2.2 依賴注入DI與控制反轉IOC

本節主要介紹依賴注入與控制反轉的基本概念，理解什么是依賴注入、什么是控制反轉。在此基礎上通過示例動手操作加深理解。

2.2.1 什么是依賴注入

從漢字的字面意思理解，可以把“依賴注入”分為兩個詞，一個是“依賴”，一個是“注入”。那什么是依賴、什么是注入呢？依賴是依靠別人或事物而不能自立或自給，通俗的理解就是，不是自身的，但沒有就活不下去，比如人沒有了空氣、水、陽光，那就活不下去，所以人依賴空氣、水、陽光。注入是之前內部沒有通過外部灌入的。

上面是從字面意思理解了一下依賴注入，接著從編程的角度分析一下。依賴注入是組件之間依賴關系由容器在運行期決定的，即由容器動態地將某個依賴關系注入到組件之中。依賴注入的目的并非為軟件系統帶來更多功能，而是為了解耦，提升組件重用的頻率，并為系統搭建一個靈活、可擴展的平臺。通過依賴注入機制，我們只需要通過簡單的配置，而無須任何代碼就可以指定目標需要的資源，完成自身的業務邏輯，不需要關心具體的資源來自何處、由誰實現。

● 依賴注入是組件之間依賴關系由容器在運行期決定的，即由容器動態地將某個依賴關系注入到組件之中。這句話總結依賴注入的核心原理，比如分別把人（Person）和空氣（Air）都當作一個組件（類），人依賴空氣，那么這個依賴關系不是人和空氣兩個組件關聯的，需要一個容器決定，而且不是一開始就決定的，是運行期決定的。

● 依賴注入的目的并非為軟件系統帶來更多功能，而是為了解耦，提升組件重用的頻率，并為系統搭建一個靈活、可擴展的平臺。這句話是使用依賴注入的目的。使用依賴注入可以進一步解耦，也是軟件設計中高內聚低耦合的體現。

● 通過依賴注入機制，我們只需要通過簡單的配置，而無須任何代碼就可以指定目標需要的資源，完成自身的業務邏輯，不需要關心具體的資源來自何處、由誰實現。這句話是實現依賴注入的方法，通過簡單配置就能實現依賴注入。

理解DI的關鍵是：“誰依賴誰，為什么需要依賴，誰注入誰，注入了什么”，接著使用人和空氣來深入分析一下：

● 誰依賴誰：人依賴空氣。

● 為什么需要依賴：人需要空氣，沒有空氣，人就不存在，就是一個空對象。

● 誰注入誰：人通過容器注入空氣。

● 注入了什么：注入了人所需要的空氣。

2.2.2 什么是控制反轉

與依賴注入一樣，我們還是先從字面意思理解一下控制反轉。它也可以分為兩個詞，一個是“控制”，一個是“反轉”。那什么是控制，什么又是反轉呢？

● 控制：為掌握住對象不使任意活動或超出范圍；或使其按控制者的意愿活動。

● 反轉：向相反的方向轉動。

上面是從中文字面對控制反轉的理解，下面從編程的角度分析一下。IOC意味著將你設計好的對象交給容器控制，而不是傳統的在你的對象內部直接控制。理解IOC的關鍵是：“誰控制誰，控制什么，為何是反轉（有反轉就應該有正轉了），哪些方面反轉了”。我們接著使用人和空氣來深入分析一下：

● 誰控制誰，控制什么：以往我們是通過new關鍵字來創建對象的，比如人（Person）依賴空氣（Air），在Person中如果要使用Air對象，就需要通過New關鍵字來主動創建，在IOC中有一個專門的容器來創建這些對象，即由IOC容器來控制對象的創建。

誰控制誰？當然是IOC容器控制對象了。

控制什么？主要控制了外部資源獲取（不只是對象，還包括文件等）。

● 為何是反轉，哪些方面反轉了：有反轉就有正轉，正轉就是我們通過New主動獲取依賴對象；反轉則是由容器來幫忙創建及注入依賴對象。

為何是反轉？因為由容器幫我們查找及注入依賴對象，對象只是被動地接受依賴對象，所以是反轉。

哪些方面反轉了？依賴對象的獲取被反轉了。Air對象通過容器注入給Person對象。

2.2.3 依賴注入的優缺點

可能有人會納悶為什么只介紹使用依賴注入的優缺點，那控制反轉就沒有優缺點嗎？其實它們是同一個概念的不同角度描述，由于控制反轉概念比較含糊（可能只是理解為容器控制對象這一個層面，很難讓人想到誰來維護對象關系），所以2004年大師級人物Martin Fowler又給出了一個新的名字：“依賴注入”。相對IOC而言，“依賴注入”明確描述了“被注入對象依賴IOC容器配置依賴對象”。

