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40岁开始学Java：控制反转IoC

article 2025/3/10 21:46:31

在 Java 中，控制反转（Inversion of Control, IoC） 是一种设计原则，其核心思想是：将对象的创建和管理权从代码自身转移到外部容器或框架。通过 IoC，可以降低代码的耦合性，提高模块的复用性和可测试性。
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一、IoC 的核心概念

谁控制谁？
• 传统编程中，代码主动创建对象并管理依赖（控制权在代码手中）。
• IoC 中，对象由外部容器（如 Spring IoC 容器）创建和管理（控制权被反转到容器）。
为什么需要 IoC？
• 解耦对象之间的依赖关系，避免硬编码具体实现类。
• 提高代码的可维护性和可测试性（例如通过替换依赖的模拟对象进行单元测试）。

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二、IoC 的实现方式

1. 通过接口抽象依赖

• 定义接口，让具体实现类依赖于接口而非具体类。

public interface DataSource {
    Connection getConnection();
}

public class MySQLDataSource implements DataSource {
    @Override
    public Connection getConnection() {
        return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test");
    }
}

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2. 依赖注入（DI）

• IoC 的具体实现方式通常是 依赖注入（DI），即容器负责将依赖对象注入到目标类中。
• DI 的常见方式包括：构造器注入、Setter 注入、字段注入。

3. 外部容器管理对象生命周期

• 容器负责对象的创建、初始化、销毁等操作，而不是代码自己 new 对象。

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三、Spring 框架中的 IoC 实现

1. 标记组件

• 使用 @Component（或其他 stereotype 注解，如 @Service, @Repository）标记需要被管理的类。

@Component
public class UserService {
    // 依赖注入...
}

2. 配置依赖关系

• 方式一：基于 XML 的配置（传统方式）
```xml

 <bean id="dataSource" class="com.example.MySQLDataSource"/>
 ```

• 方式二：基于 Java 配置类（推荐）
```java
@Configuration
public class AppConfig {

     @Bean
     public DataSource dataSource() {
         return new MySQLDataSource();
     }

     @Bean
     public UserService userService(DataSource dataSource) {
         return new UserService(dataSource);
     }
 }
 ```

• 方式三：基于注解（最简洁）
```java
@Component
public class UserService {
private final DataSource dataSource;

     @Autowired
     public UserService(DataSource dataSource) {
         this.dataSource = dataSource;
     }
 }
 ```

3. 获取容器并使用对象

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Spring 容器
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        
        // 从容器中获取对象
        UserService userService = context.getBean(UserService.class);
        userService.doSomething();
    }
}

四、IoC 的工作原理

扫描组件
• 容器扫描所有被 @Component 或相关注解标记的类，将其注册为“bean”。
依赖解析
• 当容器创建某个 bean 时，自动解析其依赖关系（例如构造函数参数、@Autowired 字段），并将对应依赖的 bean 注入。
生命周期管理
• 容器控制 bean 的生命周期（如初始化、销毁），可通过 @PostConstruct 和 @PreDestroy 注解定义回调方法。

五、IoC 的优势

解耦代码
• 业务类不再直接依赖具体实现类，只需依赖接口。

// 未使用 IoC 时
public class UserService {
    private DataSource dataSource = new MySQLDataSource();
}

// 使用 IoC 后
public class UserService {
    private final DataSource dataSource; // 由容器注入
}

易于替换依赖
• 无需修改业务代码，只需更换容器中的配置即可切换依赖实现。

// 切换数据源只需修改配置，无需改动 UserService 类
@Bean
public DataSource dataSource() {
    return new PostgreSQLDataSource();
}

便于单元测试
• 通过容器注入模拟对象（Mock），隔离被测类与真实依赖。

@Test
void testUserService() {
    DataSource mockDataSource = Mockito.mock(DataSource.class);
    UserService userService = new UserService(mockDataSource);
    // 验证逻辑...
}