其实很简单——SpringIOC详解

Spring核心：IoC

IoC容器

Spring 容器是 Spring 框架的核心。容器将创建对象，把它们连接在一起，配置它们，并管理他们的整个生命周期从创建到销毁。Spring 容器使用依赖注入（DI）来管理组成一个应用程序的组件。这些对象被称为 Spring Bean。^[1]

Spring主要容器包括 BeanFactory 和 ApplicationContext 两种，其中ApplicationContext容器是使用最多的容器，它间接继承了BeanFactory接口，具有BeanFactory容器的全部功能，其继承关系如下：

图1：ApplicationContext容器类即成关系

Spring容器的作用是用来存放Bean（需要交给Spring管理的对象）并控制Bean从产生到销毁的整个生命周期，当应用程序需要用到某一个Bean时，通过容器的 getBean()^[2] 方法可以很方便的获取到这个对象。根据Spring的不同配置方式存在不同的 SpringContext 容器实现，最常用的两种配置方式，基于XML文件和注解的配置方式都具有自己的具体的容器实现，ClassPathXmlApplicationContext 类对应基于XML文件的配置方式， AnnotationConfigApplicationContext 类对应基于注解的配置方式。以上两种方式可通过如下代码获取Bean对象：

/**
 * 基于XML的配置方式获取Bean对象
 */
public static void main(String[] args) {
	ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("/config/beans.xml");
  context.getBean("TestBean");
}

/**
 * 基于注解的配置方式获取Bean对象
 */
public static void main(String[] args){
  ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ConfigBeans.class); 
  context.getBean("TestBean");
}

关于对 IoC 即控制反转的理解：

在控制不反转的情况下，编码过程中如果需要使用一个对象，如 Person 类的对象，则通过 new Person() 调用构造函数的方式直接创建对象，这种方式的缺点是每次都需要创建新的对象，使用n次就会创建n个对象，这种方式在特定场景下^[3]会产生不必要的性能损失。

引入了Ioc机制后，所有的对象都会交给IoC容器管理，根据不同的配置，容器来控制对象什么时候创建新对象，什么时候销毁。当需要使用一个 Person 对象时，通过依赖注入的方式添加对应的 Person 对象依赖，而不一定创建新对象。

通过IoC机制，对象的控制者从开发者变成了IoC容器，即实现了控制反转。

Bean

Bean对象由IoC容器根据配置信息创建，是构成应用程序的基础。配置信息称为元数据，Spring框架规定了一系列可设置的元数据属性，Spring官方文档说明了所有可配置的属性^[4]。

Property	Explained in…	DESC
Class	Instantiating Beans	必选项，用来设定Bean的类型
Name	Naming Beans	Bean的唯一标识，xml文件中可以使用id/name
Scope	Bean Scopes	设置Bean的作用域
Constructor arguments	Dependency Injection	设定构造函数注入的参数
Properties	Dependency Injection	设定Bean对象的属性
Autowiring mode	Autowiring Collaborators	设定注入模式
Lazy initialization mode	Lazy-initialized Beans	是否懒加载
Initialization method	Initialization Callbacks	设定对象初始化方法
Destruction method	Destruction Callbacks	设定对象销毁方法

表1：Bean对象可配置的属性

Bean和IoC容器的关系

程序启动时IoC容器会通过配置文件读取元数据，保存在 BeanFactory 对象的 beanDefinitionMap 属性中， beanDefinitionMap 是一个 ConcurrentHashMap 类对象，容器根据其中保存的元数据信息，创建相应的Bean对象。创建出来的Bean对象根据配置不同保存到不同的位置，默认状态的Bean都是单例对象，保存在 singletonObjects 属性中。下图是对这个过程的简单描述：^[5]

图2：IoC容器创建Bean的过程

XML配置文件中定义Bean对象的方式如下：

<?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 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
>
		<!-- 创建 Bean 对象,所有属性使用默认值 -->
    <bean name="Bean" class="cn.sunyog.entity.XMLBean">
      	<!-- 设置对象的属性值 -->
        <property name="message" value="默认设置的 Bean"/>
    </bean>
</beans>

Bean的类定义如下：

public class XMLBean {
    private String message;

    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }
}

执行测试代码：

public static void main(String[] args){
    ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("/config/beans.xml");
    XMLBean bean = (XMLBean) context.getBean("Bean");//断点
    System.out.println(bean);
    System.out.println(bean.getMessage());
}

打印结果：

cn.sunyog.entity.XMLBean@45752059
默认设置的 Bean

使用以上代码，通过debug的方式进入断点，查看Bean的定义信息和对象保存位置如下：

图3：元数据信息保存位置

图4：Bean对象保存位置

Bean的作用域

Spring官方文档中规定了Bean的作用域所有可选值，包括：singleton、prototype、request、session、application、websocket六种。具体描述如下^[6]：

