IoC容器简介

官网说明：

在核心的第7章节

1 Spring IoC 容器和 beans 简介

本章介绍了 Spring Framework implementation of the Inversion of Control(IoC)[1]原理。 IoC 也称为依赖注入(DI)。它是一个 process，其中 objects 定义它们的依赖关系，即它们使用的其他 objects，只能通过构造函数 arguments，工厂方法的 arguments，或者 object 实例在构造或从工厂方法返回后设置的 properties 。然后容器在创建 bean 时注入这些依赖项。这个 process 基本上是反向的，因此 name 控制反转(IoC)，bean 本身通过使用 classes 的直接构造或诸如 Service Locator pattern 之类的机制来控制其依赖关系的实例化或位置。

org.springframework.beans和org.springframework.context包是 Spring Framework 的 IoC 容器的基础。 Bean 工厂接口提供了一种高级 configuration 机制，能够管理任何类型的 object。 ApplicationContext是BeanFactory的 sub-interface。它增加了 Spring 的 AOP features 更容易整合;消息资源处理(用于国际化)，事件发布;和 application-layer 特定的上下文，例如用于 web applications。

简而言之，BeanFactory提供 configuration framework 和基本功能，ApplicationContext添加更多 enterprise-specific 功能。 ApplicationContext是BeanFactory的完整超集，在本章中专门用于 Spring 的 IoC 容器的描述。

在 Spring 中，构成 application 主干并由 Spring IoC 容器管理的 objects 称为 beans。 _ bean 是一个 object，它由 Spring IoC 容器实例化，组装和管理。否则，bean 只是 application 中许多 object 之一。 Beans 及其之间的依赖关系反映在容器使用的 configuration 元数据中。

2 容器概述

接口org.springframework.context.ApplicationContext表示 Spring IoC 容器，负责实例化，配置和组装上述 beans。容器通过读取 configuration 元数据获取有关 objects 实例化，配置和汇编的指令。 configuration 元数据以 XML，Java annotations 或 Java code 表示。它允许您表达组成您的 application 的 objects 以及这些 objects 之间丰富的相互依赖关系。

使用 Spring 为ApplicationContext提供了ApplicationContext接口的几个 implementation。在独立的 applications 中，创建ClassPathXmlApplicationContext或FileSystemXmlApplicationContext 来的实例是 common。虽然 XML 是定义 configuration 元数据的传统格式，但您可以通过提供少量 XML configuration 来声明性地启用对这些其他元数据格式的支持，从而指示容器使用 Java annotations 或 code 作为元数据格式。

在大多数 application 场景中，不需要显式用户 code 来实例化 Spring IoC 容器的一个或多个实例。

下图是 Spring 如何工作的 high-level 视图。您的 application classes 与 configuration 元数据结合使用，以便在创建和初始化ApplicationContext之后，您拥有一个完全配置且可执行的系统或 application。

图 1_.Spring IoC 容器

7.2.1 配置元数据

如上图所示，Spring IoC 容器使用一种 configuration 元数据形式;此 configuration 元数据表示您作为 application 开发人员如何告诉 Spring 容器在 application 中实例化，配置和组装 objects。

Configuration 元数据传统上以简单直观的 XML 格式提供，本章大部分内容用于传达 Spring IoC 容器的 key 概念和 features。

有关在 Spring 容器中使用其他形式的元数据的信息，请参阅：

• Annotation-based configuration：Spring 2.5 引入了对 annotation-based configuration 元数据的支持。

• Java-based configuration：从 Spring 3.0 开始，Spring JavaConfig 项目提供的许多 features 成为核心 Spring Framework 的一部分。因此，您可以使用 Java 而不是 XML files 定义 application classes 外部的 beans。要使用这些新的 features，请参阅@Configuration，@Bean，@Import和@DependsOn 注释。

Spring configuration 包含容器必须管理的至少一个且通常不止一个 bean 定义。 XML-based configuration 元数据显示这些 beans 在 top-level <beans/>元素内配置为<bean/>元素。 Java configuration 通常在@Configuration class 中使用@Bean带注释的方法。

这些 bean 定义对应于构成 application 的实际 objects。通常，您可以定义服务层对象，数据访问对象(DAO)，表示对象(如 Struts Action实例)，基础结构对象(如 Hibernate SessionFactories，JMS Queues等)。通常，不会在容器中配置 fine-grained domain objects，因为创建和加载域 objects 通常是 DAO 和业务逻辑的责任。但是，您可以使用 Spring 与 AspectJ 的 integration 来配置在 IoC 容器控制之外创建的 objects。

