08 Spring框架的概念、优势、体系结构、耦合性和IOC(反转控制)

1.spring介绍

　　Spring 是分层的 Java SE/EE 应用 full-stack 轻量级开源框架，以 IoC（Inverse Of Control： 反转控制）和 AOP（Aspect Oriented Programming：面向切面编程）为内核，提供了展现层 Spring MVC 和持久层 Spring JDBC 以及业务层事务管理等众多的企业级应用技术，还能整合开源世界众多著名的第三方框架和类库，逐渐成为使用最多的 Java EE 企业应用开源框架。

2.Spring的优势

(1)方便解耦，简化开发

　　通过 Spring 提供的 IoC 容器，可以将对象间的依赖关系交由 Spring 进行控制，避免硬编码所造成的过度程序耦合。用户也不必再为单例模式类、属性文件解析等这些很底层的需求编写代码，可 以更专注于上层的应用。

(2)AOP 编程的支持

　　通过 Spring 的 AOP 功能，方便进行面向切面的编程，许多不容易用传统 OOP 实现的功能可以通过 AOP 轻松应付。

(3)声明式事务的支持

　　可以将我们从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式方式灵活的进行事务的管理， 提高开发效率和质量。

(4)方便程序的测试

　　可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作，测试不再是昂贵的操作，而是随手可做的事情。

(5)方便集成各种优秀框架

　　Spring 可以降低各种框架的使用难度，提供了对各种优秀框架（Struts、Hibernate、Hessian、Quartz 等）的直接支持。

(6)降低 JavaEE API 的使用难度

Spring 对 JavaEE API（如 JDBC、JavaMail、远程调用等）进行了薄薄的封装层，使这些 API 的使用难度大为降低。

(7)Java 源码是经典学习范例

Spring 的源代码设计精妙、结构清晰、匠心独用，处处体现着大师对 Java 设计模式灵活运用以及对 Java 技术的高深造诣。它的源代码无意是 Java 技术的最佳实践的范例。

3.Spring的体系结构

4.耦合性介绍

　　耦合性(Coupling)，也叫耦合度，是对模块间关联程度的度量。耦合的强弱取决于模块间接口的复杂性、调用模块的方式以及通过界面传送数据的多少。模块间的耦合度是指模块之间的依赖关系，包括控制关系、调用关系、数据传递关系。模块间联系越多，其耦合性越强，同时表明其独立性越差( 降低耦合性，可以提高其独立性)。耦合性存在于各个领域，而非软件设计中独有的，但是我们只讨论软件工程中的耦合。

　　在软件工程中，耦合指的就是就是对象之间的依赖性。对象之间的耦合越高，维护成本越高。因此对象的设计应使类和构件之间的耦合最小。软件设计中通常用耦合度和内聚度作为衡量模块独立程度的标准。划分模块的一个准则就是高内聚低耦合。

　　耦合性有如下分类：

　　（1）内容耦合。当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据时，或一个模块不通过正常入口而转入另一个模块时，这样的耦合被称为内容耦合。内容耦合是最高程度的耦合，应该避免使用之。

　　（2）公共耦合。两个或两个以上的模块共同引用一个全局数据项，这种耦合被称为公共耦合。在具有大量公共耦合的结构中，确定究竟是哪个模块给全局变量赋了一个特定的值是十分困难的。

　　（3）  外部耦合 。一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。

　　（4）  控制耦合 。一个模块通过接口向另一个模块传递一个控制信号，接受信号的模块根据信号值而进行适当的动作，这种耦合被称为控制耦合。

　　（5）标记耦合 。若一个模块 A 通过接口向两个模块 B 和 C 传递一个公共参数，那么称模块 B 和 C 之间存在一个标记耦合。

　　（6）  数据耦合。模块之间通过参数来传递数据，那么被称为数据耦合。数据耦合是最低的一种耦合形式，系统中一般都存在这种类型的耦合，因为为了完成一些有意义的功能，往往需要将某些模块的输出数据作为另一些模块的输入数据。

　　（7）  非直接耦合 。两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。

　　总之，耦合是影响软件复杂程度和设计质量的一个重要因素，在设计上我们应采用以下原则：如果模块间必须存在耦合，就尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，尽量避免使用内容耦合。

