1 IOC的理論背景

我們都知道，在采用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計的軟件系統(tǒng)中，它的底層實現(xiàn)都是由N個對象組成的，所有的對象通過彼此的合作，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。

如果我們打開機械式手表的后蓋，就會看到與上面類似的情形，各個齒輪分別帶動時針、分針和秒針順時針旋轉(zhuǎn)，從而在表盤上產(chǎn)生正確的時間。

圖中描述的就是這樣的一個齒輪組，它擁有多個獨立的齒輪，這些齒輪相互嚙合在一起，協(xié)同工作，共同完成某項任務(wù)。我們可以看到，在這樣的齒輪組中，如果有一個齒輪出了問題，就可能會影響到整個齒輪組的正常運轉(zhuǎn)。

齒輪組中齒輪之間的嚙合關(guān)系,與軟件系統(tǒng)中對象之間的耦合關(guān)系非常相似。對象之間的耦合關(guān)系是無法避免的，也是必要的，這是協(xié)同工作的基礎(chǔ)。
現(xiàn)在，伴隨著工業(yè)級應(yīng)用的規(guī)模越來越龐大，對象之間的依賴關(guān)系也越來越復(fù)雜，經(jīng)常會出現(xiàn)對象之間的多重依賴性關(guān)系，因此，架構(gòu)師和設(shè)計師對于系統(tǒng)的分析和設(shè)計，將面臨更大的挑戰(zhàn)。

對象之間耦合度過高的系統(tǒng)，必然會出現(xiàn)牽一發(fā)而動全身的情形。

耦合關(guān)系不僅會出現(xiàn)在對象與對象之間，也會出現(xiàn)在軟件系統(tǒng)的各模塊之間，以及軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)之間。
如何降低系統(tǒng)之間、模塊之間和對象之間的耦合度，是軟件工程永遠追求的目標之一。

為了解決對象之間的耦合度過高的問題，軟件專家Michael Mattson提出了IOC理論，用來實現(xiàn)對象之間的“解耦”，目前這個理論已經(jīng)被成功地應(yīng)用到實踐當中，很多的J2EE項目均采用了IOC框架產(chǎn)品Spring。

2 什么是控制反轉(zhuǎn)(IoC)

IOC是Inversion of Control的縮寫，多數(shù)書籍翻譯成“控制反轉(zhuǎn)”，還有些書籍翻譯成為“控制反向”或者“控制倒置”。

1996年，Michael Mattson在一篇有關(guān)探討面向?qū)ο罂蚣艿奈恼轮?，首先提出了IOC 這個概念。

簡單來說就是把復(fù)雜系統(tǒng)分解成相互合作的對象，這些對象類通過封裝以后，內(nèi)部實現(xiàn)對外部是透明的，從而降低了解決問題的復(fù)雜度，而且可以靈活地被重用和擴展。

IOC理論提出的觀點大體是這樣的：借助于“第三方”實現(xiàn)具有依賴關(guān)系的對象之間的解耦，

如下圖：

由于引進了中間位置的“第三方”，也就是IOC容器，使得A、B、C、D這4個對象沒有了耦合關(guān)系，齒輪之間的傳動全部依靠“第三方”了，全部對象的控制權(quán)全部上繳給“第三方”IOC容器，所以，IOC容器成了整個系統(tǒng)的關(guān)鍵核心，它起到了一種類似“粘合劑”的作用，把系統(tǒng)中的所有對象粘合在一起發(fā)揮作用，如果沒有這個“粘合劑”，對象與對象之間會彼此失去聯(lián)系，這就是有人把IOC容器比喻成“粘合劑”的由來。

