Java开发工程师(Web方向) - 04.Spring框架 - 第2章.IoC容器

第2章.IoC容器

IoC容器概述

abstract: 介绍IoC和bean的用处和使用

IoC容器处于整个Spring框架中比较核心的位置：Core Container: Beans, Core, Context, SpEL

为上层AOP/Aspects/Instrumentation/Messaging提供支持

IoC容器的用途：

创建对象的依赖，最后组装成所需的业务对象

容器通过业务对象和配置(application-context.xml; xxxController.java)-->生成可用对象

在Spring场景下，把对象A/B/C都称作Bean

从代码角度看，一个ApplicationContext (org.springframework.context包下，属于spring-context依赖中)对象就是一个IoC容器

初始化IoC容器：

在web项目的web.xml中，用

<context-param>

<param-name>contextConfigLocation</param-name>

<param-value>classpath:application-context.xml</param-value>

</context-param>

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application-context.xml");

（文件系统中：ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext("/home/user/conf/application-context.xml");）

来初始化。

定义一个Bean：

在application-context.xml中

<beans>

...

<bean id="screwDriver" class="package_url"></bean>

</beans>

使用Bean：

1. 初始化容器：ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application-context.xml");

2. 通过getBean()获取对象：ScrewDriver screwDriver = context.getBean("screwDriver", ScrewDriver.class);

3. 使用对象：screwDriver.use();

实例演练：

1. New Maven Project -> Create a simple project (skip archetype selection)

GroupId: com.netease.nanodegree

ArtifactId: spring-container

2. 将所需依赖加入pom.xml

<dependencies>
     <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>4.2.1.RELEASE</version>
    </dependency>
</dependencies> 

发现依赖的jar包自动被加入

3. 在src/main/resources/下新建application-context.xml

初始为：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
    http://www.springframework.org/schema/context
    http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

</beans>

此时，还未定义任何bean，因此还不能从容器中获取任何bean

4. 在src/main/java/下新建类ScrewDriver.java

package: com.netease.nanodegree;

package com.netease.nanodegree;

public class ScrewDriver {
    public void ues () {
        System.out.println("Use screw driver");
    }
}

5. 此时有了bean，在application-context.xml中加入相关bean的定义

<bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver"></bean>

6. 在src/main/java/com.netease.nanodegree下新建测试类TestContainer.java

7. Run as -> Java Application

Bean的作用域：Bean的有效范围

singleton：与设计模式中的singleton有点像

保证对象在整个容器中最多只能有一个单例，也保证在整个生命周期中只会创建一个实例

上例中bean定义的默认作用域就是singleton

也可以显式定义<bean id="screwDriver" class="com.netease.nanodegree.ScrewDriver" scope="singleton"></bean>

例子Test：

ScrewDriver.java

public class ScrewDriver {
    private String color = "red";
    public void use () {
        //System.out.println("Use screw driver");
        System.out.println("Use " + color + " screw driver");
    }

    public void setColor (String color) {
        this.color = color;
    }
}

TestContainer.java

public class TestContainer {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application-context.xml");

        ScrewDriver screwDriver = context.getBean("screwDriver", ScrewDriver.class);
        screwDriver.setColor("green");
        screwDriver.use();

        ScrewDriver screwDriver2 = context.getBean("screwDriver", ScrewDriver.class);
        screwDriver2.use();
    }
}

要想测试是不是单例对象，使用getBean()得到两个对象并设置属性为"green"，如果是单例，则两个对象的属性均为"green"

应用：大部分场景下使用singleton模式就能满足业务需求，比如Servlet实例，开始时创建实例，结束时销毁实例，在中间时只需这一个实例来处理即可。

prototype：每次引用时都需要创建一个新的对象/实例，比如每次使用时不希望保留上一次的属性值/状态

<bean id=... class=... scope="prototype"></bean>

例子Test：

将bean screwDriver的scope改为prototype；

此时打印出来的结果应该是第一次为green(因为使用setColor()改了)，第二次为red(因为初始为red且并未无改动)

