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控制反轉(zhuǎn)（IOC）模式

控制反轉(zhuǎn)（IOC）模式(又稱DI：Dependency Injection)就是Inversion of Control，控制反轉(zhuǎn)。在Java開(kāi)發(fā)中，IoC意味著將你設(shè)計(jì)好的類交給系統(tǒng)去控制，而不是在你的類內(nèi)部控制。這稱為控制反轉(zhuǎn)。

IoC(Inversion of Control)是近年來(lái)興起的一種思想，不僅僅是編程思想。主要是協(xié)調(diào)各組件間相互的依賴關(guān)系，同時(shí)大大提高了組件的可移植性，組件的重用機(jī)會(huì)也變得更多。在傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，由程序內(nèi)部代碼來(lái)控制程序之間的關(guān)系。我們經(jīng)常使用new關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)兩組鍵間關(guān)系的組合，這種實(shí)現(xiàn)的方式會(huì)造成組件之間耦合(一個(gè)好的設(shè)計(jì)，不但要實(shí)現(xiàn)代碼重用，還要將組件間關(guān)系解耦)。IoC很好的解決了該問(wèn)題，它將實(shí)現(xiàn)組件間關(guān)系從程序內(nèi)部提到外部容器來(lái)管理。也就是說(shuō)由容器在運(yùn)行期將組件間的某種依賴關(guān)系動(dòng)態(tài)的注入組件中。控制程序間關(guān)系的實(shí)現(xiàn)交給了外部的容器來(lái)完成。即常說(shuō)的好萊塢原則“Don't call us, we'll call you”。

Ioc也有稱為DI(Dependecy Injection 依賴注射)，由Martin Fowler的一篇《Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern》提出。

　　分離關(guān)注（ Separation of Concerns : SOC）是Ioc模式和AOP產(chǎn)生最原始動(dòng)力，通過(guò)功能分解可得到關(guān)注點(diǎn)，這些關(guān)注可以是組件Components, 方面Aspects或服務(wù)Services。

　　從GOF設(shè)計(jì)模式中，我們已經(jīng)習(xí)慣一種思維編程方式：Interface Driven Design 接口驅(qū)動(dòng)，接口驅(qū)動(dòng)有很多好處，可以提供不同靈活的子類實(shí)現(xiàn)，增加代碼穩(wěn)定和健壯性等等，但是接口一定是需要實(shí)現(xiàn)的，也就是如下語(yǔ)句遲早要執(zhí)行：

　　AInterface a = new AInterfaceImp();

　　AInterfaceImp是接口AInterface的一個(gè)子類，Ioc模式可以延緩接口的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)，有個(gè)比喻：接口如同空的模型套，在必要時(shí)，需要向模型套注射石膏，這樣才能成為一個(gè)模型實(shí)體，因此，我們將人為控制接口的實(shí)現(xiàn)成為“注射”。

　　Ioc英文為 Inversion of Control，即反轉(zhuǎn)模式，這里有著名的好萊塢理論：你呆著別動(dòng)，到時(shí)我會(huì)找你。

　　其實(shí)Ioc模式也是解決調(diào)用者和被調(diào)用者之間的一種關(guān)系，上述AInterface實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句表明當(dāng)前是在調(diào)用被調(diào)用者AInterfaceImp，由于被調(diào)用者名稱寫(xiě)入了調(diào)用者的代碼中，這產(chǎn)生了一個(gè)接口實(shí)現(xiàn)的原罪：彼此聯(lián)系，調(diào)用者和被調(diào)用者有緊密聯(lián)系，在UML中是用依賴 Dependency 表示。

　　但是這種依賴在分離關(guān)注的思維下是不可忍耐的，必須切割，實(shí)現(xiàn)調(diào)用者和被調(diào)用者解耦，新的Ioc模式 Dependency Injection 模式由此產(chǎn)生了， Dependency Injection模式是依賴注射的意思，也就是將依賴先剝離，然后在適當(dāng)時(shí)候再注射進(jìn)入。

一、Ioc模式（Dependency Injection模式）有三種：

      第一種類型從JNDI或ServiceManager等獲得被調(diào)用者，這里類似ServiceLocator模式。 1.EJB/j2ee 2. Avalon（Apache的一個(gè)復(fù)雜使用不多的項(xiàng)目）
      第二種類型使用JavaBeans的setter方法 1. Spring Framework,2.WebWork/XWork
      第三種類型在構(gòu)造方法中實(shí)現(xiàn)依賴 1. PicoContainer,2. HiveMind

　　有過(guò)EJB開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人都知道，每個(gè)EJB的調(diào)用都需要通過(guò)JNDI尋找到工廠性質(zhì)的Home接口，在我的教程EJB是什么章節(jié)中，我也是從依賴和工廠模式角度來(lái)闡述EJB的使用。

