控制反转与依赖注入

Java OOP

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 2018/11/14 

什么是控制反转

控制反转（Inversion of Control, 缩写IoC），是一种面向对象的设计原则。从字面上理解，就是让控制权从类本身移交给其他类。那么是哪些控制权被反转了？答案是：“依赖对象的创建”这个控制权被移交了。移交给谁了？答案是：IoC容器。

这样做带来的好处就是降低代码之间的耦合度，业务代码的对于底层类的依赖被降低后，底层实现就可以更容易地改变，业务代码也更容易被复用。

很多人都说控制反转可以用好莱坞规则来描述 “Don’t call us, we will call you.”。我们自己不需要自己创建依赖对象，IoC容器会帮我创建。

什么是依赖注入

依赖注入（Dependency Injection，缩写DI），是指动态地向某个类中注入（或者说创建）这个类所需要的依赖。很明显，这个概念和IoC密不可分，有人说DI是IoC的一种实现方式，也有人说DI就是IoC。过分纠结这些是没有必要的，如果你能有自己的理解，那么就会明白这两者究竟是什么关系。其实我们需要一个例子来加深理解。

Robot的依赖

public class Robot{  // 我们有一个机器人类，它需要许多组件
    private RobotArm arm; // 可以是齿轮驱动的机械臂，也可以是液压驱动
    private RobotFoot foot;  // 动力装置可以是履带式、轮式
    public void move(Position p){
        foot.moveTo(p.x, p.y);
    }
    public void work(Object o){
        arm.workWith(o);
    }
}

Robot依赖于两个接口RobotArm和RobotFoot的实现类。现在的Robot显然没有办法工作，因为依赖的对象没有被创建。于是，我们可以将2、3行的代码替换为

1 2	private RobotArm arm = new GearArm(); private RobotFoot foot = new WheelFoot();

这样，在Robot的对象被创建时，它需要的依赖也会自动的被创建好。这种“依赖注入”，是Java在初始化对象时会帮我们做的。还有另一种方式是在构造函数中对arm和foot进行初始化，我们经常做这样的事情。达到的效果和上面是一样的。

Robot的耦合

上面这样做的优点就是简洁明了。缺点就是将Robot与GearArm WheelFoot紧密关联在了一起，如果我们想给Robot换一个Arm，就需要再写一个RobotXXXArm的类，或者使用反射技术。所以耦合带来的影响就是不灵活，难以复用，难以改变底层实现。

使用依赖注入

看呐，要解决这些问题，就要使用依赖注入了。我们想使用什么样的Arm，IoC容器就给我们的Robot注入什么样的Arm对象。我们有四种方式可以让IoC容器给我们的Robot注入我们需要的依赖对象（XXArm和XXFoot）。

接口注入

被注入对象如果想要IoC容器为其注入依赖对象，就要实现某个接口。这个接口提供一个方法，用来为其注入依赖对象。

public class Robot implements RobotArmCallable{
    @Override
    public void injectRobotArm(RobotArm arm){
        ... ...
    }
    ... ...
}

从注入方式的使用上来说，接口注入是现在不甚提倡的一种方式，基本处于“退役状态”。因为它强制被注入对象实现不必要的借口，带有侵入性。而构造方法注入和setter方法注入则不需要如此。

构造方法注入

在被注入对象可以通过在其构造方法中声明依赖对象的参数列表，让IoC容器知道它需要哪些依赖对象。这就叫构造方法注入。

public class Robot{
    public Robot(RobotArm arm, RobotFoot foot){
        ... ...
    }
    ... ...
}

在学习面向对象编程之初，我们就已经会使用这种方法来注入依赖了，构造方法的用途便是这样。只不过现在我们可以更进一步，向构造方法传入参数的工作也可以交给IoC容器。

这种注入方式的优点就是，对象在构造完成之后，就会进入就绪状态，可以马上使用。缺点就是，当依赖对象比较多的时候，构造方法的参数列表会比较长。而通过反射技术构造对象的时候，对相同类型的参数的处理会比较困难，维护和使用上也比较麻烦。而且在Java中，构造方法无法被继承，无法设置默认值。对于非必须的依赖处理，可能需要引入多个构造方法，而参数数量的变动可能造成维护上的不便。

setter方法注入

对于JavaBean对象，我们通常会通过setXXX()和getXXX()方法来访问对应其private XXX属性。这些setXXX()方法统称为setter方法，getXXX()当然就称为getter方法。

public class Robot{
    ... ...
    public void setArm(RobotArm arm){
        ... ...
    }
    public void setFoot(RobotFoot foot){
        ... ...
    }
}

因为方法可以命名，所以setter方法注入在描述性上要比构造方法注入好一些。另外，setter方法可以被继承，允许设置默认值。缺点当然就是对象无法在构造完成后无法立即使用，无法立即进入就绪状态。

基于注解注入

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
public class Robot{
    @Autowired
    private RobotArm arm;
    @Autowired
    private RobotFoot foot;
}

基于Java5.0之后引入的注解（Annotation），在私有变量前加@Autowired注解（Spring Framework为我们提供的），不需要显式地加入额外代码，便可以让IoC容器注入对应的依赖对象。该方案相当于定义了setter方法，但是因为没有真正的setter方法，从而不会为了实现依赖注入导致暴露了不该暴露的接口（因为用作注入的setter只想让IoC容器访问来注入而并不希望其他人来修改此对象的私有域）。现在Spring也最推荐我们使用注解代替XML配置，所以基于注解注入的方式被使用的越来越多（因为确实很好用）。

尾巴

Robot类被这么一折腾之后，就使得类之间的耦合松散了，这里不仅是RobotArm和RobotFoot接口起到了解耦的作用，因为之前高耦合的代码一样使用了接口啊（其实接口并没有发挥效果，它们被错误地使用了），DI很好的诠释了接口的作用。使用了IoC之后，我们得到的额外好处就是便于我们写单元测试，测试驱动开发是一种很受重视的开发方式，没有IoC带来的松耦合，连测试都会变得困难。

用书上的一句话来概括 “IoC是一种可以帮助我们解耦各业务对象间依赖关系的对象绑定方式。”

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1. 什么是控制反转
2. 什么是依赖注入
1. 2.1. Robot的依赖
2. 2.2. Robot的耦合
3. 使用依赖注入
4. 尾巴