在web应用场景下才出现的作用域：

request：在每个request中分别创建和销毁bean

比如在request1开始时创建了若干个beans，结束时这些beans就被销毁了；而另一个request中又是一个request scope，有它自己的bean的创建和销毁

session：在每个session中的作用域

每个用户对应一个session，在session中可能若干个requests，但是sessionBean在这些request之间是可以共享的

而多个session会有各自的session scope

global session：在此不做介绍

application：每个session之间需要共享的信息

Bean的生命周期回调：

有了Bean的作用域后，我们知道/控制bean的创建/销毁，但是我们不能控制创建/销毁时可以做哪些事情（比如申请/释放资源、创建线程池）--生命周期回调的功能可以支持实现这些功能

Spring提供了两种回调：

InitializingBean接口中的afterPropertiesSet()函数：

public interface InitializingBean {
    void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

当一个bean创建完成后调用

例子：

<bean id=... class=... init-method="init"></bean>

public class ScrewDriver {
    public void init() {
        Syso("Init screw driver");
    }
}

DisposableBean接口中的destroy()函数：

public interface DisposableBean {
    void destroy() throws Exception;
}

当一个bean被销毁之后调用

例子：

<bean id=... class=... destroy-method="cleanup"></bean>

public class ScrewDriver {
    public void cleanup() {
        Syso("Clean up screw driver");
    }
}

测试Test结果：

<bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver" scope="prototype" init-method="init" destroy-method="cleanup"></bean>

output：

发现没有进行cleanup的回调：因为bean没有被销毁

手动关闭：

((ConfigurableApplicationContext) context).close();

output：还是相同

将bean定义中的scope="prototype"改为默认的singleton后

成功执行cleanup()回调函数

依赖注入

第一章中举的例子：在ScrewDriver中声明变量private Header header = new StraightHeader();

虽然有抽象类header的想法，但是直接用new StraightHeader()创建实例，并没有将抽象的想法实施到位。

如果需要一个带有CrossHeader的screwDriver呢？需要修改ScrewDriver的代码：

private Header header = new CrossHeader();

如果要修改一字刀口螺丝刀的属性，比如颜色等，则需要修改constructor：

private Header header = new StraightHeader("green", 15);

此时：ScrewDriver和StraightHeader的关系是强依赖关系

在第一章中的IoC解决方法是在ScrewDriver的constructor中传入一个Header(抽象接口对象)作为参数

public ScrewDriver(Header header) { this.header = header; }

1. 定义接口：抽象接口Header

2. 实现接口：如StraightHeader和CrossHeader

3. 以接口为基础来进行依赖的注入

基于构造函数的依赖注入方式：如上例中的在constructor中传入接口对象的方法

基于Setter方法的依赖注入方式：和基于构造函数的方式很相近

public class ScrewDriver {
    private Header header;

    public setHeader(Header header) {
        this.header = header;
    }
}

那...究竟是选择哪一种方法呢？

实际开发中的原则：

如果关系是强依赖的，则基于构造函数（比如ScrewDriver必须有一个Header）

如果关系是可选依赖的，则基于Setter方法（可有可无的依赖）

实际开发中可能注入的是基本类型、集合、Bean，或通过配置文件注入等等

例子（只演示基于构造函数的依赖注入）：

定义Header接口：Header.java

package com.netease.nanodegree;

public interface Header {
    public void doWork();
    public String getInfo();
}

定义实现类StraightHeader.java

package com.netease.nanodegree;

public class StraightHeader implements Header {
    private String color;
    private int size;

    public StraightHeader(String color, int size) {
        this.color = color;
        this.size = size;
    }

    @Override
    public void doWork() {
        System.out.println("Do work with straight header");
    }

    @Override
    public String getInfo() {
        return "Straight Header: " + this.color + ", " + this.size;
    }
} 

定义实现类CrossHeader.java（相似）

定义StraightHeader bean和CrossHeader bean

<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <constructor-arg index="0" type="java.lang.String" value="red"></constructor-arg>
    <constructor-arg index="1" type="int" value="15"></constructor-arg>
</bean>

可以通过constructor-arg中的index来说明param的顺序；如index="0"; index="1";

可以通过type来说明param的类型；如type="int"; type="java.lang.String";

