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Spring IoC 容器与 Bean 详解 ☕
什么是 IoC?为什么需要它? 🤔
传统开发的痛点
想象一下,你正在开发一个电商系统。在传统的开发方式中,如果 OrderService
需要使用 UserService
和 PaymentService
,代码可能是这样的:
kotlin
class OrderService {
private val userService = UserService()
private val paymentService = PaymentService()
fun createOrder(userId: String, amount: Double): Order {
val user = userService.findById(userId)
val payment = paymentService.processPayment(amount)
return Order(user, payment)
}
}
kotlin
@Service
class OrderService(
private val userService: UserService,
private val paymentService: PaymentService
) {
fun createOrder(userId: String, amount: Double): Order {
val user = userService.findById(userId)
val payment = paymentService.processPayment(amount)
return Order(user, payment)
}
}
传统方式的问题
- 紧耦合:
OrderService
直接创建依赖对象,难以替换和测试 - 难以测试:无法轻松注入 Mock 对象进行单元测试
- 配置复杂:当依赖关系复杂时,对象创建和配置变得困难
IoC 的核心思想 💡
控制反转(Inversion of Control) 是一种设计原则,它将对象的创建和依赖关系的管理从对象本身转移到外部容器。
IoC 的本质
不要给我们打电话,我们会打电话给你(Don't call us, we'll call you)
对象不再主动寻找依赖,而是被动接受容器注入的依赖。
Spring IoC 容器的核心组件 🏗️
BeanFactory vs ApplicationContext
Spring 提供了两个主要的容器接口:
BeanFactory 和 ApplicationContext 的关系
- BeanFactory:IoC 容器的基础接口,提供基本的依赖注入功能
- ApplicationContext:BeanFactory 的子接口,提供更多企业级功能
kotlin
// BeanFactory - 基础容器
interface BeanFactory {
fun getBean(name: String): Any
fun <T> getBean(name: String, requiredType: Class<T>): T
fun containsBean(name: String): Boolean
}
// ApplicationContext - 增强容器
interface ApplicationContext : BeanFactory {
// 继承了 BeanFactory 的所有功能,并添加了:
// - AOP 集成
// - 消息资源处理(国际化)
// - 事件发布
// - Web 应用上下文支持
}
ApplicationContext 的额外功能
Bean 的概念与生命周期 🌱
什么是 Bean?
Bean 的定义
在 Spring 中,Bean 是由 IoC 容器实例化、组装和管理的对象。Bean 就是应用程序的骨干对象。
Bean 的创建方式
kotlin
@Component
class UserService {
fun findById(id: String): User {
// 查找用户逻辑
return User(id, "张三")
}
}
@Service // @Component 的特化注解
class OrderService(
private val userService: UserService // 自动注入
) {
fun createOrder(userId: String): Order {
val user = userService.findById(userId)
return Order(user)
}
}
kotlin
@Configuration
class AppConfig {
@Bean
fun userService(): UserService {
return UserService()
}
@Bean
fun orderService(userService: UserService): OrderService {
return OrderService(userService)
}
}
Bean 的生命周期
实际应用示例
kotlin
@Service
class EmailService : InitializingBean, DisposableBean {
private lateinit var emailClient: EmailClient
@PostConstruct
fun init() {
println("📧 EmailService 初始化中...")
emailClient = EmailClient()
emailClient.connect()
}
override fun afterPropertiesSet() {
println("✅ EmailService 属性设置完成")
// 可以在这里进行额外的初始化工作
}
fun sendEmail(to: String, subject: String, content: String) {
emailClient.send(to, subject, content)
println("📨 邮件已发送到: $to")
}
@PreDestroy
fun cleanup() {
println("🧹 EmailService 清理资源中...")
}
override fun destroy() {
emailClient.disconnect()
println("🔌 EmailService 连接已断开")
}
}
依赖注入的三种方式 💉
1. 构造器注入(推荐)
kotlin
@Service
class OrderService(
private val userService: UserService,
private val paymentService: PaymentService,
private val emailService: EmailService
) {
fun processOrder(userId: String, amount: Double): Order {
val user = userService.findById(userId)
val payment = paymentService.processPayment(amount)
val order = Order(user, payment)
emailService.sendEmail(user.email, "订单确认", "您的订单已创建")
return order
}
}
为什么推荐构造器注入?
- 不可变性:依赖一旦注入就不能改变,保证了对象的稳定性
- 必需依赖:确保对象创建时所有必需的依赖都已准备好
- 易于测试:可以轻松传入 Mock 对象进行单元测试
2. Setter 注入
kotlin
@Service
class NotificationService {
@Autowired
lateinit var emailService: EmailService
@Autowired
lateinit var smsService: SmsService
fun sendNotification(message: String) {
emailService.sendEmail("[email protected]", "通知", message)
smsService.sendSms("13800138000", message)
}
}
Setter 注入的问题
使用 lateinit var
可能导致在依赖注入完成前访问属性而抛出异常
3. 字段注入(不推荐)
kotlin
@Service
class ProductService {
@Autowired
private lateinit var productRepository: ProductRepository
fun findProduct(id: String): Product {
return productRepository.findById(id)
}
}
为什么不推荐字段注入?
