深入理解依赖注入

分类：设计模式作者：佚名

本文主要讲解依赖注入（设值注入、构造注入），作用是可以使Spring将各层的对象以松耦合的方式组织在一起，Action对象无须关心Service对象的具体实现，Service对象无须关心持久层对象的具体实现，各层对象的调用完全面向接口。当系统需要重构时，代码的改写量将大大减少。上面所说的一切都得益于Spring的核心机制，依赖注入。依赖注入让bean与bean之间以配置文件组织在一起，而不是以硬编码的方式耦合在一起。

一、理解依赖注入

依赖注入(Dependency Injection)和控制反转(Inversion of Control)是同一个概念。具体含义是：当某个角色(可能是一个Java实例，调用者)需要另一个角色(另一个Java实例，被调用者)的协助时，在传统的程序设计过程中，通常由调用者来创建被调用者的实例。但在Spring里，创建被调用者的工作不再由调用者来完成，因此称为控制反转；创建被调用者实例的工作通常由spring容器来完成，然后注入调用者，因此也称为依赖注入。

不管是依赖注入，还是控制反转，都说明Spring采用动态、灵活的方式来管理各种对象。对象与对象之间的具体实现互相透明。在理解依赖注入之前，看如下这个问题在各种社会形态里如何解决：一个人(Java实例，调用者)需要一把斧子(Java实例，被调用者)。

(1)原始社会里，几乎没有社会分工。需要斧子的人(调用者)只能自己去磨一把斧子(被调用者)。对应的情形为：Java程序里的调用者自己创建被调用者。

(2)进入工业社会，工厂出现。斧子不再由普通人完成，而在工厂里被生产出来，此时需要斧子的人(调用者)找到工厂，购买斧子，无须关心斧子的制造过程。对应Java程序的简单工厂的设计模式（简单工厂的设计模式可以研究下）。

(3)进入“按需分配”社会，需要斧子的人不需要找到工厂，坐在家里发出一个简单指令:需要斧子。斧子就自然出现在他面前。对应Spring的依赖注入。

第一种情况下，Java实例的调用者创建被调用的Java实例，必然要求被调用的java类出现在调用者的代码里。无法实现二者之间的松耦合。

第二种情况下，调用者无须关心被调用者具体实现过程，只需要找到符合某种标准(接口)的实例即可使用。此时调用的代码面向接口编程，可以让调用者和被调用者解耦，这也是工厂模式大量使用的原因。但调用者需要自己定位工厂，调用者与特定工厂耦合在一起。

第三种情况下，调用者无须自己定位工厂，程序运行到需要被调用者时，系统自动提供被调用者实例。事实上，调用者和被调用者都处于Spring的管理下，二者之间的依赖关系由Spring提供。

所谓依赖注入，是指程序运行过程中，如果需要调用另一个对象协助时，无须在代码中创建被调用者，而是依赖于外部的注入。Spring的依赖注入对调用者和被调用者几乎没有任何要求，完全支持对POJO之间依赖关系的管理。

二、依赖注入方式

1. 设值注入：设值注入是指通过setter方法传入被调用者的实例。这种注入方式简单、直观，因而在Spring的依赖注入里大量使用。

demo程序：

package test.di;

/**
 * 定义Person接口
 * 
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public interface Person {

    // Person接口里定义一个使用斧子的方法
    public void useAxe();

}

package test.di;

/**
 * 定义Axe的接口
 * 
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public interface Axe {

    // Axe接口里有个砍的方法
    public String chop();

}

/**
 * 
 */
package test.di.impl;

import test.di.Axe;
import test.di.Person;

/**
 * Chinese实现Person接口
 * 
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class Chinese implements Person {

    // 面向Axe接口编程，而不是具体的实现类
    private Axe axe;

    // 默认的构造器
    public Chinese() {

    }

    public void setAxe(Axe axe) {
        this.axe = axe;
    }

    @Override
    public void useAxe() {
	System.out.println(axe.chop());
    }

}

/**
 * 
 */
package test.di.impl;

import test.di.Axe;