可以通过name来说明param的对应的变量名；如name="size"; name="color";

(index/type/name都不是必要的)

Test.java

public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application-context.xml");

    Header header = context.getBean("header", StraightHeader.class);
    System.out.println(header.getInfo());
    header.doWork();
}

output：

如何注入集合呢？

通过map的方式注入

假设StraightHeader的构造函数为：

public StraightHeader(Map<String, String> params) {
    this.color = params.get("color");
    this.size = Integer.parseInt(params.get("size"));
}

此时，定义bean为（使用map的方法）

<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <constructor-arg>
        <map>
            <entry key="color" value="red"></entry>
            <entry key="size" value="15"></entry>
        </map>
    </constructor-arg>
</bean> 

也可以注入List/Set之类的集合，配置也相似

<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <constructor-arg>
        <list>
            <value>red</value>
            <value>14</value>
        </list>
    </constructor-arg>
</bean>

也可以通过配置文件加载一些配置项：比如注入Property的一些属性

<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <constructor-arg>
        <props>
            <prop key="color">red</prop>
            <prop key="size">14</prop>
        </props>
    </props>
</bean>

对应的构造函数：

public StraightHeader(Properties props) {
    this.color = props.xxx;
    this.size = props.xxx;
}

那怎么通过配置文件注入呢？

在src/main/resources/下创建一个配置文件header.properties

color=green
size=16

在application-context.xml中加载该配置文件：

<bean id="headerProperties"
    class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
    <property name="location" value="classpath:header.properties"/>
</bean>

property->value为配置文件所在地址

读取配置文件中的信息：

<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <constructor-arg name="color" value="${color}"></constructor-arg>
    <constructor-arg name="size" value="${size}"></constructor-arg>
</bean> 

上例注入的都是一些基础类型，如果是ScrewDriver需要注入一个Header类型(bean)的参数呢？

ScrewDriver.java

public class ScrewDriver {
    private Header header;

    public ScrewDriver(Header header) {
        this.header = header;
    }

    public void use () {
        System.out.println("Use screw driver with header " + header.getInfo());
    }
}

注入：

<bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver">
    <constructor-arg>
        <ref bean="header"/>
    </constructor-arg>
</bean>

Test.java

ScrewDriver screwDriver = context.getBean("screwDriver", ScrewDriver.class);
screwDriver.use(); 

输出：

通过Setter实现注入：

需要删除constructor

加上Setter()

public void setColor(String color) {
    this.color = color;
}

public void setSize(int size) {
    this.size = size;
}

<!-- setter方法注入 -->
<bean id = "header" class = "com.netease.nanodegree.StraightHeader">
    <property name="color" value="${color}"></property>
    <property name="size" value="${size}"></property>
</bean>

<bean id="headerProperties" class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
    <property name="location" value="classpath:header.properties"/>
</bean>

如果一个bean有很多依赖呢？使用一个依赖添加一个配置的方法吗？

Spring提供了自动装配(Autowiring)的机制（三种）

byName: 根据Bean的名称 (Setter方法)

byType: 根据Bean的类型 (Setter方法)

constructor: 构造函数，根据类型

例子：

<!-- autowiring自动装配的方式 -->

<bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver" autowire="byName"></bean>

<bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver" autowire="byType"></bean>

在ScrewDriver.java中，不再需要setter，只需在private Header header;前加上@Autowired即可

或使用@Resource（@Autowired和@Resource是存在不同包中的，前者在springframework中，后者在javax.annotation中，相对标准一些）

通过Annotation的方式

@Component：定义Bean

@Value：properties注入

@Autowired (Spring)/ @Resource (Java)：自动装配依赖

@PostConstruct & @PreDestroy：生命周期回调

例子：

application-context.xml中：

<context:component-scan base-package="com.netease.nanodegree" />

表示支持通过Annotation来定义bean或其他属性。扫描/搜索com.netease.nanodegree包，使用Annotation的方式进行配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
    http://www.springframework.org/schema/context
    http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <context:component-scan base-package="com.netease.nanodegree" />

    <bean id="headerProperties"
        class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
        <property name="location" value="classpath:header.properties"/>
    </bean>