Scope	Description
singleton	默认作用域，单例模式，整个容器中只有一个Bean对象
prototype	每次使用时创建新对象，Bean使用完成后销毁
request	每个HTTP请求包含一个自己专属的Bean对象。只能在web程序中使用。只支持ApplicationContext容器
session	每个 HTTP Session包含一个自己专属的Bean对象。只能在web程序中使用。只支持ApplicationContext容器
application	针对ServletContext创建的Bean对象。只能在web程序中使用。只支持ApplicationContext容器
websocket	针对WebSocket创建的Bean对象。只能在web程序中使用。只支持ApplicationContext容器

图2：Bean的作用域说明表

1.XML文件方式配置Bean

类定义代码：

public class XMLBean{
    private String message;
		//无参构造
  	public XMLBean() {
        System.out.println("构造："+this);
    }
  
    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }
		//配置文件中说明的初始化方法
    public void initFunc(){
        System.out.println("Bean 初始化方法执行");
    }
		//配置文件中说明的销毁方法
    public void destroyFund(){
        System.out.println("Bean 销毁方法执行");
    }
}

XML文件配置信息：

<?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 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
>
		<bean id="Singleton-Bean" class="cn.sunyog.bean.XMLBean"
          lazy-init="true" scope="singleton" 
          init-method="initFunc" destroy-method="destroyFund">
        <property name="message" value="XML Bean，懒加载，singleton模式，已设定初始化方法，已设定销毁方法" />
    </bean>
</beans>

通过 junit 测试框架测试各各个Bean的创建顺序

public class XMLBeanFactoryTest {
    private ClassPathXmlApplicationContext context = null;
  
    @Test
    public void singletonBeanTest() {
      	//获取两次 单例懒加载bean
        XMLBean bean = (XMLBean) this.context.getBean("Singleton-Bean");
        XMLBean bean2 = (XMLBean) this.context.getBean("Singleton-Bean");
      	//获取一次默认Bean
        XMLBean bean3 = (XMLBean) this.context.getBean("Bean");
				//打印Bean对象内存地址和message属性
        printBeanInfo(bean, bean2, bean3);
    }

    private void printBeanInfo(XMLBean... bean) {
        for (XMLBean item : bean) {
            System.out.println(item);
        }
        for (XMLBean item : bean) {
            System.out.println(item.getMessage());
        }
    }

    @Before
    public void doBefore() {
        this.context = new ClassPathXmlApplicationContext("/config/beans.xml");
    }

    @After
    public void doAfter() {
        //销毁所有bean
        this.context.registerShutdownHook();
    }
}

结果打印及说明：

构造：cn.sunyog.bean.XMLBean@2758fe70
构造：cn.sunyog.bean.XMLBean@2db7a79b
Bean 初始化方法执行
cn.sunyog.bean.XMLBean@2db7a79b
cn.sunyog.bean.XMLBean@2db7a79b
cn.sunyog.bean.XMLBean@2758fe70
XML Bean，懒加载，singleton模式，已设定初始化方法，已设定销毁方法
XML Bean，懒加载，singleton模式，已设定初始化方法，已设定销毁方法
默认设置的 Bean


Bean 销毁方法执行

测试代码中调用三次 getBean() 方法，但打印结果结果显示只创建了两个对象。由于名称为 Singleton-Bean 的Bean配置了单例作用域，所以两次获取的Bean其实是同一个对象，因此分别只调用了一次 initFunc() 方法和 destroyFunc() 方法。这里需要注意prototype模式下，Bean对象使用完成后会自动回收，而不是通过IoC容器回收，所以设定的销毁方法会失效。

另外，测试代码中先获取的 Singleton-Bean 对象，后获取的 Bean 对象，但创建顺序是先创建 Bean 对象，后创建 Singleton-Bean 对象，这是由于 Singleton-Bean 设置了lazy-init属性为true，只有调用 get Bean() 方法时才创建这个Bean。

2.注解方式配置Bean

@Configuration
public class AnnoBeanConfig{
    @Bean(name = "Anno-Bean",initMethod = "initFunc",destroyMethod = "destroyFunc")
    @Scope("singleton") //作用域
    @Lazy   //懒加载
    public AnnotationBean getAnnotationBean(){
        AnnotationBean bean = new AnnotationBean();
        bean.setMessage("基于注解的配置");
        return bean;
    }
}

测试代码：

public class AnnoBeanFactoryTest {
    AnnotationConfigApplicationContext context=null;

    @Before
    public void doBefore(){
        this.context=new AnnotationConfigApplicationContext(AnnoBeanConfig.class);
    }

    @After
    public void doAfter(){
        this.context.registerShutdownHook();
    }

