【Spring】核心机制：IOC与DI深度解析

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目录

1.前言

2.正文

2.1三层架构

2.2Spring核心思想（IOC与AOP）

2.3两类注解：组件标识与配置

2.3.1五大类注解

2.3.1.1Controller

2.3.1.2Service

2.3.1.3Repository

2.3.1.4Configuration

2.3.1.5Component

2.3.2方法注解（Bean）

2.4扫描路径

2.4.1显式声明扫描路径

2.4.2默认扫描行为

2.5依赖注入

2.5.1属性注入

2.5.2构造方法注入

2.5.3setter方法注入

2.5.4三种注入优缺点分析

2.5.5@Autowired存在问题

2.5.5.1@Primary注解

2.5.5.2@Qualifier注解

2.5.5.3@Resource注解 

3.小结

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1.前言

哈喽大家好吖，今天来给大家介绍Spring IOC与DI的相关知识点，这些是Spring中非常核心且关键的概念，那么废话不多说让我们开始吧。

2.正文

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2.1三层架构

在正式讲解Spring之前，我们需要先理解经典的三层架构设计模式，这是企业级应用开发的通用解决方案：

三层架构包括：

1. 表示层（Presentation Layer）：负责用户交互和界面展示，如Controller接收HTTP请求

2. 业务逻辑层（Business Logic Layer）：处理核心业务逻辑，如Service层

3. 数据访问层（Data Access Layer）：负责与数据库交互，如DAO/Repository

// 传统三层架构示例（无Spring）
public class UserController {private UserService userService = new UserServiceImpl();public void doSomething() {userService.process();}
}public class UserServiceImpl implements UserService {private UserRepository userRepository = new UserRepositoryImpl();public void process() {userRepository.query();}
}public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {public void query() {// 数据库操作}
}

这种架构的主要问题是紧耦合——每一层都直接实例化下一层的对象，导致难以维护和测试。

• 紧耦合：修改实现类需改动多处代码

• 难以测试：依赖对象无法轻松替换（如Mock测试）

• 对象生命周期复杂：难以统一管理资源释放

这正是Spring要解决的问题。Spring通过IOC容器管理对象，让各层组件通过依赖注入的方式协作。

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2.2Spring核心思想（IOC与AOP）

Spring通过IoC容器实现控制权反转：

• 容器掌控对象生命周期：创建、配置、组装、销毁

• 依赖关系由容器注入：对象被动接收依赖

• 配置元数据驱动：XML或注解定义对象关系

// Spring容器管理下的对象获取
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
UserService userService = context.getBean("userService", UserService.class);

工作原理：

1. 读取配置元数据（XML/注解）

2. 实例化Bean并存储于容器

3. 解析依赖关系完成注入

4. 返回完全装配的可使用对象

接下来简单介绍AOP：

在业务系统中，存在大量横切关注点（Cross-Cutting Concerns）：

• 日志记录

• 事务管理

• 权限校验

• 性能监控

这些功能散布在各个模块中，导致：

• 代码重复：相同逻辑多次出现

• 维护困难：修改需改动多处

• 业务逻辑污染：核心代码掺杂辅助功能

于是就有了AOP（面向切面编程）

概念：

• 切面（Aspect）：封装横切功能的模块（如日志模块）

• 连接点（Join Point）：程序执行的可插入点（方法调用、异常抛出）

• 切点（Pointcut）：定义哪些连接点会被拦截

• 通知（Advice）：切面在特定连接点的动作

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2.3两类注解：组件标识与配置

2.3.1五大类注解

Spring通过注解来标识和管理Bean，以下是五种核心的类级别注解：

2.3.1.1Controller

用于表示层，处理HTTP请求和响应。

@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@GetMapping("/info")public String getUserInfo(Model model) {model.addAttribute("user", userService.getUser());return "userInfo";}
}

1. 角色定位
   @Controller声明这是一个MVC控制器，专门处理HTTP请求

2. 路由映射
   @RequestMapping定义基础路径，@GetMapping指定具体端点（/user/info）

3. 依赖管理
   @Autowired自动注入Service层组件，实现控制反转（IoC）

4. 请求处理流程

• 接收请求参数（隐式Model对象）

• 调用Service获取业务数据

• 数据绑定到模型（model.addAttribute）

• 返回视图名称（"userInfo"）

1. 设计本质
   实现了MVC模式的Controller层，通过注解驱动开发，达成：
   ✔️ 请求路由 ✔️ 依赖解耦 ✔️ 视图控制

2.3.1.2Service

用于业务逻辑层，标识服务类。

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;@Overridepublic User getUser() {return userRepository.findById(1L);}
}

