【Spring】IoC&DI入门,从控制反转到代码自由的艺术,IoC重塑你的编程世界,解锁Spring的超级管家之道

1.介绍Spring

1.1什么是Spring?

Spring是一个开源的企业级应用开发框架,它通过提供全面的基础设施支持,简化了Java应用程序的开发。Spring框架的核心目标是帮助开发者减少开发过程中常见的复杂性,尤其是在企业级应用开发中。Spring不仅是一个轻量级的容器,它还提供了很多与事务管理、安全性、消息服务、数据访问、Web应用开发等相关的功能模块

简单来说,Spring就像一个“超级管家”,帮你管理Java应用程序中的对象和它们之间的关系,让代码更清晰、更易维护。如今,Spring已经成为Java生态系统中不可或缺的一部分,尤其是在构建现代Web应用和微服务时。

⽤⼀句具体的话来概括Spring: Spring 是包含了众多⼯具⽅法的 IoC 容器

那问题来了,什么是容器?什么是 IoC 容器?

1.2什么是容器?

容器是用来容纳某种物品的(基本)装置。–百度

生活中的水桶、收纳盒、柜子等等这些都是容器.

在编程中的容器有哪些呢?
•List/Map -> 数据存储容器
•Tomcat -> Web 容器

容器的作用是什么?
容器可以使我们处理事务的效率更高,比如:收纳盒可以分类物品,当我们使用工具时方便我们找物品。

像生活中的水桶、收纳盒、柜子这些都是可以看得到的具体的容器,而Spring容器我们暂且看不到,我们可以把Spirng容器理解为一个抽象的容器

我们可以把具体的容器想象成一个抽象的容器
想象一下,你在厨房做饭,需要各种工具:刀、锅、碗等等。如果每次用的时候都要自己去拿、洗、放回去,会很麻烦。现在假设有个智能助手,它不仅帮你把这些工具准备好,还在你需要时自动递给你,用完后收拾干净。这个“智能助手”就有点像Spring中的容器。

1.3什么是IoC?

IoC,全称Inversion of Control(控制反转),是Spring框架的核心设计原则之一。听起来有点抽象,但其实很好理解。

在传统的编程中,如果你需要一个对象,通常是你自己去创建它。比如需要创建一个User对象:

DatabaseConnection db = new DatabaseConnection();

这里,你(程序员)主动控制了DatabaseConnection对象的创建过程。但如果这个对象需要其他依赖(比如配置信息、日志工具),你就得手动把这些依赖塞进去,代码会变得越来越复杂。

IoC把这个“控制权”反转了。你不再直接创建和管理对象,而是把这个任务交给Spring容器。你只需要告诉容器:“我需要一个DatabaseConnection对象,它依赖这些东西。”然后容器会帮你创建好这个对象,把依赖注入进去,最后交给你使用。这个过程通常通过依赖注入(Dependency Injection, DI) 实现。

控制反转是⼀种思想, 在⽣活中也是处处体现.

⽐如⾃动驾驶, 传统驾驶⽅式, ⻋辆的横向和纵向驾驶控制权由驾驶员来控制, 现在交给了驾驶⾃动化系统来控制, 这也是控制反转思想在⽣活中的实现. ⽐如招聘, 企业的员⼯招聘,⼊职, 解雇等控制权, 由⽼板转交给给HR(⼈⼒资源)来处理

2.IoC介绍

2.1用一个例子来介绍IoC

2.1.1传统程序开发

需求: 造⼀辆⻋

我们的实现思路是这样的:
先设计轮⼦(Tire),然后根据轮⼦的⼤⼩设计底盘(Bottom),接着根据底盘设计⻋⾝(Framework),最后根据⻋⾝设计好整个汽⻋(Car)。这⾥就出现了⼀个"依赖"关系:汽⻋依赖⻋⾝,⻋⾝依赖底盘,底盘依赖轮⼦.

