序
第一次瞭解到控制反轉（Inversion of Control）這個概念，是在學習Spring框架的時候。IOC和AOP作為Spring的兩大特徵，自然是要去好好學學的。而依賴注入（Dependency Injection，簡稱DI）卻使得我困惑了挺久，一直想不明白他們之間的聯絡。
控制反轉
控制反轉顧名思義，就是要去反轉控制權，那麼到底是哪些控制被反轉了？在2004年 Martin fowler 大神就提出了
“哪些方面的控制被反轉了？”
這個問題，他總結出是依賴物件的獲得被反轉了。
在單一職責原則的設計下，很少有單獨一個物件就能完成的任務。大多數任務都需要複數的物件來協作完成，這樣物件與物件之間就有了依賴。一開始物件之間的依賴關係是自己解決的，需要什麼物件了就New一個出來用，控制權是在物件本身。但是這樣耦合度就非常高，可能某個物件的一點小修改就會引起連鎖反應，需要把依賴的物件一路修改過去。
如果依賴物件的獲得被反轉，具體生成什麼依賴物件和什麼時候生成都由物件之外的IOC容器來決定。物件只要在用到依賴物件的時候能獲取到就可以了，常用的方式有依賴注入和依賴查詢（Dependency Lookup）。這樣物件與物件之間的耦合就被移除到了物件之外，後續即使有依賴修改也不需要去修改原始碼了。
總結一下，控制反轉是指把物件的依賴管理從內部轉移至外部。
依賴注入
控制反轉是把物件之間的依賴關係提到外部去管理，可依賴是提到物件外面了，物件本身還是要用到依賴物件的，這時候就要用到依賴注入了。顧名思義，應用需要把物件所需要的依賴從外部注入進來。可以是通過物件的建構函式傳參注入，這種叫做構造器注入（Constructor Injection）。如果是通過JavaBean的屬性方法傳參注入，就叫做設值方法注入(Setter Injection)。
不管是通過什麼方式注入的，如果是我們手動注入的話還是顯得太麻煩了。這時候就需要一個容器來幫我們實現這個功能，自動的將物件所需的依賴注入進去，這個容器就是前面提到的IOC容器了。
控制反轉和依賴注入的關係也已經清晰了，它們本質上可以說是一樣的，只是具體的關注點不同。控制反轉的關注點是控制權的轉移，而依賴注入則內含了控制反轉的意義，明確的描述了依賴物件在外部被管理然後注入到物件中。實現了依賴注入，控制也就反轉了。
例子
- 首先是傳統的方式，耦合非常嚴重。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
OrderService service = new OrderService();
service.test();
}
}public class OrderService {
private OrderDao dao = new OrderDao();
public void test() {
dao.doSomeThing();
}
}public class OrderDao {
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}
}- 接下來是沒有使用容器的方式，鬆耦合了，但是手動注入非常的麻煩。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dao dao = new OrderDao();
OrderService service = new OrderService(dao);
service.test();
}
}public interface Dao {
void doSomeThing();
}public class OrderDao implements Dao {
@Override
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}
}public class OrderService {
private Dao dao;
public OrderService(Dao dao) {
this.dao = dao;
}
public void test() {
dao.doSomeThing();
}
}- 接下來使用容器造福人類。
// 引導類要放在專案根目錄下，也就是在 src 下面
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 生成容器
Container container = new Container(Main.class);
// 獲取Bean
OrderService service = container.getBean(OrderService.class);
// 呼叫
service.test();
}
}@Component
public class OrderService {
@Autowired
private Dao dao;
public void test() {
dao.doSomeThing();
}
public Dao getDao() {
return dao;
}
public void setDao(Dao dao) {
this.dao = dao;
}
}@Component
public class OrderDao implements Dao {
@Override
public void doSomeThing() {
System.out.println("test");
}
}public interface Dao {
void doSomeThing();
}@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
public @interface Component {
}@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD,ElementType.METHOD})
public @interface Autowired {
}public class Container {
private List<String> classPaths = new ArrayList<>();
private String separator;
private Map<Class, Object> components = new HashMap<>();
public Container(Class cls) {
File file = new File(cls.getResource("").getFile());
separator = file.getName();
renderClassPaths(new File(this.getClass().getResource("").getFile()));
make();
di();
}
private void make() {
classPaths.forEach(classPath -> {
try {
Class c = Class.forName(classPath);
// 找到有 @ioc.Component 註解的類並例項化
if (c.isAnnotationPresent(Component.class)) {
components.put(c, c.newInstance());
}
} catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
/**
* 注入依賴
*/
private void di() {
components.forEach((aClass, o) -> Arrays.stream(aClass.getDeclaredFields()).forEach(field -> {
if (field.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
try {
String methodName = "set" + field.getType().getName().substring(field.getType().getName().lastIndexOf(".") + 1);
Method method = aClass.getMethod(methodName, field.getType());
if (field.getType().isInterface()) {
components.keySet().forEach(aClass1 -> {
if (Arrays.stream(aClass1.getInterfaces()).anyMatch(aClass2 -> aClass2.equals(field.getType()))) {
try {
method.invoke(o, components.get(aClass1));
} catch (IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
} else {
method.invoke(o, components.get(field.getType()));
}
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}));
}
/**
* 該方法會得到所有的類，將類的全類名寫入到classPaths中
*
* @param file 包
*/
private void renderClassPaths(File file) {
if (file.isDirectory()) {
File[] files = file.listFiles();
Arrays.stream(Objects.requireNonNull(files)).forEach(this::renderClassPaths);
} else {
if (file.getName().endsWith(".class")) {
String classPath = file.getPath()
.substring(file.getPath().lastIndexOf(separator) + separator.length() + 1)
.replace(`\`, `.`)
.replace(".class", "");
classPaths.add(classPath);
}
}
}
public <T> T getBean(Class c) {
return (T) components.get(c);
}
}後記
一些概念在腦海裡總以為是清晰的，等實際用到或者是寫成文字的時候就發現有很多不理解的地方。本文的目的就是梳理下概念，做些記錄。這次自己嘗試實現了下IOC容器，一開始寫就知道自己之前的理解有問題了。好歹是寫出了個能用的版本，用來應付文章中的例子。後面可以去參考下Spring的實現，估計能學到不少東西。