　　在通常傳統(tǒng)情況下，為了實(shí)現(xiàn)調(diào)用者和被調(diào)用者解耦，分離，一般是通過(guò)工廠模式實(shí)現(xiàn)的，下面將通過(guò)比較工廠模式和Ioc模式不同，加深理解Ioc模式。

二、工廠模式和Ioc

　　假設(shè)有兩個(gè)類B 和 C：B作為調(diào)用者，C是被調(diào)用者，在B代碼中存在對(duì)C的調(diào)用：

java 代碼

public class B{   
    
　　 private C comp;    
    
　　......   
    
}   

　　實(shí)現(xiàn)comp實(shí)例有兩種途徑：?jiǎn)螒B(tài)工廠模式和Ioc。
工廠模式實(shí)現(xiàn)如下：
java 代碼

public class B{   
    
　　 private C comp;    
    
　　private final static MyFactory myFactory = MyFactory.getInstance();   
    
　　public B(){   
    
　　　　this.comp = myFactory.createInstanceOfC();   
    
　　}   
    
　　 public void someMethod(){   
    
　　　　this.comp.sayHello();   
    
　 }    
    
　　......   
    
}   

特點(diǎn)：
每次運(yùn)行時(shí)，MyFactory可根據(jù)XML配置文件中定義的C子類實(shí)現(xiàn)，通過(guò)createInstanceOfC()生成C的具體實(shí)例。 

使用Ioc依賴性注射( Dependency Injection )實(shí)現(xiàn)Picocontainer如下，B類如同通常POJO類，如下：
java 代碼

public class B{   
    
　　 private C comp;    
    
　　public B(C comp){   
    
　　　　this.comp = comp;   
    
　　 }   
    
　　 public void someMethod(){   
    
　　　　this.comp.sayHello();   
    
　　 }   
    
　　......   
    
}   

假設(shè)C接口/類有有一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)CImp類。當(dāng)客戶端調(diào)用B時(shí)，使用下列代碼：
java 代碼

public class client{   
    
　　 public static void main( String[] args ) {   
    
　　　　DefaultPicoContainer container = new DefaultPicoContainer();   
    
　　　　container.registerComponentImplementation(CImp.class);   
    
　　　　container.registerComponentImplementation(B.class);   
    
　　　　B b = (B) container.getComponentInstance(B.class);   
    
　　　　b.someMethod();   
    
　　 }   
    
}   

　　因此，當(dāng)客戶端調(diào)用B時(shí)，分別使用工廠模式和Ioc有不同的特點(diǎn)和區(qū)別：
　　主要區(qū)別體現(xiàn)在B類的代碼，如果使用Ioc，在B類代碼中將不需要嵌入任何工廠模式等的代碼，因?yàn)檫@些工廠模式其實(shí)還是與C有些間接的聯(lián)系，這樣，使用Ioc徹底解耦了B和C之間的聯(lián)系。
　　使用Ioc帶來(lái)的代價(jià)是：需要在客戶端或其它某處進(jìn)行B和C之間聯(lián)系的組裝。
　　所以，Ioc并沒(méi)有消除B和C之間這樣的聯(lián)系，只是轉(zhuǎn)移了這種聯(lián)系。

　　這種聯(lián)系轉(zhuǎn)移實(shí)際也是一種分離關(guān)注，它的影響巨大，它提供了AOP實(shí)現(xiàn)的可能。
Ioc和AOP

　　AOP我們已經(jīng)知道是一種面向切面的編程方式，由于Ioc解放自由了B類，而且可以向B類實(shí)現(xiàn)注射C類具體實(shí)現(xiàn)，如果把B類想像成運(yùn)行時(shí)的橫向動(dòng)作，無(wú)疑注入C類子類就是AOP中的一種Advice，如下圖：
 
　　通過(guò)下列代碼說(shuō)明如何使用Picocontainer實(shí)現(xiàn)AOP，該例程主要實(shí)現(xiàn)是記錄logger功能，通過(guò)Picocontainer可以使用簡(jiǎn)單一行，使所有的應(yīng)用類的記錄功能激活。
首先編制一個(gè)記錄接口：
java 代碼

public interface Logging {   
    
　　public void enableLogging(Log log);   
    
}  

有一個(gè)LogSwitcher類，主要用來(lái)激活具體應(yīng)用中的記錄功能：
java 代碼

import org.apache.commons.logging.Log;   
    
public class LogSwitcher   
    
{   
    
　 protected Log m_log;   
    
　 public void enableLogging(Log log) {   
    
　　　　m_log = log;   
    
　　　　m_log.info("Logging Enabled");   
    