1. 服务标识
   @Service标记为业务服务组件，Spring会自动管理其生命周期

2. 分层架构
   实现UserService接口，面向接口编程，实现业务逻辑层

3. 数据访问
   @Autowired注入Repository层组件，遵循依赖倒置原则

4. 业务封装
   在服务方法中：

• 整合数据访问操作

• 实现业务规则

• 处理事务边界（可加@Transactional）

1. 设计本质
   作为业务逻辑的中枢：
   ✔️ 解耦控制器与数据访问层
   ✔️ 集中业务规则实现
   ✔️ 提供可重用的服务方法

2.3.1.3Repository

用于数据访问层，标识DAO/Repository类。

@Repository
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {@Overridepublic User findById(Long id) {// 实际数据库操作return new User(id, "张三");}
}

1. 持久层标识
   @Repository标记为数据访问组件，Spring会自动进行异常转换和事务管理

2. 接口契约
   实现UserRepository接口，遵循"面向接口编程"原则

3. 职责聚焦
   专注实现：

• 数据库CRUD操作
• 数据访问逻辑
• SQL/NoQL交互

1. 设计本质
   作为数据访问的统一门户：
   ✔️ 隔离业务层与具体数据库实现
   ✔️ 集中管理数据访问逻辑
   ✔️ 提供标准化的数据操作方法

2.3.1.4Configuration

用于配置类，替代传统的XML配置。

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic DataSource dataSource() {return new DruidDataSource();}
}

1. 配置标识
   @Configuration声明这是Spring配置类，替代传统XML配置方式

2. Bean管理
   @Bean注解的方法用于向容器注册组件（这里是Druid数据源）

3. 核心作用

• 集中管理第三方组件

• 自定义Bean的初始化过程

• 解决无法用@Component注解的类（如第三方库）

1. 设计本质
   作为IoC容器的装配车间：
   ✔️ 解耦组件创建逻辑
   ✔️ 统一管理复杂对象初始化
   ✔️ 支持条件化配置（可配合@Profile/@Conditional）

2.3.1.5Component

通用注解，当组件不属于以上几类时使用。

@Component
public class CustomComponent {// 自定义组件
}

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注解	应用场景	对应层级
@Controller	MVC控制器	表现层
@Service	业务逻辑组件	业务层
@Repository	数据访问组件	数据层
@Configuration	配置类定义	配置层
@Component	通用组件	任意层级

五大注解本质区别：从功能上讲，这五个注解本质上是相同的，都可以将类标识为Spring管理的Bean。它们的区别主要在于语义层面，帮助开发者更好地组织代码结构。

2.3.2方法注解（Bean）

定义：

@Bean是Spring框架中用于显式声明单个Bean的方法级别注解，通常用在@Configuration类中，用于向IoC容器注册组件。

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic UserService userService() {return new UserServiceImpl();}@Bean(name = "dataSource")public DataSource createDataSource() {// 创建并返回DataSource}
}

工作流程： 

1. 解析@Configuration类

2. 发现@Bean方法

3. 执行方法获取Bean实例

4. 根据Bean名称注册到容器

 使用案例：

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic DataSource dataSource() {DruidDataSource ds = new DruidDataSource();ds.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");ds.setUsername("root");ds.setPassword("123456");return ds;}
}

命名规则：

• 默认名称：方法名（如dataSource）

• 自定义名称：@Bean("myDataSource")

@Bean与@Component的区别：

特性	@Bean	@Component
作用对象	方法	类
控制粒度	单个Bean的精细控制	类级别的自动注册
适用场景	第三方库组件的注册	自定义类的注册
初始化控制	可在方法中自定义初始化逻辑	依赖构造函数/Setter

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2.4扫描路径

Spring组件扫描（Component Scanning）是框架自动发现和注册Bean的机制，通过扫描指定包路径下的类，识别带有特定注解（如@Component、@Service等）的类，并将它们注册到IoC容器中。

• 启动注解：@ComponentScan

• 目标注解：@Component及其衍生注解（@Controller、@Service、@Repository等）

@Configuration
@ComponentScan("com.example")
public class AppConfig {// 扫描com.example包及其子包
}

2.4.1显式声明扫描路径

// 单个包扫描
@ComponentScan("com.example.service")// 多包扫描
@ComponentScan({"com.example.service", "com.example.controller"})// 通过类定位包
@ComponentScan(basePackageClasses = {UserService.class, OrderService.class})

2.4.2默认扫描行为

• Spring Boot项目：默认扫描主类所在包及其子包

• 非Boot项目：需要显式配置@ComponentScan

com
└── example├── config    // 通常放配置类├── service   // 业务服务层├── dao       // 数据访问层└── web       // 控制器层