    @Test
    public void test(){
        AnnotationBean bean = (AnnotationBean) context.getBean("Anno-Bean");
        this.printBeanInfo(bean);
    }

    private void printBeanInfo(AnnotationBean... bean) {
        for (AnnotationBean item : bean) {
            System.out.println(item);
        }
        for (AnnotationBean item : bean) {
            System.out.println(item.getMessage());
        }
    }
}

打印结果：

构造：cn.sunyog.bean.AnnotationBean@21be3395
注解配置的初始化方法
cn.sunyog.bean.AnnotationBean@21be3395
基于注解的配置


注解配置的销毁方法

Bean的生命周期

另一种设定Bean的初始化和销毁回调方法的方式。在定义Bean时，实现 InitializingBean 接口的 afterPropertiesSet() 方法来设定初始化回调；实现 DisposableBean接口的 destroy() 方法来设定销毁回调方法。

配置代码：

@Bean(name="Simple-Bean",initMethod = "initFunc",destroyMethod = "destroyFunc")
public SimpleBean getSimpleBean(){
    SimpleBean bean = new SimpleBean();
    bean.setMessage("实现初始化回调和销毁回调方法");
    return bean;
}

Bean代码：

public class SimpleBean extends AnnotationBean implements InitializingBean, DisposableBean {
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("实现 DisposableBean 接口的 销毁回调 方法");
    }

    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("实现 InitializingBean 接口的 初始化回调 方法");
    }
}

测试代码：

@Test
public void testSimpleBean(){
    SimpleBean bean = (SimpleBean) context.getBean("Simple-Bean");
    this.printBeanInfo(bean);
}

打印结果：

构造：cn.sunyog.bean.SimpleBean@16e7dcfd
实现 InitializingBean 接口的 初始化回调 方法
注解配置的初始化方法
cn.sunyog.bean.SimpleBean@16e7dcfd
实现初始化回调和销毁回调方法


实现 DisposableBean 接口的 销毁回调 方法
注解配置的销毁方法

也可以通过配置后置处理器的方式设定初始化前、后处理方法，这种方式需要实现 BeanPostProcessor 接口的 postProcessBeforeInitialization() 和 postProcessAfterInitialization() 方法，后置处理器类代码如下：

public class PostProcessorBean implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
      	//只处理SimpleBean类型
        if (bean instanceof SimpleBean){
            System.out.println(beanName+": 前置处理方法 执行");
        }
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if(bean instanceof SimpleBean){
            System.out.println(beanName+": 后置处理方法 执行");
        }
        return bean;
    }
}

配置类代码：

@Bean
public BeanPostProcessor getPostProcessorBean(){
    return new PostProcessorBean();
}

执行 SimpleBean 类的测试代码，得到打印结果（和SimpleBean的测试打印结果略有不同）：

构造：cn.sunyog.bean.SimpleBean@79efed2d
Simple-Bean: 前置处理方法 执行
实现 InitializingBean 接口的 初始化回调 方法
注解配置的初始化方法
Simple-Bean: 后置处理方法 执行
cn.sunyog.bean.SimpleBean@79efed2d
实现初始化回调和销毁回调方法


实现 DisposableBean 接口的 销毁回调 方法
注解配置的销毁方法

Bean的整个生命周期的方法调用顺序如下图，图中直角方框表示应用程序调用，圆角方框表示容器调用：

graph TD A[容器初始化/调用getBean方法] --> B(执行Bean的构造函数) B -->C{是否配置后置处理器} C --已配置--> D(执行后置处理器的postProcessBeforeInitialization方法) D --> E(执行InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法) C --未配置--> E E --> F(执行配置的init-method) F --> Z{是否配置后置处理器} Z --已配置--> G(执行后置处理器的postProcessAfterInitialization方法) G --> H[应用程序使用Bean] Z --未配置--> H H --> I[调用容器关闭方法如registerShutdownHook] I --> J(执行DisposableBean接口的destroy方法) J --> K(执行配置的destroy-method方法) K --> L[容器销毁]

图5：Bean的生命周期方法调用顺序

依赖注入DI

依赖注入是Spring框架的核心功能，通过DI来管理Bean之间的依赖关系。有构造函数注入和set方法注入两种方式实现，构造函数注入使用含参构造函数创建Bean对象，set方法注入调用无参构造函数创建Bean对象或使用无参的工厂方法构造Bean对象，并使用setter方法赋值。

构造方法注入

Bean类代码：

public class AutowireBean {
    private XMLBean child;

    public AutowireBean(XMLBean child) {
        this.child = child;
        System.out.println("AutowireBean类 含参构造函数执行");
    }

    public AutowireBean() {
        System.out.println("AutowireBean类 无参构造函数执行");
    }

    public XMLBean getChild() {
        return child;
    }

    public void setChild(XMLBean child) {
        this.child = child;
        System.out.println("AutowireBean类 setter函数执行");
    }
}

