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Spring 框架基础：IOC 与 AOP 原理剖析及面试要点

article 2025/1/26 14:47:51

在上一篇中，我们深入探讨了 Java 反射机制，了解了它在运行时动态操作类和对象的强大能力。而今天，我们将进入 Spring 框架的世界。Spring 框架作为 Java 企业级开发中最流行的框架之一，极大地简化了企业级应用的开发过程。对于春招面试而言，Spring 框架的基础知识是重点考察内容，其中控制反转（IOC）和面向切面编程（AOP）是 Spring 框架的核心思想，下面我们来详细了解。

一、控制反转（IOC）

概念与原理

IOC，即控制反转（Inversion of Control），是一种设计思想，它将对象的创建和管理控制权从应用程序本身转移到了 Spring 容器中。在传统的 Java 开发中，对象的创建和依赖关系的管理由开发者在代码中手动完成，这使得代码的耦合度较高，可维护性和可测试性较差。而在 Spring 框架中，通过 IOC 容器，开发者只需将对象的定义和依赖关系配置在 XML 文件或使用注解的方式告诉 Spring 容器，由容器负责创建对象并管理它们之间的依赖关系。

IOC 的实现主要依赖于依赖注入（Dependency Injection，DI）。依赖注入是 IOC 的一种具体实现方式，它有三种常见的注入方式：构造函数注入、Setter 方法注入和接口注入（较少使用）。以构造函数注入为例：

public class UserService {
    private UserDao userDao;

    // 构造函数注入
    public UserService(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }

    public void saveUser() {
        userDao.save();
    }
}

public interface UserDao {
    void save();
}

public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public void save() {
        System.out.println("保存用户到数据库");
    }
}

在 Spring 配置文件（XML）中可以这样配置：

<bean id="userDao" class="com.example.dao.UserDaoImpl"/>
<bean id="userService" class="com.example.service.UserService">
    <constructor-arg ref="userDao"/>
</bean>

这样，Spring 容器在创建userService对象时，会自动将userDao对象通过构造函数注入进去。

面试题 1：IOC 的优点是什么？

答案：

降低耦合度：对象之间的依赖关系由 Spring 容器管理，对象无需关心其依赖对象的创建和实现细节，只需要关注自身的业务逻辑，从而降低了代码的耦合度，提高了代码的可维护性和可扩展性。例如，当UserDao的实现类发生变化时，只需要在 Spring 配置文件中修改userDao的class属性，而UserService类的代码无需修改。

提高可测试性：由于对象的依赖关系可以通过外部配置进行注入，在测试时可以很方便地为对象提供模拟的依赖对象，从而提高了代码的可测试性。比如在测试UserService时，可以创建一个模拟的UserDao实现类，通过 Spring 容器注入到UserService中，方便对UserService的业务逻辑进行单独测试。

方便管理和维护：Spring 容器集中管理对象的创建和生命周期，便于对对象进行统一的管理和维护，如对象的初始化、销毁等操作都可以由 Spring 容器进行控制。

面试题 2：说说 IOC 容器的工作流程？

答案：

资源定位：Spring 容器首先会根据配置文件的位置（如 XML 文件路径或基于注解的配置类）来定位资源。如果是 XML 配置，会读取 XML 文件；如果是基于注解的配置，会扫描指定的包路径来查找被注解标记的类。

BeanDefinition 载入：将配置文件中的信息解析成BeanDefinition对象，BeanDefinition包含了创建 Bean 所需的各种信息，如类名、构造函数参数、属性值、依赖关系等。

BeanDefinition 注册：将解析后的BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中，BeanDefinitionRegistry是 Spring 容器中用于管理BeanDefinition的核心接口，它负责维护所有已注册的BeanDefinition。

Bean 实例化：Spring 容器根据BeanDefinition中的信息，通过反射机制创建 Bean 实例。在实例化过程中，如果 Bean 有依赖关系，会递归地实例化其依赖的 Bean，并将它们注入到当前 Bean 中。例如，在创建userService时，会先创建userDao并注入到userService中。

Bean 初始化：在 Bean 实例化后，Spring 会对 Bean 进行初始化操作，如调用 Bean 的初始化方法（可以通过init-method属性指定），以及对 Bean 进行一些后置处理（如 AOP 代理的创建等）。

Bean 使用：完成初始化后，Bean 就可以被应用程序使用了。当应用程序需要获取某个 Bean 时，从 Spring 容器中获取即可。

Bean 销毁：当 Spring 容器关闭时，会对 Bean 进行销毁操作，如调用 Bean 的销毁方法（可以通过destroy-method属性指定），释放 Bean 占用的资源。

二、面向切面编程（AOP）

概念与原理

AOP，即面向切面编程（Aspect - Oriented Programming），它是一种编程范式，旨在将横切关注点（如日志记录、事务管理、权限控制等）从业务逻辑中分离出来，以提高代码的模块化和可维护性。在 Spring 框架中，AOP 通过代理模式实现，主要有 JDK 动态代理和 CGLIB 代理两种方式。

在 AOP 中，有几个关键概念：

切面（Aspect）：一个切面是横切关注点的模块化，它包含了一组通知和切入点的定义。例如，一个用于日志记录的切面，包含了在方法执行前后记录日志的通知以及定义哪些方法需要被记录日志的切入点。

通知（Advice）：通知是切面在某个连接点上执行的操作，包括前置通知（Before Advice）、后置通知（After Advice）、环绕通知（Around Advice）、异常通知（After - throwing Advice）和最终通知（After - returning Advice）。比如前置通知在方法执行前执行，可用于权限检查；环绕通知可以在方法执行前后都执行自定义逻辑，常用于事务管理。

连接点（Joinpoint）：连接点是程序执行过程中的某个特定点，如方法调用、异常抛出等。在 Spring AOP 中，连接点主要指方法调用。

切入点（Pointcut）：切入点定义了哪些连接点会被织入通知，它是一组连接点的集合。通过切入点表达式可以精确地指定哪些方法需要应用切面的通知。例如，execution(* com.example.service.*.*(..))表示com.example.service包下所有类的所有方法都是切入点。

以一个简单的日志切面为例，使用注解方式配置：

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class LogAspect {
    @Around("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    public Object logAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("方法开始执行: " + joinPoint.getSignature().getName());
        Object result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("方法执行结束: " + joinPoint.getSignature().getName());
        return result;
    }
}

上述代码定义了一个日志切面LogAspect，使用@Around注解定义了一个环绕通知，切入点表达式为execution(* com.example.service.*.*(..))，表示对com.example.service包下所有类的所有方法进行日志记录。