2.5依赖注入

2.5.1属性注入

@Service
public class UserService {@Autowired  // 直接在字段上注解private UserRepository userRepository;
}

• 优点：

  • 代码简洁，减少样板代码

  • 适合快速原型开发

• 缺点：

  • 破坏封装性（字段变为非final）

  • 难以进行单元测试（必须通过反射注入）

  • 可能导致循环依赖

  • 隐藏了依赖关系

2.5.2构造方法注入

@Service
public class UserService {private final UserRepository userRepository;// Spring 4.3+可以省略@Autowiredpublic UserService(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}
}

• 优点：

  • 明确声明必需依赖

  • 依赖项可设为final（不可变）

  • 易于单元测试（直接通过构造器传入mock对象）

  • 避免循环依赖问题

  • Spring官方推荐方式

• 缺点：

  • 当依赖较多时构造函数参数列表较长

Spring官方推荐说明：

"Spring团队通常建议使用构造器注入，因为它允许将应用程序组件实现为不可变对象，并确保所需的依赖项不为空。"

2.5.3setter方法注入

@Service
public class UserService {private UserRepository userRepository;@Autowiredpublic void setUserRepository(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}
}

• 优点：

  • 灵活性高，可以重新配置依赖

  • 适合可选依赖

  • 符合JavaBean规范

• 缺点：

  • 对象可能在部分初始化的状态下被使用

  • 不能保证依赖项的不变性

2.5.4三种注入优缺点分析

特性	属性注入	构造器注入	Setter注入
代码简洁性	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
不可变性	❌	✅	❌
单元测试便利性	❌	✅	⭐⭐⭐
循环依赖处理	❌	❌	✅
Spring推荐度	不推荐	强烈推荐	条件推荐
依赖明确性	隐式	显式	显式
适用场景	快速原型开发	必需依赖	可选依赖

2.5.5@Autowired存在问题

当Spring容器中存在多个相同类型的Bean时，直接使用@Autowired会导致异常。下面详细介绍三种主流解决方案：

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2.5.5.1@Primary注解

通过设置主候选Bean来解决歧义，当存在多个同类型Bean时，优先选择标记@Primary的那个。

// 方案一：标记主Bean
@Repository
@Primary  // 当有多个UserRepository时优先选择此实现
public class JdbcUserRepository implements UserRepository {// JDBC实现...
}@Repository
public class JpaUserRepository implements UserRepository {// JPA实现...
}// 使用端无需特殊处理
@Service
public class UserService {@Autowired  // 自动注入JdbcUserRepositoryprivate UserRepository userRepository;
}

优点：

• 使用简单，无侵入性

• 集中管理主要实现

• 减少重复配置

局限：

• 只能解决"默认选择"问题

• 无法灵活切换不同实现

2.5.5.2@Qualifier注解

通过明确指定Bean名称来消除歧义，实现精确注入。

// 方案二：定义限定标识
@Repository("jdbcRepo")  // 显式命名Bean
public class JdbcUserRepository implements UserRepository {// JDBC实现...
}@Repository("jpaRepo")
public class JpaUserRepository implements UserRepository {// JPA实现...
}// 使用端明确指定
@Service
public class UserService {@Autowired@Qualifier("jdbcRepo")  // 按名称精确匹配private UserRepository userRepository;
}

优点：

• 精确控制注入目标

• 支持运行时动态切换

• 可扩展性强（支持自定义限定符）

局限：

• 增加了配置复杂度

• 需要记忆Bean名称

2.5.5.3@Resource注解 

使用@Resource注解，按名称进行装配。

// 方案三：使用JSR-250标准注解
@Repository("jdbcUserRepo")  // 定义Bean名称
public class JdbcUserRepository implements UserRepository {}@Repository("jpaUserRepo")
public class JpaUserRepository implements UserRepository {}// 使用JSR-250的@Resource
@Service
public class UserService {@Resource(name = "jdbcUserRepo")  // 按名称匹配private UserRepository userRepository;
}

特性	@Autowired	@Resource
标准	Spring特有	JSR-250标准
默认行为	按类型匹配	按名称匹配
名称指定	需要配合@Qualifier	直接支持name属性
required属性	支持	不支持

优点：

• 符合Java标准，减少框架耦合

• 语义明确（显式按名称注入）

• 与CDI（Contexts and Dependency Injection）兼容

局限：

• 功能比@Autowired简单（缺少required配置等）

• 在纯Spring环境中优势不明显

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3.小结

今天的分享到这里就结束了，喜欢的小伙伴点点赞点点关注，需要所有的源代码可以去我的gitee上就可以啦~你的支持就是对我最大的鼓励，大家加油！

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