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1. IoC理論的背景

我們都知道，在采用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計的軟件系統(tǒng)中，它的底層實現(xiàn)都是由N個對象組成的，所有的對象通過彼此的合作，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。

圖1：軟件系統(tǒng)中耦合的對象

如果我們打開機械式手表的后蓋，就會看到與上面類似的情形，各個齒輪分別帶動時針、分針和秒 針順時針旋轉(zhuǎn)，從而在表盤上產(chǎn)生正確的時間。圖1中描述的就是這樣的一個齒輪組，它擁有多個獨立的齒輪，這些齒輪相互嚙合在一起，協(xié)同工作，共同完成某項 任務(wù)。我們可以看到，在這樣的齒輪組中，如果有一個齒輪出了問題，就可能會影響到整個齒輪組的正常運轉(zhuǎn)。
齒輪組中齒輪之間的嚙合關(guān)系,與軟件系統(tǒng)中對象之間的耦合關(guān)系非常相似。對象之間的耦合關(guān)系是無法避免的，也是必要的，這是協(xié)同工作的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，伴隨著 工業(yè)級應(yīng)用的規(guī)模越來越龐大，對象之間的依賴關(guān)系也越來越復(fù)雜，經(jīng)常會出現(xiàn)對象之間的多重依賴性關(guān)系，因此，架構(gòu)師和設(shè)計師對于系統(tǒng)的分析和設(shè)計，將面臨 更大的挑戰(zhàn)。對象之間耦合度過高的系統(tǒng)，必然會出現(xiàn)牽一發(fā)而動全身的情形。

圖2：對象之間復(fù)雜的依賴關(guān)系

耦合關(guān)系不僅會出現(xiàn)在對象與對象之間，也會出現(xiàn)在軟件系統(tǒng)的各模塊之間，以及軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)之間。如何降低系統(tǒng)之間、模塊之間和對象之間的耦合度，是軟件工程永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)之一。為了解決對象之間的耦合度過高的問題，軟件專家Michael Mattson提出了IOC理論，用來實現(xiàn)對象之間的“解耦”，目前這個理論已經(jīng)被成功地應(yīng)用到實踐當(dāng)中，很多的J2EE項目均采用了IOC框架產(chǎn)品Spring。

2. 什么是控制反轉(zhuǎn)(IoC)

IOC是Inversion of Control的縮寫，多數(shù)書籍翻譯成“控制反轉(zhuǎn)”，還有些書籍翻譯成為“控制反向”或者“控制倒置”。
1996年，Michael Mattson在一篇有關(guān)探討面向?qū)ο罂蚣艿奈恼轮?，首先提出了IOC 這個概念。對于面向?qū)ο笤O(shè)計及編程的基本思想，前面我們已經(jīng)講了很多了，不再贅述，簡單來說就是把復(fù)雜系統(tǒng)分解成相互合作的對象，這些對象類通過封裝以 后，內(nèi)部實現(xiàn)對外部是透明的，從而降低了解決問題的復(fù)雜度，而且可以靈活地被重用和擴展。IOC理論提出的觀點大體是這樣的：借助于“第三方”實現(xiàn)具有依 賴關(guān)系的對象之間的解耦，如下圖：

圖3：IOC解耦過程

大家看到了吧，由于引進(jìn)了中間位置的“第三方”，也就是IOC容器，使得A、B、C、D這4個對象沒有了耦合關(guān)系，齒輪之間的傳動全部依靠“第三 方”了，全部對象的控制權(quán)全部上繳給“第三方”IOC容器，所以，IOC容器成了整個系統(tǒng)的關(guān)鍵核心，它起到了一種類似“粘合劑”的作用，把系統(tǒng)中的所有 對象粘合在一起發(fā)揮作用，如果沒有這個“粘合劑”，對象與對象之間會彼此失去聯(lián)系，這就是有人把IOC容器比喻成“粘合劑”的由來。
我們再來做個試驗：把上圖中間的IOC容器拿掉，然后再來看看這套系統(tǒng)：

圖4：拿掉IoC容器后的系統(tǒng)