XML配置文件代码：

<bean name="Bean" class="cn.sunyog.bean.XMLBean">
    <property name="message" value="默认设置的 Bean"/>
</bean>

<bean id="cons-autowire-bean" class="cn.sunyog.bean.AutowireBean" lazy-init="true">
    <constructor-arg name="child" ref="Bean" />
</bean>

测试代码：

@Test
public void consAutowireBeanTest(){
    AutowireBean bean = (AutowireBean) this.context.getBean("cons-autowire-bean");
    PrintTool.printBeanInfo(bean);
}

/**
 * 打印工具类
 */
public class PrintTool {
    public static void printBeanInfo(XMLBean... bean) {
        for (XMLBean item : bean) {
            System.out.println(item);
        }
        for (XMLBean item : bean) {
            System.out.println(item.getMessage());
        }
    }

    public static void printBeanInfo(AnnotationBean... bean) {
        for (AnnotationBean item : bean) {
            System.out.println(item);
        }
        for (AnnotationBean item : bean) {
            System.out.println(item.getMessage());
        }
    }

    public static void printBeanInfo(AutowireBean... bean){
        for (AutowireBean item : bean) {
            XMLBean child = item.getChild();
            printBeanInfo(child);
        }
    }
}

结果打印：

构造：cn.sunyog.bean.XMLBean@79be0360
AutowireBean类 含参构造函数执行
cn.sunyog.bean.XMLBean@79be0360
默认设置的 Bean

set注入

XML配置代码：

<bean id="set-autowire-bean" class="cn.sunyog.bean.AutowireBean" lazy-init="true">
    <property name="child" ref="Bean" />
</bean>

测试代码：

@Test
public void setAutowireBeanTest(){
    AutowireBean bean = (AutowireBean) this.context.getBean("set-autowire-bean");
    PrintTool.printBeanInfo(bean);
}

结果打印：

构造：cn.sunyog.bean.XMLBean@79be0360
AutowireBean类 无参构造函数执行
AutowireBean类 setter函数执行
cn.sunyog.bean.XMLBean@79be0360
默认设置的 Bean

Spring的自动装配

Spring的自动装配（autowire）在配置文件中设置了bean的autowire属性后生效，auto-wire属性有三种模式，分别是byName（按名称匹配），byType（按类型匹配），constructor（构造函数自动装配）。其中，前两种分别按名称和类型从容器中查找符合条件的Bean，找到后通过set方法入，查找失败会抛出异常；constructor模式则通过构造方法注入。

注意，在byType模式下要保证这种类型的Bean只进行了一次配置。

三种模式xml配置如下：

<bean name="child" class="cn.sunyog.bean.XMLBean">
    <property name="message" value="默认设置的 Bean"/>
</bean>
<bean id="autowire-name-bean" class="cn.sunyog.bean.AutowireBean" lazy-init="true" autowire="byName" />
<bean id="autowire-type-bean" class="cn.sunyog.bean.AutowireBean" lazy-init="true" autowire="byType" />
<bean id="autowire-cons-bean" class="cn.sunyog.bean.AutowireBean" lazy-init="true" autowire="constructor" />

测试代码：

@Test
public void autowireTest(){
    AutowireBean bean1 = (AutowireBean) this.context.getBean("autowire-name-bean");
    AutowireBean bean2 = (AutowireBean) this.context.getBean("autowire-type-bean");
    AutowireBean bean3 = (AutowireBean) this.context.getBean("autowire-cons-bean");
}

结果打印：

构造：cn.sunyog.bean.XMLBean@1f36e637
AutowireBean类 无参构造函数执行
AutowireBean类 setter函数执行
AutowireBean类 无参构造函数执行
AutowireBean类 setter函数执行
AutowireBean类 含参构造函数执行

摘自：https://www.w3cschool.cn/wkspring/f8pc1hae.html ↩︎
getBean()方法是BeanFactory接口的基本方法，包括几个重载的方法，可以通过名称、类型、名称+类型等方式获取到对应的Bean ↩︎
如：对象占用内存特别大，或可以反复使用的对象等场景。这种场景可通过设计模式中的单例模式解决，Spring框架中也大量使用单例模式 ↩︎
Spring Core官方文档：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/core.html#beans-factory-class ↩︎
图片来源：https://www.w3cschool.cn/wkspring/8kei1icc.html ↩︎
表格来源：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/core.html#beans-factory-scopes ↩︎

其实很简单——SpringIOC详解

Spring核心：IoC

IoC容器

Bean

Bean和IoC容器的关系

Bean的作用域

1.XML文件方式配置Bean

2.注解方式配置Bean

Bean的生命周期

依赖注入DI

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