我們再來做個試驗：把上圖中間的IOC容器拿掉，然后再來看看這套系統(tǒng)：

我們現(xiàn)在看到的畫面，就是我們要實現(xiàn)整個系統(tǒng)所需要完成的全部內(nèi)容。這時候，A、B、C、D這4個對象之間已經(jīng)沒有了耦合關(guān)系，彼此毫無聯(lián)系，這樣的話，當你在實現(xiàn)A的時候，根本無須再去考慮B、C和D了，對象之間的依賴關(guān)系已經(jīng)降低到了最低程度。所以，如果真能實現(xiàn)IOC容器，對于系統(tǒng)開發(fā)而言，這將是一件多么美好的事情，參與開發(fā)的每一成員只要實現(xiàn)自己的類就可以了，跟別人沒有任何關(guān)系！

軟件系統(tǒng)在沒有引入IOC容器之前，如圖1所示，對象A依賴于對象B，那么對象A在初始化或者運行到某一點的時候，自己必須主動去創(chuàng)建對象B或者使用已經(jīng)創(chuàng)建的對象B。無論是創(chuàng)建還是使用對象B，控制權(quán)都在自己手上。
  軟件系統(tǒng)在引入IOC容器之后，這種情形就完全改變了，如圖3所示，由于IOC容器的加入，對象A與對象B之間失去了直接聯(lián)系，所以，當對象A運行到需要對象B的時候，IOC容器會主動創(chuàng)建一個對象B注入到對象A需要的地方。

通過前后的對比，我們不難看出來：對象A獲得依賴對象B的過程,由主動行為變?yōu)榱吮粍有袨?，控制?quán)顛倒過來了，這就是“控制反轉(zhuǎn)”這個名稱的由來。

3 IOC的別名：依賴注入(DI)

2004年，Martin Fowler探討了同一個問題，既然IOC是控制反轉(zhuǎn)，那么到底是“哪些方面的控制被反轉(zhuǎn)了呢？”
經(jīng)過詳細地分析和論證后，他得出了答案：“獲得依賴對象的過程被反轉(zhuǎn)了”。控制被反轉(zhuǎn)之后，獲得依賴對象的過程由自身管理變?yōu)榱擞蒊OC容器主動注入。于是，他給“控制反轉(zhuǎn)”取了一個更合適的名字叫做“依賴注入（Dependency Injection）”。他的這個答案，實際上給出了實現(xiàn)IOC的方法：注入。

所謂依賴注入，就是由IOC容器在運行期間，動態(tài)地將某種依賴關(guān)系注入到對象之中。

所以，依賴注入(DI)和控制反轉(zhuǎn)(IOC)是從不同的角度的描述的同一件事情，就是指通過引入IOC容器，利用依賴關(guān)系注入的方式，實現(xiàn)對象之間的解耦。

我們舉一個生活中的例子，來幫助理解依賴注入的過程。大家對USB接口和USB設(shè)備應(yīng)該都很熟悉吧，USB為我們使用電腦提供了很大的方便，現(xiàn)在有很多的外部設(shè)備都支持USB接口。

現(xiàn)在，我們利用電腦主機和USB接口來實現(xiàn)一個任務(wù)：從外部USB設(shè)備讀取一個文件。
電腦主機讀取文件的時候，它一點也不會關(guān)心USB接口上連接的是什么外部設(shè)備，而且它確實也無須知道。它的任務(wù)就是讀取USB接口，掛接的外部設(shè)備只要符合USB接口標準即可。

所以，如果我給電腦主機連接上一個U盤，那么主機就從U盤上讀取文件；如果我給電腦主機連接上一個外置硬盤，那么電腦主機就從外置硬盤上讀取文件。

掛接外部設(shè)備的權(quán)力由我作主，即控制權(quán)歸我，至于USB接口掛接的是什么設(shè)備，電腦主機是決定不了，它只能被動的接受。
電腦主機需要外部設(shè)備的時候，根本不用它告訴我，我就會主動幫它掛上它想要的外部設(shè)備，你看我的服務(wù)是多么的到位。這就是我們生活中常見的一個依賴注入的例子。在這個過程中，我就起到了IOC容器的作用。

通過這個例子,依賴注入的思路已經(jīng)非常清楚：當電腦主機讀取文件的時候，我就把它所要依賴的外部設(shè)備，幫他掛接上。整個外部設(shè)備注入的過程和一個被依賴的對象在系統(tǒng)運行時被注入另外一個對象內(nèi)部的過程完全一樣。
我們把依賴注入應(yīng)用到軟件系統(tǒng)中，再來描述一下這個過程：