/**
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class StoneAxe implements Axe {

    @Override
    public String chop() {
	return "石斧砍柴好慢";
    }

}
xml配置文件context.xml： 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	xmlns:webflow="http://www.springframework.org/schema/webflow-config"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
	default-autowire="byName ">

	<bean id="axe" class="test.di.impl.StoneAxe" />
	<bean id="chinese" class="test.di.impl.Chinese">
		<property name="axe" ref="axe"></property>
	</bean>

</beans>

从配置文件中，可以看到Spring管理bean的灵巧性。bean与bean之间的依赖关系放在配置文件里组织，而不是写在代码里。通过配置文件的指定，Spring能精确地为每个bean注入属性。因此，配置文件里的bean的class元素，不能仅仅是接口，而必须是真正的实现类。

Spring会自动接管每个bean定义里的property元素定义。Spring会在执行无参数的构造器后、创建默认的bean实例后，调用对应的setter方法为程序注入属性值。property定义的属性值将不再由该bean来主动创建、管理，而改为被动接收Spring的注入。

每个bean的id属性是该bean的惟一标识，程序通过id属性访问bean，bean与bean的依赖关系也通过id属性完成。

测试程序1：

package test.di.main;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext;

import test.di.Person;

/**
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class MainTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
	ApplicationContext applicationContext = new ClasspathXmlApplicationContext("test/di/main/context.xml");
	Person person = (Person) applicationContext.getBean("chinese");
	person.useAxe();
    }

}

程序的执行结果如下： 

七月 26,2015 9:30:26 上午 org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext prepareRefresh
信息: Refreshing org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext@1edad6d0: startup date [Sun Jul 26 09:30:26 CST 2015]; root of context hierarchy
七月 26,2015 9:30:26 上午 org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDeFinitionReader loadBeanDeFinitions
信息: Loading XML bean deFinitions from class path resource [test/di/main/context3.xml]
七月 26,2015 9:30:27 上午 org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory preInstantiateSingletons
信息: Pre-instantiating singletons in org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory@26d82faa: defining beans [axe,chinese3]; root of factory hierarchy
钢斧砍柴真快
七月 26,chinese3]; root of factory hierarchy
钢斧砍柴真快

主程序调用Person的useAxe()方法时，该方法的方法体内需要使用Axe的实例，但程序里没有任何地方将特定的Person实例和Axe实例耦合在一起。或者说，程序里没有为Person实例传入Axe的实例，Axe实例由Spring在运行期间动态注入。

Person实例不仅不需要了解Axe实例的具体实现，甚至无须了解Axe的创建过程。程序在运行到需要Axe实例的时候，Spring创建了Axe实例，然后注入给需要Axe实例的调用者。Person实例运行到需要Axe实例的地方，自然就产生了Axe实例，用来供Person实例使用。调用者不仅无须关心被调用者的实现过程，连工厂定位都可以省略(真是按需分配啊!)。

如果需要改写Axe的实现类。或者说，提供另一个实现类给Person实例使用。Person接口、Chinese类都无须改变。只需提供另一个Axe的实现，然后对配置文件进行简单的修改即可。

Axe的另一个实现如下：

/**
 * 
 */
package test.di.impl;

import test.di.Axe;

/**
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class SteelAxe implements Axe {

    @Override
    public String chop() {
	return "钢斧砍柴真快";
    }

}
然后，修改原来的Spring配置文件，配置文件context2.xml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" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	xmlns:webflow="http://www.springframework.org/schema/webflow-config"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
	default-autowire="byName ">

	<bean id="axe" class="test.di.impl.SteelAxe" />
	<bean id="chinese" class="test.di.impl.Chinese">
		<property name="axe" ref="axe"></property>
	</bean>

</beans>
测试程序2： 

package test.di.main;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext;

import test.di.Person;