　　}   
    
}   

一般的普通應(yīng)用JavaBeans都可以繼承這個(gè)類，假設(shè)PicoUserManager是一個(gè)用戶管理類，代碼如下：
java 代碼

public class PicoUserManager extends LogSwitcher   
    
{    
    
　　..... //用戶管理功能   
    
}   
    
public class PicoXXXX1Manager extends LogSwitcher   
    
{    
    
　　..... //業(yè)務(wù)功能   
    
}   
    
public class PicoXXXX2Manager extends LogSwitcher   
    
{    
    
　　..... //業(yè)務(wù)功能   
    
}  

注意LogSwitcher中Log實(shí)例是由外界賦予的，也就是說(shuō)即將被外界注射進(jìn)入，下面看看使用Picocontainer是如何注射Log的具體實(shí)例的。

java 代碼

DefaultPicoContainer container = new DefaultPicoContainer();   
    
container.registerComponentImplementation(PicoUserManager.class);   
    
container.registerComponentImplementation(PicoXXXX1Manager.class);    
    
container.registerComponentImplementation(PicoXXXX2Manager.class);   
    
.....    
    
Logging logging = (Logging) container.getComponentMulticaster();   
    
logging.enableLogging(new SimpleLog("pico"));//激活log  

　　由上代碼可見(jiàn)，通過(guò)使用簡(jiǎn)單一行l(wèi)ogging.enableLogging()方法使所有的應(yīng)用類的記錄功能激活。這是不是類似AOP的advice實(shí)現(xiàn)？
　　總之，使用Ioc模式，可以不管將來(lái)具體實(shí)現(xiàn)，完全在一個(gè)抽象層次進(jìn)行描述和技術(shù)架構(gòu)，因此，Ioc模式可以為容器、框架之類的軟件實(shí)現(xiàn)提供了具體的實(shí)現(xiàn)手段，屬于架構(gòu)技術(shù)中一種重要的模式應(yīng)用。J道的JdonSD框架也使用了Ioc模式。
參考資料：
Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern

A Brief Introduction to IoC 

Ioc容器的革命性優(yōu)點(diǎn)

Java企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)選擇考量

IOC模式的思考和疑問(wèn)
三、IoC的幾種實(shí)現(xiàn)類型
(1)Type1接口注入
通常做法是利用接口將調(diào)用者與實(shí)現(xiàn)者分離。

java 代碼

public class Sport {   
    
private InterfaceBall ball; //InterfaceBall是定義的接口   
    
public void init() {   
    
//Basketball實(shí)現(xiàn)了InterfaceBall接口   
    
ball = (InterfaceBall) Class.forName("Basketball").newInstance();   
    
}   
    
}  

Sport類在編譯期依賴于InterfaceBall的實(shí)現(xiàn)，為了將調(diào)用者與實(shí)現(xiàn)者分離，我們動(dòng)態(tài)生成Basketball類并通了強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為InterfaceBall。Apache Avalon是一個(gè)典型的Type1型IoC容器。
(2)setter方法注入
在類中暴露setter方法來(lái)實(shí)現(xiàn)依賴關(guān)系。

java 代碼

public class Sport {   
    
private InterfaceBall ball;   
    
public void setBall(InterfaceBall arg) {   
    
ball = arg;   
    
}   
    
}  

這種方式對(duì)已經(jīng)習(xí)慣了JavaBean的程序員而言，更顯直觀。Spring就是實(shí)現(xiàn)了該類型的輕量級(jí)容器。
(3)Type3構(gòu)造子注入
即通過(guò)構(gòu)造方法完成依賴關(guān)系。

java 代碼

public class Sport {   
    
private InterfaceBall ball;   
    
public Sport(InterfaceBall arg) {   
    
ball = arg;   
    
}   
    
}  

可以看到，通過(guò)類的構(gòu)造方法建立依賴關(guān)系。由于Type3在構(gòu)造期就形成了對(duì)象的依賴關(guān)系，即存對(duì)象的重用變的困難。有些框架需要組件提供一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造方法，此時(shí)就體現(xiàn)了Type3的局限性。通常所有的參數(shù)都是通過(guò)構(gòu)造方法注入的，當(dāng)對(duì)象間的依賴關(guān)系較多時(shí)，構(gòu)造方法就顯的比較復(fù)雜，不利于單元測(cè)試。PicoContainer就是實(shí)現(xiàn)了Type3依賴注入模式的輕量級(jí)容器。

posted on 2009-04-09 16:40 forgood 閱讀(311) 評(píng)論(0) 編輯收藏所屬分類: spring

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