    <bean id = "screwDriver" class = "com.netease.nanodegree.ScrewDriver" autowire="byName"></bean>
</beans> 

StraightHeader.java中：

删除setters;

添加Annotation:

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Componentpublic class StraightHeader implements Header {
    @Value("${color}")
    private String color;
    @Value("${size}")
    private int size;

    @Override
    public void doWork() {...}

    @Override
    public String getInfo() {...}
}

报错：No bean named 'header' is defined

因为写@Component时，默认name为StraightHeader而不是header，因此需要specify

@Component("header")

与生命周期有关的Annotation：

@PostConstruct
public void init() {
    System.out.println("init the header");
}

@PreDestroy
public void destroy() {
    System.out.println("destroy the header");
}

利弊：

XML文件：繁琐，但是代码独立（代码和配置分离）；实际开发中有些东西需要XML文件来配置

Annotation：简洁，但是配置和代码耦合，配置位置分散，不好管理；实际开发中用于controller/service等

IoC容器单元测试

本次得分为：12.50/14.00, 本次测试的提交时间为：2017-09-11

1单选(2分)

下列关于IoC容器的描述错误的是：

• A.容器必须由应用代码主动创建；2.00/2.00
• B.应用可以从容器中获取所配置的对象；
• C.容器负责所管理对象的生命周期管理；
• D.根据会根据依赖关系组装对象；

2单选(2分)

如下关于自动装配（Autowiring）说法中，错误的是：

• A.可以根据Bean名称自动注入；
• B.可以根据Bean的类型通过Setter方法注入；
• C.不可以根据Bean的类型通过构建函数注入；2.00/2.00
• D.可以根据Bean的类型自动注入；

3单选(2分)

关于依赖注入方式，说法错误的是：

• A.可选依赖可以通过构造函数注入；
• B.可以通过构造函数注入；
• C.强依赖必须通过构造函数注入；2.00/2.00
• D.可以通过Setter方法注入；

4多选(3分)

关于Bean作用域的singleton和prototype说法正确的是：

• A.prototype只在容器中创建一个对象；
• B.prototype在每次通过容器获取实例时创建一个对象；1.50/3.00
• C.singleton在每次通过容器获取实例时创建一个对象；
• D.singleton只在容器中创建一个对象；1.50/3.00

5多选(3分)

关于Bean的生命周期回调，说明正确的是：

• A.生命周期回调发生在运行时；
• B.可以通过创建（初始化时）回调进行申请资源的操作；0.75/3.00
• C.销毁回调发生在对象回收前
• D.可以通过销毁时回调进行资源回收的操作0.75/3.00

5多选(3分)

关于Bean的生命周期回调，说明正确的是：

• A.销毁回调发生在对象回收后
• B.可以通过创建（初始化时）回调进行申请资源的操作；1.50/3.00
• C.生命周期回调发生在编译时；
• D.生命周期回调发生在运行时；1.50/3.00

6判断(2分)

IoC容器在初始化时，必须要加载名称为application-context.xml的配置文件；

• A.√
• B.×2.00/2.00

IoC容器作业

https://my.oschina.net/hava/blog/758277

1（14分）

我们在示例中通过

context.getBean("header", StraightHeader.class);

方式来获取容器管理的对象，查找并学习Spring的API文档，列出getBean函数的其它形式接口，并解释各个接口的差异。

2（16分）

假设我们有个应用（Application），它包含一个写文件的服务（FileWriterService），该服务在创建时会创建并打开一个文件，销毁时关闭该文件，并且该服务包含一个write(String content)方法：会将content写入到文件中，要求：

1. 使用Spring IoC的相关内容组织该程序；

2. 文件路径通过配置文件（properties）指定；

（如果不清楚或者忘记如何打开，关闭以及写入文件，请回顾一个翁老师的 Java基础 课程）

基本要求：必须附加一个项目说明文档，说明每个功能点对应程序的运行结果（截图），项目的接口说明或者关键代码（不要把全部代码贴出来）等可以反映项目结果的内容。提交作业的时候必须有这个项目说明文档，否则会影响最终评分。