在这里插入图片描述
Car类:

public class Car {
    
    
    private Framework framework;

    public Car(){
    
    
        framework = new Framework();
        System.out.println("Car Init .....");
    }

    public void run(){
    
    
        System.out.println("Car run ");
    }
}

Framework类:

public class Framework {
    
    
    private Bottom bottom;

    public Framework(){
    
    
        bottom = new Bottom();
        System.out.println("framework Init ....");
    }

}

Bottom类:

public class Bottom {
    
    
    private Tire tire;

    public Bottom(){
    
    
        tire = new Tire();
        System.out.println("Bottom Init ....");
    }
}

Tire类:

public class Tire {
    
    
    private int size;

    public Tire(){
    
    
        this.size = 17;//设置轮子大小
        System.out.println("Tire Init ....tire:"+this.size);
    }
}

Main类(测试类):

public class Main {
    
    
    static public void main(String[] args){
    
    
        Car car=new Car();//轮子大小固定是17
        car.run();
    }
}

上面Car的轮子是固定的,如果我们在后续的业务中创建新轮子的Car时,需要把上面的类都修改:

Car类:

public class Car {
    
    
    private Framework framework;

    public Car(int size){
    
    
        framework = new Framework(size);
        System.out.println("Car Init .....");
    }

    public void run(){
    
    
        System.out.println("Car run ");
    }
}

Framework类:

public class Framework {
    
    
    private Bottom bottom;

    public Framework(int size){
    
    
        bottom = new Bottom(size);
        System.out.println("framework Init ....");
    }

}

Bottom类:

public class Bottom {
    
    
    private Tire tire;

    public Bottom(int size){
    
    
        tire = new Tire(size);
        System.out.println("Bottom Init ....");
    }
}

Tire类:

public class Tire {
    
    
    private int size;

    public Tire(int size){
    
    
        this.size = size;//设置轮子大小
        System.out.println("Tire Init ....tire:"+this.size);
    }
}

Main类(测试类):

public class Main {
    
    
    static public void main(String[] args){
    
    

        //创建车的时候可以自定义轮子的大小
        Car car1=new Car(17);
        car1.run();

        Car car2=new Car(21);
        car2.run();
    }
}

但是,当我们想给车添加颜色选择、驾驶座椅选择等等,每次都需要修改上面所有的代码,代码的维护性却很低.
在这里插入图片描述
从以上代码可以看出,以上程序的问题是:当最底层代码改动之后,整个调⽤链上的所有代码都需要修改.
程序的耦合度⾮常⾼(修改⼀处代码, 影响其他处的代码修改)

2.1.2 IoC思想的程序开发

在上⾯的程序中, 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⻋⾝,那么⻋⾝也得改,同理汽⻋设计也得改, 也就是整个设计⼏乎都得改

我们尝试换⼀种思路, 我们先设计汽⻋的⼤概样⼦,然后根据汽⻋的样⼦来设计⻋⾝,根据⻋⾝来设计底盘,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, 底盘依赖⻋⾝,车身依赖汽车

这就类似我们打造⼀辆完整的汽⻋, 如果所有的配件都是⾃⼰造,那么当客⼾需求发⽣改变的时候,⽐如轮胎的尺⼨不再是原来的尺⼨了,那我们要⾃⼰动⼿来改了,但如果我们是把轮胎外包出去,那么即使是轮胎的尺⼨发⽣变变了,我们只需要向代理⼯⼚下订单就⾏了,我们⾃⾝是不需要出⼒的。

在这里插入图片描述

如何来实现呢?
我们可以尝试不在每个类中⾃⼰创建下级类,如果自己创建下级类就会出现当下级类发⽣改变操作,自己也要跟着修改.

