI)
IoC(Inversion of Control,控制反转) 是Spring 中一个非常重要的概念，它不是什么技术，而是一种解耦的设计思想。它的主要目的是借助于“第三方”(Spring 中的 IOC 容器) 实现具有依赖关系的对象之间的解耦(IOC容器管理对象，你只管使用即可)，从而降低代码之间的耦合度。IOC 是一个原则，而不是一个模式，以下模式（但不限于）实现了IoC原则。
Spring IOC 容器就像是一个工厂一样，当我们需要创建一个对象的时候，只需要配置好配置文件/注解即可，完全不用考虑对象是如何被创建出来的。 IOC 容器负责创建对象，将对象连接在一起，配置这些对象，并从创建中处理这些对象的整个生命周期，直到它们被完全销毁。
在实际项目中一个 Service 类如果有几百甚至上千个类作为它的底层，我们需要实例化这个 Service，你可能要每次都要搞清这个 Service 所有底层类的构造函数，这可能会把人逼疯。如果利用 IOC 的话，你只需要配置好，然后在需要的地方引用就行了，这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。
关于Spring IOC 的详细理解如下:
我们去理解控制反转(IoC)的时候，首先得带大家理解一下软件设计中的依赖倒置原则。
什么是依赖倒置原则：
假设我们设计一辆汽车：先设计轮子，然后根据轮子大小设计底盘，接着根据底盘设计车身，最后根据车身设计好整个汽车。这里就出现了一个“依赖”关系：汽车依赖车身，车身依赖底盘，底盘依赖轮子。
这样的设计看起来没问题，但是可维护性却很低。假设设计完工之后，上司却突然说根据市场需求的变动，要我们把车子的轮子设计都改大一码。这下我们就蛋疼了：因为我们是根据轮子的尺寸设计的底盘，轮子的尺寸一改，底盘的设计就得修改；同样因为我们是根据底盘设计的车身，那么车身也得改，同理汽车设计也得改——整个设计几乎都得改！我们现在换一种思路。我们先设计汽车的大概样子，然后根据汽车的样子来设计车身，根据车身来设计底盘，最后根据底盘来设计轮子。这时候，依赖关系就倒置过来了：轮子依赖底盘， 底盘依赖车身， 车身依赖汽车。
这时候，上司再说要改动轮子的设计，我们就只需要改动轮子的设计，而不需要动底盘，车身，汽车的设计了。这就是依赖倒置原则——把原本的高层建筑依赖底层建筑“倒置”过来，变成底层建筑依赖高层建筑。高层建筑决定需要什么，底层去实现这样的需求，但是高层并不用管底层是怎么实现的。这样就不会出现前面的“牵一发动全身”的情况。
控制反转：
控制反转（Inversion of Control） 就是依赖倒置原则的一种代码设计的思路。具体采用的方法就是所谓的依赖注入（Dependency Injection）。这几种概念的关系大概如下：
去理解这几个概念，还是用上面汽车的例子。这次写成代码。我们先定义四个Class，车，车身，底盘，轮胎。然后初始化这辆车，最后跑这辆车。代码如下：
//车模型
Class Car{
private Framework framework;
Car(){
this.framework = new Framework();
}
public void run(){
//....
}
}
//车身框架
Class Framework{
private Bottom bottom;
Framework(){
this.bottom = new Bottom();
}
}
//车底盘
Class Bottom{
private Tire tire;
Bottom(){
this.tire = new Tire();
}
}
//轮胎
Class Tire{
private int size;
Tire(){
this.size = 30;
}
}
//初始化车
Car mycar = new Car();
//运行
mycar.run();
这里相当于上面第一个例子，上层建筑依赖下层建筑——每一个类的构造函数都直接调用了底层代码的构造函数。假设我们需要改动一下轮胎（Tire）类，把它的尺寸变成动态的，而不是一直都是30。我们需要这样改：
Tire类修改：
//轮胎
Class Tire{
private int size;
Tire(int size){
this.size = size;
}
}
由于我们修改了轮胎的定义，为了让整个程序正常运行，我们需要做以下改动
//车模型
Class Car{
private Framework framework;
Car(int size){
this.framework = new Framework(size);
}
public void run(){
//....
