彻底理解Spring IOC

这篇文章主要引用博客园 一枝花算不算浪漫的文章

1.IOC理论背景

在面向对象设计方法设计的软件系统中，底层是由N个对象组成的，系统的功能是由对象间的合作来实现的。

图一：软件系统中耦合的对象 如果我们打开机械手表的后盖，就能看到如上所示的情形，各个齿轮分别带动时针、分针和秒针顺时针旋转，从而在表盘上产生正确的时间。图1中描述的就是这样的一个齿轮组，它拥有多个独立的齿轮，这些齿轮相互啮合在一起，协同工作，共同完成某项任务。我们可以看到，在这样的齿轮组中，如果有一个齿轮出了问题，就可能会影响到整个齿轮组的正常运转。

齿轮的这种关系就和对象之间的耦合关系一样，虽然对象之间的耦合关系无法避免，是协同工作的基础，但是随着系统规模的变大，功能变复杂，对象直接的依赖关系越来越复杂，这时候想弄清楚对象之间的关系就没那么容易，而且一个对象出问题就会造成“牵一发而动全身”的情况。IOC的出现就是为了解决这个问题

图2：对象之间复杂的依赖关系

2. IOC是什么

IOC是Inversion of Control的缩写，翻译成中文就是“控制反转”。这种设计思想可以将复杂系统分解成相互合作的对象，降低对象之间的耦合度。。IOC理论提出的观点大体是这样的：借助于“第三方”实现具有依赖关系的对象之间的解耦，如下图：

图3：IOC解耦过程 引入第三方“IOC容器”之后，是的对象A，B，C，D之间“解耦”，齿轮之间的转动依靠第三方，全部对象的控制权全部上缴给“第三方”IOC容器，所以，IOC容器成了整个系统的关键核心，它起到了一种类似“粘合剂”的作用，把系统中的所有对象粘合在一起发挥作用，如果没有这个“粘合剂”，对象与对象之间会彼此失去联系，这就是有人把IOC容器比喻成“粘合剂”的由来。

把上图中间的IOC容器拿掉，然后再来看看这套系统：

图4：拿掉IoC容器后的系统 再引入“IOC容器”之后，对于系统开发来说是间非常好的事情，参与开发的每一个人都只需要关注自己需要实现的那部分即可，无需关注其他类，而且对于测试也是非常方便的一件事。

2.1 IOC到底反转在哪

软件系统在没有引入IOC容器之前，如图1所示，对象A依赖于对象B，那么对象A在初始化或者运行到某一点的时候，自己必须主动去创建对象B或者使用已经创建的对象B。无论是创建还是使用对象B，控制权都在自己手上。

软件系统在引入IOC容器之后，这种情形就完全改变了，如图3所示，由于IOC容器的加入，对象A与对象B之间失去了直接联系，所以，当对象A运行到需要对象B的时候，IOC容器会主动创建一个对象B注入到对象A需要的地方。

通过前后的对比，我们不难看出来：对象A获得依赖对象B的过程,由主动行为变为了被动行为，控制权颠倒过来了，这就是“控制反转”这个名称的由来。

3. IOC的别名：依赖注入(DI)

2004年，Martin Fowler探讨了同一个问题，既然IOC是控制反转，那么到底是“哪些方面的控制被反转了呢？”，经过详细地分析和论证后，他得出了答案：“获得依赖对象的过程被反转了”。控制被反转之后，获得依赖对象的过程由自身管理变为了由IOC容器主动注入。于是，他给“控制反转”取了一个更合适的名字叫做“依赖注入（Dependency Injection）”。他的这个答案，实际上给出了实现IOC的方法：注入。所谓依赖注入，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。

所以，依赖注入(DI)和控制反转(IOC)是从不同的角度的描述的同一件事情，就是指通过引入IOC容器，利用依赖关系注入的方式，实现对象之间的解耦。

3.1 举个例子

我们举一个生活中的例子，来帮助理解依赖注入的过程。大家对USB接口和USB设备应该都很熟悉吧，USB为我们使用电脑提供了很大的方便，现在有很多的外部设备都支持USB接口。

图5：USB接口和USB设备

电脑主机读取文件的时候，它一点也不会关心USB接口上连接的是什么外部设备，而且它确实也无须知道。它的任务就是读取USB接口，挂接的外部设备只要符合USB接口标准即可。

如果给电脑主机接上一个U盘，主机就从U盘上读取数据，如果接上的是移动硬盘，就从移动硬盘读取数据，主机不需要关注接口接的是什么，U盘和移动硬盘也不需要关注插在电视还是电脑，这个决定权在于“我”，我就起到了IOC容器的作用。

3.2 应用到软件系统

我们把依赖注入应用到软件系统中，再来描述一下这个过程：

对象A依赖于对象B，当对象 A需要用到对象B的时候，IOC容器就会立即创建一个对象B送给对象A。IOC容器就是一个对象制造工厂，你需要什么，它会给你送去，你直接使用就行了，而再也不用去关心你所用的东西是如何制成的，也不用关心最后是怎么被销毁的，这一切全部由IOC容器包办。

在传统的实现中，由程序内部代码来控制组件之间的关系。我们经常使用new关键字来实现两个组件之间关系的组合，这种实现方式会造成组件之间耦合。IOC很好地解决了该问题，它将实现组件间关系从程序内部提到外部容器，也就是说由容器在运行期将组件间的某种依赖关系动态注入组件中。

4. IOC有什么好处

1. 可维护性比较好，非常便于进行单元测试，便于调试程序和诊断故障。代码中的每一个Class都可以单独测试，彼此之间互不影响，只要保证自身的功能无误即可
2. 每个开发团队的成员都只需要关心实现自身的业务逻辑，完全不用去关心其它的人工作进展，因为你的任务跟别人没有任何关系（解耦），你的任务可以单独测试，你的任务也不用依赖于别人的组件，再也不用扯不清责任了
3. 同一个USB外部设备可以插接到任何支持USB的设备，可以插接到电脑主机，也可以插接到DV机，USB外部设备可以被反复利用。在软件工程中，这种特性就是可复用性好，我们可以把具有普遍性的常用组件独立出来，反复利用到项目中的其它部分，或者是其它项目，当然这也是面向对象的基本特征。显然，IOC不仅更好地贯彻了这个原则，提高了模块的可复用性。符合接口标准的实现，都可以插接到支持此标准的模块中
4. 同USB外部设备一样，模块具有热插拔特性。IOC生成对象的方式转为外置方式，也就是把对象生成放在配置文件里进行定义，这样，当我们更换一个实现子类将会变得很简单，只要修改配置文件就可以了，完全具有热插拨的特性

IOC是一种设计思想，只要理解了这种思想，就知道为什么IOC如此之重要了。