控制反转（IoC）和依赖注入（DI）是Spring框架中的两个基本概念。传统上，对象负责创建和管理它们自己的依赖关系。然而，IoC 通过将对象创建和依赖管理的控制权移交给像 Spring 这样的框架来翻转这一责任。

这种转变有几个优点：

• 更简单的实现交换：只需对代码库进行最小的更改即可交换不同的实现。
• 增加模块化性：应用程序组件变得更加模块化，促进关注点分离。
• 增强的可测试性：组件可以单独测试，这简化了模拟和其他测试策略。

IoC 可以通过各种机制来实现，包括工厂模式、策略模式或服务定位器模式等设计模式。然而，实现 IoC 最常见、最强大的方法是通过依赖注入。

了解依赖注入

依赖注入（DI）是一种框架将依赖项注入对象而不是对象本身创建依赖项的技术。 Spring中有不同类型的DI：

• 构造函数注入：通过类的构造函数提供依赖关系。
• Setter Injection：通过setter方法注入依赖。
• 字段注入：使用注释直接将依赖关系分配给字段。

例如，在一个简单的服务类中，您可能会看到这样的内容：

@Service
public class OrderService {

    private final PaymentService paymentService;

    @Autowired
    public OrderService(PaymentService paymentService) {
        this.paymentService = paymentService;
    }

    public void processOrder(Order order) {
        paymentService.processPayment(order.getPaymentDetails());
    }
}

这里，PaymentService通过构造函数注入的方式注入到OrderService中，这种方式通常因其依赖关系清晰且易于测试而受到青睐。

IoC 容器：BeanFactory 与 ApplicationContext

Spring提供了一个IoC容器，负责管理bean（Spring管理的对象）的生命周期。这个容器的基本接口是BeanFactory。然而，大多数应用程序使用 ApplicationContext，它扩展了 BeanFactory 并提供了附加功能。

Bean工厂

• 基本IoC容器：提供创建和管理bean的基本功能。
• 延迟初始化：Bean 在首次请求时创建。

应用上下文

• 高级IoC容器：除了BeanFactory的基本功能外，还提供：
  • 国际化 (i18n) 支持
  • 事件传播和处理
  • 异步请求处理
  • 与面向方面编程（AOP）集成
• Eager Initialization：Bean 可以在应用程序启动时实例化，使其可供立即使用。

例子：

// Getting a bean from the ApplicationContext
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
MyBean myBean = context.getBean(MyBean.class);

在此示例中，ApplicationContext 用于检索 bean。如果您使用基本的 BeanFactory，它将提供类似的功能，但没有 ApplicationContext 的额外好处。

访问应用程序上下文

访问当前ApplicationContext有两种常用的方式：

1. Autowired：将 ApplicationContext 直接注入到您的组件中。
   

   @Autowired
   private ApplicationContext applicationContext;
   

2. ApplicationContextAware：实现ApplicationContextAware接口，它允许您根据需要检索ApplicationContext。
   

   public class MyBean implements ApplicationContextAware {
       private ApplicationContext applicationContext;
   
       @Override
       public void setApplicationContext(ApplicationContext context) throws BeansException {
           this.applicationContext = context;
       }
   }
   

Spring应用程序的生命周期

当 Spring 应用程序启动时，会发生一系列步骤：

1. 处理环境变量和属性：创建环境对象，合并 application.properties 或 application.yml 中的设置。

2. 创建ApplicationContext：确定并实例化适当的ApplicationContext类型。例如，Spring Boot 应用程序可以使用 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 进行基于 Java 的配置。

3. 加载Bean定义：Spring从多个源加载bean定义，例如带注释的类、@Configuration类或XML文件。每个 bean 定义都包含有关 bean 的类型、范围、依赖项和生命周期回调的信息。

4. 处理 BeanFactoryPostProcessors：这些处理器在创建实际 bean 之前修改 bean 定义。

5. 依赖关系解析和 Bean 创建：ApplicationContext 解析依赖关系并创建 Bean。如果一个 bean 依赖于其他 bean，则首先创建这些依赖关系。

Spring 中的 Bean 作用域

Spring支持各种bean作用域，它们定义容器内bean的生命周期和可见性：

• Singleton（默认）：为整个应用程序上下文创建 bean 的单个实例。
• 原型：每次请求bean时都会创建一个新实例。
• Request：为每个 HTTP 请求（Web 应用程序）创建一个新的 bean 实例。
• Session：为每个 HTTP 会话（Web 应用程序）创建一个新的 bean 实例。

例子：

@Bean
@Scope("prototype")
public MyPrototypeBean myPrototypeBean() {
    return new MyPrototypeBean();
}

在此示例中，每次从容器请求时都会创建一个新的 MyPrototypeBean 实例。

Bean 作用域中的代理对象

考虑一个场景，其中 Singleton 范围的 bean 依赖于 Prototype 范围的 bean。通常，原型 bean 仅在单例初始化期间创建一次。为了确保每次都提供原型 bean 的新实例，Spring 使用代理对象。

代理示例：

@Component
@Scope(value = "singleton")
public class SingletonBean {

    @Autowired
    @Scope(value = "prototype", proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
    private PrototypeBean prototypeBean;

    public void showMessage() {
        System.out.println(prototypeBean.getMessage());
    }
}

这里，ScopedProxyMode.TARGET_CLASS 确保每次调用 getMessage() 时都会返回一个新的 PrototypeBean 实例。

Spring框架和Spring Boot之间的区别

Spring Boot 是 Spring 框架的扩展，可简化新 Spring 应用程序的设置和开发。它提供：

• 嵌入式应用服务器：使用嵌入式 Tomcat、Jetty 或 Undertow 轻松将 Spring 应用程序作为独立应用程序运行。
• 自动配置：根据类路径和其他设置自动配置bean。
• 简化打包：将应用程序打包为可执行 JAR 或 WAR。
• 集成监控和运行状况检查：用于监控应用程序运行状况和状态的内置端点。

Spring Boot 中的自动配置

自动配置是 Spring Boot 中的一项强大功能，它可以根据类路径中的依赖项为您配置许多内容。这是由条件注释控制的，例如：

• @ConditionalOnClass
• @ConditionalOnMissingClass
• @ConditionalOnBean
• @ConditionalOnMissingBean

例子：

例如，如果您的类路径中有 Jackson，Spring Boot 将自动配置一个用于 JSON 序列化的 ObjectMapper：

@Configuration
@ConditionalOnClass(ObjectMapper.class)
public class JacksonAutoConfiguration {
    // Configuration details...
}

如果存在 ObjectMapper，则会自动应用此配置。否则，将被跳过。

查看活动的自动配置

您可以通过将以下内容添加到 application.properties 来在启动期间记录活动的自动配置：

logging.level.org.springframework.boot.autoconfigure=DEBUG

这将生成一份详细报告，显示哪些配置已应用，哪些配置未应用，帮助您排除故障或了解应用程序的配置。

结论

控制反转和依赖注入是核心概念，它们实现了灵活性、模块化和可测试性，使 Spring 变得如此强大。通过了解 Spring 的 IoC 容器如何工作、如何管理 bean 以及 Spring Boot 如何扩展这些功能，您可以更有效地开发健壮、可维护的应用程序。