俗話說，每個硬幣都有兩面。同樣，IOC也是有優點和缺點的。

優點，也是使用依賴注入的目的：實現組件之間的解耦，提高程序的靈活性和可維護性，提升組件重用的頻率，并為系統搭建一個靈活、可擴展的平臺。

缺點也是存在的。一是它創建對象的方式變復雜了。二是因為使用反射來創建對象，所以在效率上會有些損耗。但相對于程序的靈活性和可維護性來說，這點損耗是微不足道的。三是使用XML進行配置時太復雜，一旦類有改變，XML就需要改變。有了注解之后，與使用XML進行配置相比簡單很多。

2.2.4 IOC實例

光說不練假把式，特別是IT技術，經常會出現看能看懂但寫不出來的尷尬局面。上面分析了一下依賴注入與控制反轉，本節將通過示例來加深理解。這里還是使用人與空氣的例子。

人依賴空氣，在傳統的方式創建兩個類：一個是Person類，一個是CleanAir類。

上面兩個類實現了依賴的關系，還有就是注入。在了解注入之前，我們還有一個問題要思考。有這樣一句話：世界上唯一不變的就是變化。之前干凈的空氣不復存在，而Person依賴的不再是CleanAir，而是比CleanAir更有內涵的DirtyAir。如果還是按照上面的方式來，那就需要在增加一個DirtyAir類的同時修改Person。這種強依賴有很大的弊端，一個地方變化引起其他地方變化，而且改變的只是Air，但Person也要改變。怎么樣才能盡量減少修改的地方呢？于是面向接口的編程出現了。下面先定義一個接口IAir，類CleanAir實現接口IAir，在Person中不再直接依賴CleanAir，而是依賴接口IAir，這樣即使是DirtyAir也只需要給Person修改不同的Air就行了。這個注入的過程，利用Spring框架只需要改一下配置即可實現。

上面定義IAir接口算是對依賴關系的優化，降低了人與空氣的耦合度，但是并沒有使用New關鍵字創建對象，只是定義了依賴關系。下面用Spring實現注入。

（1）創建一個Maven Project，archetype選擇quickstart，如圖2-2所示。

（2）創建之后，既然要使用Spring框架來實現注入，那肯定要在項目中引入Spring框架，配置pom.xml，添加依賴。

① 在properties節點配置要引入Spring的版本號，這里用的是5.0.0.RELEASE。

 <spring．version>5.0.0.RELEASE</spring.version>

② 引入。

 <dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-core</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
 </dependency>
 <dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>

（3）實現依賴注入。

前面創建的IAir接口、Person類、CleanAir類、DirtyAir類實現了依賴關系，但是怎么讓Spring框架識別到呢？不可能把各個類創建好就結束了，還需要進行配置才能讓Spring知道哪些是組件。這里對Person類、CleanAir類、DirtyAir類在上面定義的基礎上進行修改。

在上面的代碼中使用了@Component將類注解成組件，使用@Autowired將IAir類型對象注入Person中。CleanAir類、DirtyAir類都實現了IAir接口，怎么讓Person具體注入哪個對象呢？使用@Qualifier關鍵字來進行區分，這里使用的是qualifier=dirtyair。同時這些組件定義之后還要告訴Spring框架組件位置在哪，所以在scr/main/resources下新建了ApplicationContext.xml進行配置。

（4）測試。

在main中獲取到應用上下文，通過getBean方法獲取Person對象，然后調用Breath()方法。不了解ClassPathXmlApplicationContext、getBean這些方法也沒關系，在后面的章節會有詳細介紹。

輸出結果：

     DirtyAir

如果想使用CleanAir對象，只需要把Person類中@Qualifier注解value的值改為CleanAir對應的beanId：cleanair。

（5）小結

參考上面的示例思考2.2.1和2.2.2節中的概念，就會發現依賴注入、控制反轉其實也不難。理解了依賴注入、控制反轉對后面Spring框架的學習會有更大的幫助。