演进式例解控制反转IoC、依赖注入DI之一

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近来总是接触到 IoC（Inversion of Control，控制反转）、DI（Dependency Injection，依赖注入）等编程原则或者模式，而这些是著名 Java 框架 Spring、Struts 等的核心所在。针对此查了Wikipedia 中各个条目，并从图书馆借来相关书籍，阅读后有些理解，现结合书中的讲解以及自己的加工整理如下：

问题描述：

开发一个能够按照不同要求生成Excel或 PDF 格式的报表的系统，例如日报表、月报表等等。

解决方案：

根据“面向接口编程”的原则，应该分离接口与实现，即将生成报表的功能提取为一个通用接口ReportGenerator，并提供生成 Excel 和 PDF格式报表的两个实现类 ExcelGenerator 和PDFGenerator，而客户Client 再通过服务提供者 ReportService 获取相应的报表打印功能。

实现方法：

根据上面所述，得到如下类图：

代码实现：

 
 
interface ReportGenerator { 
  
      public void generate(Table table); 
  
  } 
  
   
  
  class ExcelGenerator implements ReportGenerator { 
  
      void generate(Table table) { 
  
          System.out.println("generate an Excel report ..."); 
  
      } 
  
  } 
  
   
  
  class PDFGenerator void generate(Table table) { 
  
          System.out.println("generate an PDF report ..."); 
  
      } 
  
  } 
  
   
  
  class ReportService { 
  
      // 负责创建具体需要的报表生成器 
  
      private ReportGenerator generator = new PDFGenerator(); 
  
      // private static ReportGenerator generator = new ExcelGenerator(); 
  
       
  
      void getDailyReport(Date date) { 
  
          table.setDate(date); 
  
          // ... 
  
          generator.generate(table); 
  
      } 
  
       
  
      void getMonthlyReport(Month month) { 
  
          table.setMonth(month); 
  
          // ... 
  
          generator.generate(table); 
  
      } 
  
  } 
  
   
  
   
  
  class Client { 
  
      static void main(String[] args) { 
  
          ReportService reportService = new ReportService(); 
  
          reportService.getDailyReport(new Date()); 
  
          //reportService.getMonthlyReport(new Date()); 
  
      } 
  
  }

问题描述：

如上面代码中的注释所示，具体的报表生成器由 ReportService 类内部硬编码创建，由此ReportService 已经直接依赖于 PDFGenerator 或 ExcelGenerator ，必须消除这一明显的紧耦合关系。

解决方案：引入容器

引入一个中间管理者，也就是容器（Container），由其统一管理报表系统所涉及的对象（在这里是组件，我们将其称为 Bean），包括 ReportService 和各个 XXGenerator 。在这里使用一个键-值对形式的 HashMap 实例来保存这些 Bean。

实现方法：

得到类图如下：

代码实现：

class Container { 
  
      // 以键-值对形式保存各种所需组件 Bean 
  
      private static Map<String, Object> beans; 
  
       
  
      public Container() { 
  
          beans = new HashMap<String, Object>(); 
  
           
  
          // 创建、保存具体的报表生起器 
  
          ReportGenerator reportGenerator = new PDFGenerator(); 
  
          beans.put("reportGenerator", reportGenerator); 
  
           
  
          // 获取、管理 ReportService 的引用 
  
          ReportService reportService = new ReportService(); 
  
          beans.put("reportService", reportService); 
  
      } 
  
       
  
      static Object getBean(String id) { 
  
          return beans.get(id); 
  
      } 
  
  } 
  
   
  
  class ReportService { 
  
      // 消除紧耦合关系，由容器取而代之 
  
      // private static ReportGenerator generator = new PDFGenerator(); 
  
      private ReportGenerator generator = (ReportGenerator) Container.getBean("reportGenerator"); 
  
   
  
      void getDailyReport(Date date) { 
  
          table.setDate(date); 
  
          generator.generate(table); 
  
      } 
  
       
  
      void getMonthlyReport(Month month) { 
  
          table.setMonth(month); 
  
          generator.generate(table); 
  
      } 
  
  } 
  
   
  
  void main(String[] args) { 
  
          Container container = new Container(); 
  
          ReportService reportService = (ReportService)Container.getBean("reportService"); 
  
          reportService.getDailyReport(new Date()); 
  
          //reportService.getMonthlyReport(new Date()); 
  
      } 
  
  }

时序图大致如下：

效果：

如上面所示，ReportService 不再与具体的 ReportGenerator 直接关联，已经用容器将接口和实现隔离开来了，提高了系统组件 Bean 的重用性，此时还可以使用配置文件在 Container 中实时获取具体组件的定义。

然而，观察上面的类图，很容易发现 ReportService 与 Container 之间存在双向关联，彼此互相有依赖关系。并且，如果想要重用 ReportService，由于它也是直接依赖于单独一个 Container 的具体查找逻辑。若其他容器具体不同的组件查找机制（如 JNDI），此时重用 ReportService 意味着需要修改 Container 的内部查找逻辑。

解决方案：引入 Service Locator

再次引入一个间接层 Service Locator，用于提供组件查找逻辑的接口，请看Wikipedia 中的描述或者 Java EE 对其的描述1 、描述2 。这样就能够将可能变化的点隔离开来。

实现方法：

类图如下：

代码实现：

// 实际应用中可以是用 interface 来提供统一接口

class ServiceLocator {

static Container container = new Container();

static ReportGenerator getReportGenerator() {

return (ReportGenerator)container.getBean("reportGeneraator");

}

class ReportService {

private ReportGenerator reportGenerator = ServiceLocator.getReportGenerator();

// ...

}

小结：

1、虽然讲了这么大篇幅还没有进入真正的主题——IoC、DI，不过已经在一步步逼近了，下一篇应该会更精彩！在这里...

2、可以很明显地看得出上面两中重新设计以解耦、隔离变化点都是通过引入间接层得以解决的。

3、在看书过程中，我感觉《Spring 攻略》一书中以“问题描述、解决方案、实现方法”方式的讲解比较容易理解和理清思路，故而也学习用这种方式来写。另，推荐该书以学习 Spring 框架（尽管目前我看得也不多）。

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