我們現(xiàn)在看到的畫面，就是我們要實現(xiàn)整個系統(tǒng)所需要完成的全部內(nèi)容。這時候，A、B、C、D這4個對象之間已經(jīng)沒有了耦合關(guān)系，彼此毫無聯(lián)系，這樣 的話，當(dāng)你在實現(xiàn)A的時候，根本無須再去考慮B、C和D了，對象之間的依賴關(guān)系已經(jīng)降低到了最低程度。所以，如果真能實現(xiàn)IOC容器，對于系統(tǒng)開發(fā)而言， 這將是一件多么美好的事情，參與開發(fā)的每一成員只要實現(xiàn)自己的類就可以了，跟別人沒有任何關(guān)系！
我們再來看看，控制反轉(zhuǎn)(IOC)到底為什么要起這么個名字？我們來對比一下：
軟件系統(tǒng)在沒有引入IOC容器之前，如圖1所示，對象A依賴于對象B，那么對象A在初始化或者運行到某一點的時候，自己必須主動去創(chuàng)建對象B或者使用已經(jīng)創(chuàng)建的對象B。無論是創(chuàng)建還是使用對象B，控制權(quán)都在自己手上。
軟件系統(tǒng)在引入IOC容器之后，這種情形就完全改變了，如圖3所示，由于IOC容器的加入，對象A與對象B之間失去了直接聯(lián)系，所以，當(dāng)對象A運行到需要對象B的時候，IOC容器會主動創(chuàng)建一個對象B注入到對象A需要的地方。
通過前后的對比，我們不難看出來：對象A獲得依賴對象B的過程,由主動行為變?yōu)榱吮粍有袨椋刂茩?quán)顛倒過來了，這就是“控制反轉(zhuǎn)”這個名稱的由來。

3. IOC的別名：依賴注入(DI)

2004年，Martin Fowler探討了同一個問題，既然IOC是控制反轉(zhuǎn)，那么到底是“哪些方面的控制被反轉(zhuǎn)了呢？”，經(jīng)過詳細(xì)地分析和論證后，他得出了答案：“獲得依賴對 象的過程被反轉(zhuǎn)了”。控制被反轉(zhuǎn)之后，獲得依賴對象的過程由自身管理變?yōu)榱擞蒊OC容器主動注入。于是，他給“控制反轉(zhuǎn)”取了一個更合適的名字叫做“依賴 注入（Dependency Injection）”。他的這個答案，實際上給出了實現(xiàn)IOC的方法：注入。所謂依賴注入，就是由IOC容器在運行期間，動態(tài)地將某種依賴關(guān)系注入到對 象之中。

所以，依賴注入(DI)和控制反轉(zhuǎn)(IOC)是從不同的角度的描述的同一件事情，就是指通過引入IOC容器，利用依賴關(guān)系注入的方式，實現(xiàn)對象之間的解耦。
我們舉一個生活中的例子，來幫助理解依賴注入的過程。大家對USB接口和USB設(shè)備應(yīng)該都很熟悉吧，USB為我們使用電腦提供了很大的方便，現(xiàn)在有很多的外部設(shè)備都支持USB接口。