以下 example 显示了 XML-based configuration 元数据的基本结构：

<?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.xsd">

    <bean id="..." class="...">
        <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <bean id="..." class="...">
        <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions go here -->

</beans>

id属性是一个 string，用于标识单个 bean 定义。 class属性定义 bean 的类型并使用完全限定的类名。 id 属性的 value 指的是协作 objects。用于引用协作 objects 的 XML 未在此 example 中显示;有关详细信息，请参阅依赖。

7.2.2 实例化容器

实例化 Spring IoC 容器非常简单。提供给ApplicationContext构造函数的位置路径或_path 实际上是资源 strings，它允许容器从各种外部资源(如本地文件系统，Java CLASSPATH等)加载 configuration 元数据。

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("services.xml", "daos.xml");

以下 example 显示了服务层 objects (services.xml) configuration 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.xsd">

    <!-- services -->

    <bean id="petStore" class="org.springframework.samples.jpetstore.services.PetStoreServiceImpl">
        <property name="accountDao" ref="accountDao"/>
        <property name="itemDao" ref="itemDao"/>
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions for services go here -->

</beans>

以下 example 显示了数据访问 objects daos.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.xsd">

    <bean id="accountDao"
        class="org.springframework.samples.jpetstore.dao.jpa.JpaAccountDao">
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <bean id="itemDao" class="org.springframework.samples.jpetstore.dao.jpa.JpaItemDao">
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->

</beans>

在前面的示例中，服务层由 class PetStoreServiceImpl和两个数据访问 object 组成，类型为JpaAccountDao和JpaItemDao(基于 JPA Object/Relational 映射标准)。 property name元素引用 JavaBean property 的 name，ref元素引用另一个 bean 定义的 name。 id和ref元素之间的这种联系表达了协作 objects 之间的依赖关系。

编写 XML-based configuration 元数据

使 bean 定义 span 多个 XML files 非常有用。通常，每个单独的 XML configuration 文件都代表 architecture 中的逻辑层或模块。

您可以使用 application context 构造函数从所有这些 XML 片段加载 bean 定义。此构造函数需要多个Resource位置，如上一节中所示。或者，使用一个或多个<import/>元素来从另一个文件或 files 加载 bean 定义。例如：

<beans>
    <import resource="services.xml"/>
    <import resource="resources/messageSource.xml"/>
    <import resource="/resources/themeSource.xml"/>

    <bean id="bean1" class="..."/>
    <bean id="bean2" class="..."/>
</beans>

在前面的 example 中，外部 bean 定义从三个 files 加载：services.xml，messageSource.xml和themeSource.xml。所有位置_path 都与执行 importing 的定义文件相关，因此services.xml必须与执行 importing 的文件位于同一目录或 classpath 位置，而messageSource.xml和themeSource.xml必须位于 importing 文件位置下方的resources位置。如您所见，忽略前导斜杠，但鉴于这些_path 是相对的，最好不要使用斜杠。根据 Spring Schema，导入的 files 的内容(包括 top level <beans/>元素)必须是有效的 XML bean 定义。

使用相对“../”路径在 parent 目录中 reference files 是可能的，但不建议这样做。这样做会对当前 application 之外的文件创建依赖关系。特别是，不建议将此 reference 用于“classpath：”URL(对于 example，“classpath:../services.xml”)，其中运行时解析 process 选择“最近的”classpath 根，然后查看其 parent 目录。 Classpath configuration 更改可能导致选择不同的，不正确的目录。

您始终可以使用完全限定的资源位置而不是相对的 paths：for example，“file:C:/config/services.xml”或“classpath:/config/services.xml”。但是，请注意您将 application 的 configuration 与特定的绝对位置耦合。通常最好为这样的绝对位置保持间接，例如，通过在运行时针对 JVM 系统 properties 解析的“$ {}”占位符。

import 指令是 beans 命名空间本身提供的 feature。 Spring，e.g 提供的一系列 XML 命名空间中提供了进一步 configuration features 以外的普通 bean 定义。 “context”和“util”命名空间。

2.3 使用容器

ApplicationContext是高级工厂的接口，能够维护不同 beans 及其依赖项的注册表。使用方法T getBean(String name, Class<T> requiredType)，您可以检索 beans 的实例。

ApplicationContext使您能够读取 bean 定义并按如下方式访问它们：

// create and configure beans
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("services.xml", "daos.xml");

// retrieve configured instance
PetStoreService service = context.getBean("petStore", PetStoreService.class);

// use configured instance
List<String> userList = service.getUsernameList();