}
}
//车身框架
Class Framework{
private Bottom bottom;
Framework(int size){
this.bottom = new Bottom(size);
}
}
//车底盘
Class Bottom{
private Tire tire;
Bottom(int size){
this.tire = new Tire(size);
}
}
//轮胎
Class Tire{
private int size;
Tire(int size){
this.size = size;
}
}
//初始化车
int size = 40;
Car mycar = new Car(size);
mycar.run();
由此我们可以看到，仅仅是为了修改轮胎的构造函数，这种设计却需要修改整个上层所有类的构造函数！在软件工程中，这样的设计几乎是不可维护的——在实际工程项目中，有的类可能会是几千个类的底层，如果每次修改这个类，我们都要修改所有以它作为依赖的类，那软件的维护成本就太高了。
所以我们需要进行控制反转（IoC），及上层控制下层，而不是下层控制着上层。我们用依赖注入（Dependency Injection）这种方式来实现控制反转。所谓依赖注入，就是把底层类作为参数传入上层类，实现上层类对下层类的“控制”。这里我们用构造方法传递的依赖注入方式重新写车类的定义：
//车模型
Class Car{
private Framework framework;
Car(Framework framework){
this.framework = framework;
}
public void run(){
//....
}
}
//车身框架
Class Framework{
private Bottom bottom;
Framework(Bottom bottom){
this.bottom = bottom;
}
}
//车底盘
Class Bottom{
private Tire tire;
Bottom(Tire tire){
this.tire = tire;
}
}
//轮胎
Class Tire{
private int size;
Tire(){
this.size = 30;
}
}
//初始化车
Tire tire = new Tire();
Bottom bottom = new Bottom(tire);
Framework framework = new Framework(bottom);
Car mycar = new Car(framework);
//运行
mycar.run();
然后再做之前一样的操作对轮胎处的代码进行动态修改:
//车模型
Class Car{
private Framework framework;
Car(Framework framework){
this.framework = framework;
}
public void run(){
//....
}
}
//车身框架
Class Framework{
private Bottom bottom;
Framework(Bottom bottom){
this.bottom = bottom;
}
}
//车底盘
Class Bottom{
private Tire tire;
Bottom(Tire tire){
this.tire = tire;
}
}
//轮胎
Class Tire{
private int size;
Tire(int size){
this.size = size;
}
}
//初始化车
int size = 40;
Tire tire = new Tire(size);
Bottom bottom = new Bottom(tire);
Framework framework = new Framework(bottom);
Car mycar = new Car(framework);
//运行
mycar.run();
通过上面代码的比对，会发现这里只需要修改轮胎类就行了，不用修改其他任何上层类。这显然是更容易维护的代码。不仅如此，在实际的工程中，这种设计模式还有利于不同组的协同合作和单元测试：比如开发这四个类的分别是四个不同的组，那么只要定义好了接口，四个不同的组可以同时进行开发而不相互受限制；而对于单元测试，如果我们要写Car类的单元测试，就只需要Mock一下Framework类传入Car就行了，而不用把Framework, Bottom, Tire全部new一遍再来构造Car。这里我们是采用的构造函数传入的方式进行的依赖注入。其实还有另外两种方法：Setter传递和接口传递。这里就不多讲了，核心思路都是一样的，都是为了实现控制反转。
到这里应该能理解什么控制反转和依赖注入了。在上面举的代码里，什么地方是控制反转容器(IoC Container)呢？其实就是对车类进行初始化的那段代码发生的地方，就是控制反转容器。
显然你也应该观察到了，因为采用了依赖注入，在初始化的过程中就不可避免的会写大量的new。这里IoC容器就解决了这个问题。这个容器可以自动对你的代码进行初始化，你只需要维护一个Configuration（可以是xml可以是一段代码），而不用每次初始化一辆车都要亲手去写那一大段初始化的代码。这是引入IoC Container的第一个好处。IoC Container的第二个好处是：我们在创建实例的时候不需要了解其中的细节。在上面的例子中，我们自己手动创建一个车instance时候，是从底层往上层new的：
这个过程中，我们需要了解整个Car/Framework/Bottom/Tire类构造函数是怎么定义的，才能一步一步new/注入。而IoC Container在进行这个工作的时候是反过来的，它先从最上层开始往下找依赖关系，到达最底层之后再往上一步一步new（有点像深度优先遍历）：
IoC 容器这里可以直接隐藏具体创建实例的细节，其实看起来就像一个工厂
我们就像是工厂的客户。我们只需要向工厂请求一个Car实例，然后它就给我们按照Config创建了一个Car实例。我们完全不用管这个Car实例是怎么一步一步被创建出来。
实际项目中，有的Service Class可能是十年前写的，有几百个类作为它的底层。假设我们新写的一个API需要实例化这个Service，我们总不可能回头去搞清楚这几百个类的构造函数吧？IoC Container的这个特性就很完美的解决了这类问题——因为这个架构要求你在写class的时候需要写相应的Config文件，所以你要初始化很久以前的Service类的时候，前人都已经写好了Config文件，你直接在需要用的地方注入这个Service就可以了。这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。
讲到这里本章对Spring系列的IOC理论详解也就结束了，如果想了解更多知识可以在对应的专栏中看系列文章，谢谢大家的观看，希望能给各位同学带来帮助。如果觉得博主写的还可以的，可以点赞收藏。 😉
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