對象A依賴于對象B,當對象 A需要用到對象B的時候，IOC容器就會立即創(chuàng)建一個對象B送給對象A。IOC容器就是一個對象制造工廠，你需要什么，它會給你送去，你直接使用就行了，而再也不用去關(guān)心你所用的東西是如何制成的，也不用關(guān)心最后是怎么被銷毀的，這一切全部由IOC容器包辦。
在傳統(tǒng)的實現(xiàn)中，由程序內(nèi)部代碼來控制組件之間的關(guān)系。我們經(jīng)常使用new關(guān)鍵字來實現(xiàn)兩個組件之間關(guān)系的組合，這種實現(xiàn)方式會造成組件之間耦合。IOC很好地解決了該問題，它將實現(xiàn)組件間關(guān)系從程序內(nèi)部提到外部容器，也就是說由容器在運行期將組件間的某種依賴關(guān)系動態(tài)注入組件中。

4 IOC為我們帶來了什么好處

我們還是從USB的例子說起，使用USB外部設(shè)備比使用內(nèi)置硬盤，到底帶來什么好處？

• 第一、USB設(shè)備作為電腦主機的外部設(shè)備，在插入主機之前，與電腦主機沒有任何的關(guān)系，只有被我們連接在一起之后，兩者才發(fā)生聯(lián)系，具有相關(guān)性。所以，無論兩者中的任何一方出現(xiàn)什么的問題，都不會影響另一方的運行。這種特性體現(xiàn)在軟件工程中，就是可維護性比較好，非常便于進行單元測試，便于調(diào)試程序和診斷故障。代碼中的每一個Class都可以單獨測試，彼此之間互不影響，只要保證自身的功能無誤即可，這就是組件之間低耦合或者無耦合帶來的好處。
• 第二、USB設(shè)備和電腦主機的之間無關(guān)性，還帶來了另外一個好處，生產(chǎn)USB設(shè)備的廠商和生產(chǎn)電腦主機的廠商完全可以是互不相干的人，各干各事，他們之間唯一需要遵守的就是USB接口標準。這種特性體現(xiàn)在軟件開發(fā)過程中，好處可是太大了。每個開發(fā)團隊的成員都只需要關(guān)心實現(xiàn)自身的業(yè)務(wù)邏輯，完全不用去關(guān)心其它的人工作進展，因為你的任務(wù)跟別人沒有任何關(guān)系，你的任務(wù)可以單獨測試，你的任務(wù)也不用依賴于別人的組件，再也不用扯不清責(zé)任了。所以，在一個大中型項目中，團隊成員分工明確、責(zé)任明晰，很容易將一個大的任務(wù)劃分為細小的任務(wù)，開發(fā)效率和產(chǎn)品質(zhì)量必將得到大幅度的提高。
• 第三、同一個USB外部設(shè)備可以插接到任何支持USB的設(shè)備，可以插接到電腦主機，也可以插接到DV機，USB外部設(shè)備可以被反復(fù)利用。在軟件工程中，這種特性就是可復(fù)用性好，我們可以把具有普遍性的常用組件獨立出來，反復(fù)利用到項目中的其它部分，或者是其它項目，當然這也是面向?qū)ο蟮幕咎卣?。顯然，IOC不僅更好地貫徹了這個原則，提高了模塊的可復(fù)用性。符合接口標準的實現(xiàn)，都可以插接到支持此標準的模塊中。
• 第四、同USB外部設(shè)備一樣，模塊具有熱插拔特性。IOC生成對象的方式轉(zhuǎn)為外置方式，也就是把對象生成放在配置文件里進行定義，這樣，當我們更換一個實現(xiàn)子類將會變得很簡單，只要修改配置文件就可以了，完全具有熱插撥的特性。