圖5：USB接口和USB設(shè)備

現(xiàn)在，我們利用電腦主機和USB接口來實現(xiàn)一個任務(wù)：從外部USB設(shè)備讀取一個文件。
電腦主機讀取文件的時候，它一點也不會關(guān)心USB接口上連接的是什么外部設(shè)備，而且它確實也無須知道。它的任務(wù)就是讀取USB接口，掛接的外部設(shè)備只要符 合USB接口標(biāo)準(zhǔn)即可。所以，如果我給電腦主機連接上一個U盤，那么主機就從U盤上讀取文件；如果我給電腦主機連接上一個外置硬盤，那么電腦主機就從外置 硬盤上讀取文件。掛接外部設(shè)備的權(quán)力由我作主，即控制權(quán)歸我，至于USB接口掛接的是什么設(shè)備，電腦主機是決定不了，它只能被動的接受。電腦主機需要外部 設(shè)備的時候，根本不用它告訴我，我就會主動幫它掛上它想要的外部設(shè)備，你看我的服務(wù)是多么的到位。這就是我們生活中常見的一個依賴注入的例子。在這個過程 中，我就起到了IOC容器的作用。
通過這個例子,依賴注入的思路已經(jīng)非常清楚：當(dāng)電腦主機讀取文件的時候，我就把它所要依賴的外部設(shè)備，幫他掛接上。整個外部設(shè)備注入的過程和一個被依賴的對象在系統(tǒng)運行時被注入另外一個對象內(nèi)部的過程完全一樣。
我們把依賴注入應(yīng)用到軟件系統(tǒng)中，再來描述一下這個過程：
對象A依賴于對象B,當(dāng)對象 A需要用到對象B的時候，IOC容器就會立即創(chuàng)建一個對象B送給對象A。IOC容器就是一個對象制造工廠，你需要什么，它會給你送去，你直接使用就行了， 而再也不用去關(guān)心你所用的東西是如何制成的，也不用關(guān)心最后是怎么被銷毀的，這一切全部由IOC容器包辦。
在傳統(tǒng)的實現(xiàn)中，由程序內(nèi)部代碼來控制組件之間的關(guān)系。我們經(jīng)常使用new關(guān)鍵字來實現(xiàn)兩個組件之間關(guān)系的組合，這種實現(xiàn)方式會造成組件之間耦合。IOC 很好地解決了該問題，它將實現(xiàn)組件間關(guān)系從程序內(nèi)部提到外部容器，也就是說由容器在運行期將組件間的某種依賴關(guān)系動態(tài)注入組件中。

4. 依賴注入(DI)的方式

最后，我們用兩個實例來看DI的注入方式，代碼也是十分簡單的！

通過構(gòu)造函數(shù)注入

ClassB 類通過類構(gòu)造函數(shù)被注入到 ClassA 類中
ClassB.java文件

package com.wangc;

public class ClassB {
    public ClassB() {
        System.out.println("hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！");
    }
    public void say() {
        System.out.println("hello,我是ClassB!");
    }
}

ClassA.java文件

package com.wangc;

public class ClassA {
    private ClassB classB;
    public ClassA(ClassB classB) {
        System.out.println("hello，我在ClassA的構(gòu)造器里！");
        this.classB = classB;
    }
    public void sayHello() {
        classB.say();
    }
}

Beans.xml文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">

   <bean id="classA" class="com.wangc.ClassA">
   <!-- 如果你要把一個引用傳遞給一個對象，那么你需要使用標(biāo)簽的 ref 屬性，而如果你要直接傳遞一個值，那么你應(yīng)該使用 value 屬性。 -->
    <constructor-arg ref="classB" />
   </bean>

   <bean id="classB" class="com.wangc.ClassB"></bean>

</beans>

MainApp.java文件

package com.wangc;

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

public class MainApp {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context =new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");
        ClassA classA = (ClassA) context.getBean("classA");
        classA.sayHello();
    }
}

運行結(jié)果：

hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！
hello，我在ClassA的構(gòu)造器里！
hello,我是ClassB!

通過setter方法注入

當(dāng)容器調(diào)用一個無參的構(gòu)造函數(shù)或一個無參的靜態(tài) factory 方法來初始化你的 bean 后，通過容器在你的 bean 上調(diào)用設(shè)值函數(shù)，基于設(shè)值函數(shù)的 DI 就完成了。 將上面例子中的ClassA.java文件和Beans.xml文件作如下改動，其他文件不變。
ClassA.java文件

package com.wangc;

public class ClassA {
    private ClassB classB;

    public ClassB getClassB() {
        return classB;
    }
    public void setClassB(ClassB classB) {
        System.out.println("hello，我在setClassB里！");
        this.classB = classB;
    }
    public void sayHello() {
        classB.say();
    }
}

Beans.xml文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">

   <bean id="classA" class="com.wangc.ClassA">
    <!-- 如果你要把一個引用傳遞給一個對象，那么你需要使用標(biāo)簽的 ref 屬性，而如果你要直接傳遞一個值，那么你應(yīng)該使用 value 屬性。 -->
        <property name="classB" ref="classB" />
   </bean>

   <bean id="classB" class="com.wangc.ClassB"></bean>

</beans>

運行結(jié)果：

hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！
hello，我在setClassB里！
hello,我是ClassB!

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