此时,我们只需要将原来由自己创建的下级类,改为传递的⽅式(也就是注⼊的⽅式),因为我们不需要在当前类中创建下级类了,所以下级类即使发⽣变化(创建或减少参数),当前类本⾝也⽆需修改任何代码,这样就完成了程序的解耦。

IoC思想的程序设计:
Car类:

public class Car {
    
    
    private Framework framework;

    public Car(Framework framework){
    
    
        this.framework = framework;
        System.out.println("Car Init .....");
    }

    public void run(){
    
    
        System.out.println("Car run ");
    }
}

Framework类:

public class Framework {
    
    
    private Bottom bottom;

    public Framework(Bottom bottom){
    
    
        this.bottom = bottom;
        System.out.println("framework Init ....");
    }

}

Bottom类:

public class Bottom {
    
    
    private Tire tire;

    public Bottom(Tire tire){
    
    
        this.tire = tire;
        System.out.println("Bottom Init ....");
    }
}

Tire类:

public class Tire {
    
    
    private int size;

    public Tire(int size){
    
    
        this.size = size;
        System.out.println("Tire Init ....tire:"+this.size);
    }
}

Main类(测试类):

public class Main {
    
    
    static public void main(String[] args){
    
    

        //创建轮子
        Tire tire = new Tire(21);
        //讲tire注入bottom中
        Bottom bottom = new Bottom(tire);
        //将bottom注入Framework中
        Framework framework = new Framework(bottom);
        //将framework注入car中
        Car car = new Car(framework);
        car.run();

    }
}

代码经过以上调整,⽆论底层类如何变化,整个调⽤链是不⽤做任何改变的,这样就完成了代码之间的解耦,从⽽实现了更加灵活、通⽤的程序设计了。

2.2 IoC的优势

在传统的代码中对象创建顺序是:Car -> Framework -> Bottom -> Tire
改进之后解耦的代码的对象创建顺序是:Tire -> Bottom -> Framework -> Car
在这里插入图片描述
我们发现了⼀个规律,通⽤程序的实现代码,类的创建顺序是反的,传统代码是 Car 控制并创建了 Framework,Framework 创建并创建了 Bottom,依次往下;⽽改进之后的控制权发⽣的反转,不再是使用⽅对象创建并控制依赖对象了,⽽是把依赖对象注⼊将当前对象中,依赖对象的控制权不再由当前类控制了.

这样的话, 即使=依赖类发⽣任何改变,当前类都是不受影响的,这就是典型的控制反转,也就是 IoC 的实现思想

学到这⾥, 我们⼤概就知道了什么是控制反转了, 那什么是控制反转容器呢, 也就是IoC容器
在这里插入图片描述
这部分代码, 就是IoC容器做的⼯作.

从上⾯也可以看出来, IoC容器具备以下优点:
资源不由使⽤资源的双⽅管理,而由不使⽤资源的第三⽅管理,这可以带来很多好处。第⼀,资源集中管理,实现资源的可配置和易管理。第⼆,降低了使⽤资源双⽅的依赖程度,也就是我们说的耦合度。

  1. 资源集中管理: IoC容器会帮我们管理⼀些资源(对象等), 我们需要使⽤时, 只需要从IoC容器中去取就可以了
  2. 我们在创建实例的时候不需要了解其中的细节, 降低了使⽤资源双⽅的依赖程度, 也就是耦合度.

3.DI介绍

DI,全称Dependency Injection(依赖注入),是IoC(控制反转)的一种具体实现方式。如果说IoC是一种思想,那么DI就是把它落地的“施工队”。简单来说,DI是指Spring容器主动将对象所需的依赖“注入”到对象中,而不是对象自己去创建或寻找依赖。

想象一下,你去餐厅吃饭,传统方式是你自己下厨:买菜、洗菜、切菜、炒菜,忙得不可开交。而有了DI,就像你坐下来点菜,服务员直接把热腾腾的饭菜端到你面前。你不需要关心食材从哪来、怎么做的,只管享用就行。DI也是这样,Spring容器负责准备好依赖(比如数据库连接、服务类),然后通过某种方式(构造器、Setter方法等)“端”给你。

DI的核心目标是让对象之间的关系更松散、更灵活。就像搭积木,你不用自己造积木块,只需要告诉Spring“我需要哪块”,它就帮你拼好