- 难以测试:无法在测试中轻松注入 Mock 对象
- 隐藏依赖:从外部看不出类的依赖关系
- 违反封装:需要使用反射来注入依赖
实战案例:构建一个完整的服务层 🚀
让我们通过一个电商订单系统来看看 IoC 容器在实际项目中的应用:
完整的电商订单系统示例
kotlin
// 数据模型
data class User(val id: String, val name: String, val email: String)
data class Product(val id: String, val name: String, val price: Double)
data class Order(val id: String, val user: User, val products: List<Product>, val total: Double)
// Repository 层
@Repository
class UserRepository {
fun findById(id: String): User? {
// 模拟数据库查询
return User(id, "张三", "[email protected]")
}
}
@Repository
class ProductRepository {
fun findById(id: String): Product? {
// 模拟数据库查询
return Product(id, "iPhone 15", 7999.0)
}
}
// Service 层
@Service
class UserService(
private val userRepository: UserRepository
) {
fun getUser(id: String): User {
return userRepository.findById(id)
?: throw IllegalArgumentException("用户不存在: $id")
}
}
@Service
class ProductService(
private val productRepository: ProductRepository
) {
fun getProduct(id: String): Product {
return productRepository.findById(id)
?: throw IllegalArgumentException("商品不存在: $id")
}
}
@Service
class EmailService {
fun sendOrderConfirmation(user: User, order: Order) {
println("📧 发送订单确认邮件到: ${user.email}")
println(" 订单号: ${order.id}")
println(" 总金额: ¥${order.total}")
}
}
// 核心业务服务
@Service
class OrderService(
private val userService: UserService,
private val productService: ProductService,
private val emailService: EmailService
) {
fun createOrder(userId: String, productIds: List<String>): Order {
// 1. 获取用户信息
val user = userService.getUser(userId)
// 2. 获取商品信息
val products = productIds.map { productService.getProduct(it) }
// 3. 计算总价
val total = products.sumOf { it.price }
// 4. 创建订单
val order = Order(
id = "ORDER_${System.currentTimeMillis()}",
user = user,
products = products,
total = total
)
// 5. 发送确认邮件
emailService.sendOrderConfirmation(user, order)
println("✅ 订单创建成功: ${order.id}")
return order
}
}
// Controller 层
@RestController
@RequestMapping("/api/orders")
class OrderController(
private val orderService: OrderService
) {
@PostMapping
fun createOrder(@RequestBody request: CreateOrderRequest): Order {
return orderService.createOrder(request.userId, request.productIds)
}
}
data class CreateOrderRequest(
val userId: String,
val productIds: List<String>
)
依赖关系图
IoC 容器的配置方式 ⚙️
1. 注解驱动配置(现代方式)
kotlin
@SpringBootApplication
class ECommerceApplication
fun main(args: Array<String>) {
runApplication<ECommerceApplication>(*args)
}
// 组件扫描会自动发现所有 @Component、@Service、@Repository 等注解的类
2. Java 配置类
kotlin
@Configuration
@EnableTransactionManagement
class AppConfig {
@Bean
@Primary // 当有多个相同类型的 Bean 时,优先使用这个
fun primaryDataSource(): DataSource {
return HikariDataSource().apply {
jdbcUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/ecommerce"
username = "root"
password = "password"
}
}
@Bean
@Qualifier("readOnlyDataSource") // 指定 Bean 的名称
fun readOnlyDataSource(): DataSource {
return HikariDataSource().apply {
jdbcUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/ecommerce_readonly"
username = "readonly"
password = "readonly"
}
}
}
3. 条件化配置
kotlin
@Configuration
class ConditionalConfig {
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = ["email.enabled"], havingValue = "true")
fun realEmailService(): EmailService {
return RealEmailService()
}
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = ["email.enabled"], havingValue = "false", matchIfMissing = true)
fun mockEmailService(): EmailService {
return MockEmailService()
}
}
class RealEmailService : EmailService {
override fun sendOrderConfirmation(user: User, order: Order) {
// 真实的邮件发送逻辑
println("📧 真实邮件发送到: ${user.email}")
}
}
class MockEmailService : EmailService {
override fun sendOrderConfirmation(user: User, order: Order) {
// 模拟邮件发送
println("🎭 模拟邮件发送到: ${user.email}")
}
}
最佳实践与常见陷阱 ⭐
✅ 最佳实践
- 优先使用构造器注入
kotlin
@Service
class GoodService(
private val dependency: SomeDependency // ✅ 推荐
) {
// 业务逻辑
}
- 使用接口定义依赖
kotlin
interface PaymentService {
fun processPayment(amount: Double): PaymentResult
}
@Service
class OrderService(
private val paymentService: PaymentService // ✅ 依赖接口而非实现
) {
// 业务逻辑
}
- 合理使用 @Qualifier
kotlin
@Service
class NotificationService(
@Qualifier("emailNotifier") private val emailNotifier: Notifier,
@Qualifier("smsNotifier") private val smsNotifier: Notifier
) {
// 业务逻辑
}
❌ 常见陷阱
- 循环依赖
kotlin
@Service
class ServiceA(private val serviceB: ServiceB)
@Service
class ServiceB(private val serviceA: ServiceA)
如何解决循环依赖?
- 重新设计类结构,消除循环依赖
- 使用
@Lazy
注解延迟初始化 - 考虑将共同依赖提取到第三个服务中
- 过度使用字段注入
kotlin
@Service
class BadService {
@Autowired
private lateinit var dep1: Dependency1
@Autowired
private lateinit var dep2: Dependency2
@Autowired
private lateinit var dep3: Dependency3
}
总结 🎯
Spring IoC 容器是现代 Java/Kotlin 开发的基石,它通过控制反转和依赖注入的设计模式,帮助我们构建松耦合、易测试、易维护的应用程序。
核心要点回顾
- IoC 原理:将对象创建和依赖管理的控制权交给容器
- Bean 生命周期:理解 Bean 从创建到销毁的完整过程
- 依赖注入:优先使用构造器注入,避免字段注入
- 配置方式:现代项目推荐使用注解驱动配置
- 最佳实践:依赖接口而非实现,合理使用限定符
通过掌握这些概念和实践,你就能够充分利用 Spring IoC 容器的强大功能,构建出高质量的企业级应用程序! 🎉