以上幾點好處，難道還不足以打動我們，讓我們在項目開發(fā)過程中使用IOC框架嗎？

5 IOC容器的技術(shù)剖析

IOC中最基本的技術(shù)就是“反射(Reflection)”編程，目前.Net C#、Java和PHP5等語言均支持，其中PHP5的技術(shù)書籍中，有時候也被翻譯成“映射”。有關(guān)反射的概念和用法，大家應(yīng)該都很清楚，通俗來講就是根據(jù)給出的類名（字符串方式）來動態(tài)地生成對象。

這種編程方式可以讓對象在生成時才決定到底是哪一種對象。反射的應(yīng)用是很廣泛的，很多的成熟的框架，比如象Java中的Hibernate、Spring框架，.Net中 NHibernate、Spring.Net框架都是把“反射”做為最基本的技術(shù)手段。
反射技術(shù)其實很早就出現(xiàn)了，但一直被忽略，沒有被進一步的利用。當時的反射編程方式相對于正常的對象生成方式要慢至少得10倍。現(xiàn)在的反射技術(shù)經(jīng)過改良優(yōu)化，已經(jīng)非常成熟，反射方式生成對象和通常對象生成方式，速度已經(jīng)相差不大了，大約為1-2倍的差距。

我們可以把IOC容器的工作模式看做是工廠模式的升華，可以把IOC容器看作是一個工廠，這個工廠里要生產(chǎn)的對象都在配置文件中給出定義，然后利用編程語言的的反射編程，根據(jù)配置文件中給出的類名生成相應(yīng)的對象。從實現(xiàn)來看，IOC是把以前在工廠方法里寫死的對象生成代碼，改變?yōu)橛膳渲梦募矶x，也就是把工廠和對象生成這兩者獨立分隔開來，目的就是提高靈活性和可維護性。

6 IOC容器的一些產(chǎn)品

Sun ONE技術(shù)體系下的IOC容器有：

  輕量級的有Spring、Guice、Pico Container、Avalon、HiveMind；
  重量級的有EJB；
  不輕不重的有JBoss，Jdon等等。
Spring框架作為Java開發(fā)中最流行的框架之一，大中小項目中都有使用，非常成熟，應(yīng)用廣泛，EJB在關(guān)鍵性的工業(yè)級項目中也被使用，比如某些電信業(yè)務(wù)。
.Net技術(shù)體系下的IOC容器有：Spring.Net、Castle等等。
Spring.Net是從Java的Spring移植過來的IOC容器，Castle的IOC容器就是Windsor部分。它們均是輕量級的框架，比較成熟，其中Spring.Net已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于各種項目中。

7 使用IOC框架應(yīng)該注意什么

使用IOC框架產(chǎn)品能夠給我們的開發(fā)過程帶來很大的好處，但是也要充分認識引入IOC框架的缺點，做到心中有數(shù)，杜絕濫用框架。

• 第一、軟件系統(tǒng)中由于引入了第三方IOC容器，生成對象的步驟變得有些復(fù)雜，本來是兩者之間的事情，又憑空多出一道手續(xù)，所以，我們在剛開始使用IOC框架的時候，會感覺系統(tǒng)變得不太直觀。所以，引入了一個全新的框架，就會增加團隊成員學(xué)習(xí)和認識的培訓(xùn)成本，并且在以后的運行維護中，還得讓新加入者具備同樣的知識體系。
• 第二、由于IOC容器生成對象是通過反射方式，在運行效率上有一定的損耗。如果你要追求運行效率的話，就必須對此進行權(quán)衡。
• 第三、具體到IOC框架產(chǎn)品(比如：Spring)來講，需要進行大量的配制工作，比較繁瑣，對于一些小的項目而言，客觀上也可能加大一些工作成本。
• 第四、IOC框架產(chǎn)品本身的成熟度需要進行評估，如果引入一個不成熟的IOC框架產(chǎn)品，那么會影響到整個項目，所以這也是一個隱性的風(fēng)險。

到此這篇關(guān)于Spring的IOC原理詳情的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring IOC 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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