4.程序的耦合
耦合：程序间的依赖关系
　　包括：
　　　　类之间的依赖
　　　　方法间的依赖
解耦：降低程序间的依赖关系
实际开发中：应该做到：编译期不依赖，运行时才依赖。
解耦的思路：
　　第一步：使用反射来创建对象，而避免使用new关键字。
　　第二步：通过读取配置文件来获取要创建的对象全限定类名

5.IOC原理

Inverse Of Control： 反转控制

原来：我们在获取对象时，都是采用 new 的方式。是主动的。

现在：我们获取对象时，同时跟工厂要，有工厂为我们查找或者创建对象。是被动的。

这种被动接收的方式获取对象的思想就是控制反转，它是 spring 框架的核心之一。

明确 ioc 的作用：削减计算机程序的耦合(解除我们代码中的依赖关系)。

5.spring基于XML的IOC环境搭建和入门

spring5 版本是用 jdk8编写的，所以要求我们的 jdk 版本是 8 及以上。同时 tomcat 的版本要求 8.5及以上。

(1)创建一个maven的纯java工程，在pom文件中，添加spring依赖

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>5.0.2.RELEASE</version>
        </dependency>
    </dependencies>

(2)创建业务层接口和实现类

<1>业务层接口

package service;

/**
 * 账户业务层的接口
 */
public interface IAccountService {

    /**
     * 模拟保存账户
     */
    void saveAccount();
}

<2>实现类

package service.impl;
import dao.IAccountDao;
import dao.impl.AccountDaoImpl;
import service.IAccountService;

/**
 * 账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();

    public void  saveAccount(){
        accountDao.saveAccount();
    }
}

(3)创建持久层接口和实现类

<1>持久层接口

package dao;

/**
 * 账户的持久层接口
 */
public interface IAccountDao {

    /**
     * 模拟保存账户
     */
    void saveAccount();
}

<2>实现类

package dao.impl;

import dao.IAccountDao;

/**
 * 账户的持久层实现类
 */
public class AccountDaoImpl implements IAccountDao {

    public  void saveAccount(){

        System.out.println("保存了账户");
    }
}

(4)创建bean.xml,让 spring 管理资源，在配置文件中配置 service 和 dao

<!--把对象的创建交给spring来管理-->
spring对bean的管理细节
　　1.创建bean的三种方式
　　2.bean对象的作用范围
　　3.bean对象的生命周期

(1)创建Bean的两种方式
　　第一种方式：使用默认构造函数创建。
　　　　在spring的配置文件中使用bean标签，配以id和class属性之后，且没有其他属性和标签时。
　　　　采用的就是默认构造函数创建bean对象，此时如果类中没有默认构造函数，则对象无法创建。注意：这里说的没有默认构造函数，是指构造函数被修改，而默认的构造函数又没有。

下面的代码是没有默认的构造函数的：

package service.impl;
import dao.IAccountDao;
import dao.impl.AccountDaoImpl;
import service.IAccountService;

/**
 * 账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {//带参数的构造函数
    public AccountServiceImpl(String name) {
    }

    public void  saveAccount(){
        //accountDao.saveAccount();
        System.out.println("AccountServiceImpl中的saveAccount方法执行了");
    }

}

下面的代码是有构造函数的。

package service.impl;
import dao.IAccountDao;
import dao.impl.AccountDaoImpl;
import service.IAccountService;

/**
 * 账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
//默认的构造函数
    public AccountServiceImpl() {
    }

    //带参数的构造函数
    public AccountServiceImpl(String name) {
    }

    public void  saveAccount(){
        //accountDao.saveAccount();
        System.out.println("AccountServiceImpl中的saveAccount方法执行了");
    }

}

注意：以下的代码是有默认的构造方法的

package service.impl;
import dao.IAccountDao;
import dao.impl.AccountDaoImpl;
import service.IAccountService;

/**
 * 账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {


    public void  saveAccount(){
        //accountDao.saveAccount();
        System.out.println("AccountServiceImpl中的saveAccount方法执行了");
    }

}

使用默认构造函数创建的配置方式：

<bean id="accountDao" class="dao.impl.AccountDaoImpl"></bean>

　　第二种方式： 使用普通工厂中的方法创建对象（使用某个类中的方法创建对象，并存入spring容器）

InstanceFactory.java这个类模拟一个工厂类，创建jar包找那个的某个类的对象。

package factory;
import service.IAccountService;
import service.impl.AccountServiceImpl;