如果需要，这些 reader 委托可以在相同的ApplicationContext上混合和匹配，从不同的 configuration 源读取 bean 定义。

然后，您可以使用getBean来检索 beans 的实例。 ApplicationContext接口有一些其他方法可以检索 beans，但理想情况下你的 application code 应该永远不会使用它们。实际上，你的 application code 根本不应该对getBean()方法有 calls，因此根本不依赖于 Spring API。例如，Spring 与 web 框架的 integration 为各种 web framework 组件(如控制器和 JSF-managed beans)提供依赖注入，允许您通过元数据声明对特定 bean 的依赖(e.g. 自动装配 annotation)。

3 BeanFactory

BeanFactory API 为 Spring 的 IoC 功能提供了基础。它的特定 contracts 主要用于与 Spring 和相关 third-party 框架的其他部分进行整合，其DefaultListableBeanFactory implementation 是 higher-level GenericApplicationContext容器中的 key 委托。

BeanFactory和相关接口(如BeanFactoryAware，InitializingBean，DisposableBean)是其他 framework 组件的重要集成点：不需要任何注释甚至反射，它们允许容器与其组件之间的非常有效的交互。 Application-level beans 可以使用相同的回调接口，但通常更喜欢通过 annotations 或通过编程 configuration 进行声明性依赖注入。

请注意，核心BeanFactory API level 及其DefaultListableBeanFactory implementation 不会对 configuration 格式或要使用的任何 component annotations 进行假设。所有这些风格都通过诸如XmlBeanDefinitionReader和AutowiredAnnotationBeanPostProcessor之类的 extensions 进行，在共享BeanDefinition objects 上作为核心元数据表示进行操作。这就是 Spring 容器如此灵活和可扩展的本质。

以下部分解释了BeanFactory和ApplicationContext容器级别之间的差异以及对引导的影响。

3.1 BeanFactory 或 ApplicationContext？

使用ApplicationContext，除非你有充分的理由不这样做，GenericApplicationContext及其子类AnnotationConfigApplicationContext作为自定义引导的 common implementations。这些是 Spring 的核心容器的主要入口点，适用于所有 common 目的：配置 files，触发 classpath 扫描，以编程方式注册 bean 定义和带注释的 classes。

因为ApplicationContext包含BeanFactory的所有功能，所以通常建议使用BeanFactory，除了需要完全控制 bean 处理的场景。在诸如GenericApplicationContext implementation 之类的ApplicationContext中，将按惯例检测到几种 beans(i.e.由 bean name 或 bean 类型)，特别是 post-processors，而普通的DefaultListableBeanFactory与任何特殊的 beans 无关。

对于许多扩展容器 features，例如 annotation 处理和 AOP 代理，BeanPostProcessor 扩展点是必不可少的。如果仅使用普通DefaultListableBeanFactory，则默认情况下不会检测到并激活此类 post-processors。这种情况可能令人困惑，因为你的 bean configuration 没有任何问题;它更像是在这种情况下需要通过附加设置完全自举的容器。

以下 table lists features 由BeanFactory和ApplicationContext接口和 implementations 提供。

表格 1_.Feature Matrix

特征	BeanFactory	ApplicationContext
Bean实例化/装配	是	是
集成生命周期管理	没有	是
BeanPostProcessor自动注册	没有	是
BeanFactoryPostProcessor自动注册	没有	是
MessageSource便捷访问（针对i18n）	没有	是
ApplicationEvent发布机制	没有	是

要使用DefaultListableBeanFactory显式注册 bean post-processor，您需要以编程方式调用addBeanPostProcessor：

DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
// populate the factory with bean definitions

// now register any needed BeanPostProcessor instances
factory.addBeanPostProcessor(new AutowiredAnnotationBeanPostProcessor());
factory.addBeanPostProcessor(new MyBeanPostProcessor());

// now start using the factory

要将BeanFactoryPostProcessor应用于普通DefaultListableBeanFactory，您需要调用其postProcessBeanFactory方法：

DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
reader.loadBeanDefinitions(new FileSystemResource("beans.xml"));

// bring in some property values from a Properties file
PropertyPlaceholderConfigurer cfg = new PropertyPlaceholderConfigurer();
cfg.setLocation(new FileSystemResource("jdbc.properties"));

// now actually do the replacement
cfg.postProcessBeanFactory(factory);

在这两种情况下，显式注册步骤都不方便，这就是为什么各种ApplicationContext变体比 Spring-backed applications 中的普通DefaultListableBeanFactory更受欢迎，尤其是在典型企业设置中依赖BeanFactoryPostProcessor s 和BeanPostProcessor s 来扩展容器功能时。