Spring：Spring-IOC簡介

想要了解控制反轉( Inversion of Control ), 我覺得有必要先了解軟件設計的一個重要思想：依賴倒置原則（Dependency Inversion Principle ）。

 

什么是依賴倒置原則？

假設我們設計一輛汽車：先設計輪子，然后根據輪子大小設計底盤，接着根據底盤設計車身，最后根據車身設計好整個汽車。這里就出現了一個“依賴”關系：汽車依賴車身，車身依賴底盤，底盤依賴輪子。

這樣的設計看起來沒問題，但是可維護性卻很低。假設設計完工之后，上司卻突然說根據市場需求的變動，要我們把車子的輪子設計都改大一碼。這下我們就蛋疼了：因為我們是根據輪子的尺寸設計的底盤，輪子的尺寸一改，底盤的設計就得修改；同樣因為我們是根據底盤設計的車身，那么車身也得改，同理汽車設計也得改——整個設計幾乎都得改！

 

 

現在換一種思路。我們先設計汽車的大概樣子，然后根據汽車的樣子來設計車身，根據車身來設計底盤，最后根據底盤來設計輪子。這時候，依賴關系就倒置過來了：輪子依賴底盤， 底盤依賴車身， 車身依賴汽車。

 

 

再說要改動輪子的設計，我們就只需要改動輪子的設計，而不需要動底盤，車身，汽車的設計了。

 

 

這就是依賴倒置原則——把原本的高層建築依賴底層建築“倒置”過來，變成底層建築依賴高層建築。高層建築決定需要什么，底層去實現這樣的需求，但是高層並不用管底層是怎么實現的。這樣就不會出現前面的“牽一發動全身”的情況。

 

 

 

 

控制反轉（Inversion of Control） 就是依賴倒置原則的一種代碼設計的思路。具體采用的方法就是所謂的依賴注入（Dependency Injection）。

這幾種概念的關系大概如下：

 

為了理解這幾個概念，我們還是用上面汽車的例子。只不過這次換成代碼。

 

我們先定義四個Class，車，車身，底盤，輪胎。然后初始化這輛車，最后跑這輛車。代碼結構如下：

 

 

這就相當於上面第一個例子，上層建築依賴下層建築——每一個類的構造函數都直接調用了底層代碼的構造函數。假設我們需要改動一下輪胎（Tire）類，把它的尺寸變成動態的，而不是一直都是30。我們需要這樣改：

 

由於我們修改了輪胎的定義，為了讓整個程序正常運行，我們需要做以下改動：

 

由此我們可以看到，僅僅是為了修改輪胎的構造函數，這種設計卻需要修改整個上層所有類的構造函數！在軟件工程中，這樣的設計幾乎是不可維護的——在實際工程項目中，有的類可能會是幾千個類的底層，如果每次修改這個類，我們都要修改所有以它作為依賴的類，那軟件的維護成本就太高了。

 

所以我們需要進行控制反轉（IoC），及上層控制下層，而不是下層控制着上層。我們用依賴注入（Dependency Injection）這種方式來實現控制反轉。所謂依賴注入，就是把底層類作為參數傳入上層類，實現上層類對下層類的“控制”。這里我們用構造方法傳遞的依賴注入方式重新寫車類的定義：

 

 

這里我們再把輪胎尺寸變成動態的，同樣為了讓整個系統順利運行，我們需要做如下修改：

 

 

這里我只需要修改輪胎類就行了，不用修改其他任何上層類。這顯然是更容易維護的代碼。不僅如此，在實際的工程中，這種設計模式還有利於不同組的協同合作和單元測試：比如開發這四個類的分別是四個不同的組，那么只要定義好了接口，四個不同的組可以同時進行開發而不相互受限制；而對於單元測試，如果我們要寫Car類的單元測試，就只需要Mock一下Framework類傳入Car就行了，而不用把Framework, Bottom, Tire全部new一遍再來構造Car。

這里我們是采用的構造函數傳入的方式進行的依賴注入。其實還有另外兩種方法：Setter傳遞和接口傳遞。這里就不多講了，核心思路都是一樣的，都是為了實現控制反轉。

 

那什么是控制反轉容器(IoC Container)呢？其實上面的例子中，對車類進行初始化的那段代碼發生的地方，就是控制反轉容器。

因為采用了依賴注入，在初始化的過程中就不可避免的會寫大量的new。這里IoC容器就解決了這個問題。這個容器可以自動對你的代碼進行初始化，你只需要維護一個Configuration（可以是xml可以是一段代碼），而不用每次初始化一輛車都要親手去寫那一大段初始化的代碼。這是引入IoC Container的第一個好處。

IoC Container的第二個好處是：我們在創建實例的時候不需要了解其中的細節。在上面的例子中，我們自己手動創建一個車instance時候，是從底層往上層new的：

 

這個過程中，我們需要了解整個Car/Framework/Bottom/Tire類構造函數是怎么定義的，才能一步一步new/注入。

 

而IoC Container在進行這個工作的時候是反過來的，它先從最上層開始往下找依賴關系，到達最底層之后再往上一步一步new（有點像深度優先遍歷）：

這里IoC Container可以直接隱藏具體的創建實例的細節，在我們來看它就像一個工廠：

 

我們就像是工廠的客戶。我們只需要向工廠請求一個Car實例，然后它就給我們按照Config創建了一個Car實例。我們完全不用管這個Car實例是怎么一步一步被創建出來。

實際項目中，有的Service Class可能是十年前寫的，有幾百個類作為它的底層。假設我們新寫的一個API需要實例化這個Service，我們總不可能回頭去搞清楚這幾百個類的構造函數吧？IoC Container的這個特性就很完美的解決了這類問題——因為這個架構要求你在寫class的時候需要寫相應的Config文件，所以你要初始化很久以前的Service類的時候，前人都已經寫好了Config文件，你直接在需要用的地方注入這個Service就可以了。這大大增加了項目的可維護性且降低了開發難度。

 

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