/**
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class MainTest2 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
	ApplicationContext applicationContext = new ClasspathXmlApplicationContext("test/di/main/context2.xml");
	Person person = (Person) applicationContext.getBean("chinese");
	person.useAxe();
    }

}
程序执行结果： 

七月 26,2015 9:54:52 上午 org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext prepareRefresh
信息: Refreshing org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext@1edad6d0: startup date [Sun Jul 26 09:54:51 CST 2015]; root of context hierarchy
七月 26,2015 9:54:52 上午 org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDeFinitionReader loadBeanDeFinitions
信息: Loading XML bean deFinitions from class path resource [test/di/main/context2.xml]
七月 26,2015 9:54:52 上午 org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory preInstantiateSingletons
信息: Pre-instantiating singletons in org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory@57083eaa: defining beans [axe,chinese]; root of factory hierarchy
钢斧砍柴真快

Person与Axe间没有任何代码耦合，bean与bean间的依赖关系由Spring管理。采用setter方法为目标bean注入属性的方式，称为设值注入。
业务对象的更换变得相当简单，对象与对象之间的依赖关系从代码里分离出来，通过配置文件动态管理。

2. 构造注入：所谓构造注入，指通过构造函数来完成依赖关系的设定，而不是通过setter方法。对前面代码Chinese类做简单修改为Chinese3类，修改后的代码如下：

/**
 * 
 */
package test.di.impl;

import test.di.Axe;
import test.di.Person;

/**
 * Chinese1实现Person接口
 * 
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class Chinese3 implements Person {

    // 面向Axe接口编程，而不是具体的实现类
    private Axe axe;

    // 默认的构造器
    public Chinese3() {
    }

    // 构造注入所需的带参数的构造器
    public Chinese3(Axe axe) {
	this.axe = axe;
    }

    // 实现Person接口的useAxe方法
    @Override
    public void useAxe() {
	System.out.println(axe.chop());
    }

}

不需要原来Chinese类里的setAxe方法，构造Person实例时，Spring为Person实例注入所依赖的Axe实例。构造注入的配置文件也需做简单的修改，修改后的配置文件context3.xml： 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	xmlns:webflow="http://www.springframework.org/schema/webflow-config"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
	default-autowire="byName ">

	<bean id="axe" class="test.di.impl.SteelAxe" />
	<bean id="chinese3" class="test.di.impl.Chinese3">
		<constructor-arg ref="axe">
		</constructor-arg>
	</bean>

</beans>
测试程序3： 
package test.di.main;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext;

import test.di.Person;

/**
 * @author quyang.ybb
 *
 */
public class MainTest3 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
	ApplicationContext applicationContext = new ClasspathXmlApplicationContext("test/di/main/context3.xml");
	Person person = (Person) applicationContext.getBean("chinese3");
	person.useAxe();
    }

}
程序运行结果： 

七月 26,2015 9:57:33 上午 org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext prepareRefresh
信息: Refreshing org.springframework.context.support.ClasspathXmlApplicationContext@1edad6d0: startup date [Sun Jul 26 09:57:33 CST 2015]; root of context hierarchy
七月 26,2015 9:57:33 上午 org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDeFinitionReader loadBeanDeFinitions
信息: Loading XML bean deFinitions from class path resource [test/di/main/context3.xml]
七月 26,2015 9:57:33 上午 org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory preInstantiateSingletons
信息: Pre-instantiating singletons in org.springframework.beans.factory.support.DefaultListablebeanfactory@26d82faa: defining beans [axe,chinese3]; root of factory hierarchy
钢斧砍柴真快
执行效果与使用steelAxe设值注入时的执行效果完全一样。区别在于：创建Person实例中Axe属性的时机不同——设值注入是现创建一个默认的bean实例，然后调用对应的构造方法注入依赖关系。而构造注入则在创建bean实例时，已经完成了依赖关系的设置。

PS：Spring使用spring-beans.dtd文件来定义beanfactory的XML配置规范。可以在http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd找到该dtd文件

demo程序附图：

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