/**
 * 模拟一个工厂类（该类可能是存在于jar包中的，我们无法通过修改源码的方式来提供默认构造函数）
 */
public class InstanceFactory {

    public IAccountService getAccountService(){
        return new AccountServiceImpl();
    }
}

 使用普通工厂中的方法创建对象的配置方法：

<!--第二种方式： 使用普通工厂中的方法创建对象（使用某个类中的方法创建对象，并存入spring容器）-->
   <bean id="instanceFactory" class="factory.InstanceFactory"></bean>
   <bean id="accountService" factory-bean="instanceFactory" factory-method="getAccountService"></bean>

(2)bean的作用范围调整
bean标签的scope属性：
　　作用：用于指定bean的作用范围
　　取值： 常用的就是单例的和多例的
　　　　singleton：单例的（默认值）
　　　　prototype：多例的
　　　　request：作用于web应用的请求范围
　　　　session：作用于web应用的会话范围
　　　　global-session：作用于集群环境的会话范围（全局会话范围），当不是集群环境时，它就是session

<bean id="accountService" class="service.impl.AccountServiceImpl" scope="prototype"></bean>

测试效果：

package ui;
import dao.IAccountDao;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import service.IAccountService;
import service.impl.AccountServiceImpl;

/**
 * 模拟一个表现层，用于调用业务层
 */
public class Client {

    /**
     * 获取spring的Ioc核心容器，并根据id获取对象
     *
     * ApplicationContext的三个常用实现类：
     *      ClassPathXmlApplicationContext：它可以加载类路径下的配置文件，要求配置文件必须在类路径下。不在的话，加载不了。(更常用)
     *      FileSystemXmlApplicationContext：它可以加载磁盘任意路径下的配置文件(必须有访问权限）
     *
     *      AnnotationConfigApplicationContext：它是用于读取注解创建容器的，是明天的内容。
     *
     * 核心容器的两个接口引发出的问题：
     *  ApplicationContext:     单例对象适用              采用此接口
     *      它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用立即加载的方式。也就是说，只要一读取完配置文件马上就创建配置文件中配置的对象。
     *
     *  BeanFactory:            多例对象使用
     *      它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用延迟加载的方式。也就是说，什么时候根据id获取对象了，什么时候才真正的创建对象。
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        //1.获取核心容器对象
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");

        //2.根据id获取Bean对象，注意id是在bean.xml文件配置的
        IAccountService as1  = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
        IAccountService as2  = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
        System.out.println(as1==as2);
        
    }
}

控制台输出：

(3)bean对象的生命周期
单例对象
　　出生：当容器创建时对象出生
　　活着：只要容器还在，对象一直活着
　　死亡：容器销毁，对象消亡
总结：单例对象的生命周期和容器相同
多例对象
　　出生：当我们使用对象时spring框架为我们创建
　　活着：对象只要是在使用过程中就一直活着。
　　死亡：当对象长时间不用，且没有别的对象引用时，由Java的垃圾回收器回收

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!--把对象的创建交给sping来管理-->
    <bean id="accountService" class="service.impl.AccountServiceImpl"></bean>
    <bean id="accountDao" class="dao.impl.AccountDaoImpl"></bean>

</beans>

(5)表现层

package ui;
import dao.IAccountDao;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import service.IAccountService;
import service.impl.AccountServiceImpl;

/**
 * 模拟一个表现层，用于调用业务层
 */
public class Client {

    /**
     * 获取spring的Ioc核心容器，并根据id获取对象
     *
     * ApplicationContext的三个常用实现类：
     *      ClassPathXmlApplicationContext：它可以加载类路径下的配置文件，要求配置文件必须在类路径下。不在的话，加载不了。(更常用)
     *      FileSystemXmlApplicationContext：它可以加载磁盘任意路径下的配置文件(必须有访问权限）
     *
     *      AnnotationConfigApplicationContext：它是用于读取注解创建容器的，是明天的内容。
     *
     * 核心容器的两个接口引发出的问题：
     *  ApplicationContext:     单例对象适用              采用此接口
     *      它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用立即加载的方式。也就是说，只要一读取完配置文件马上就创建配置文件中配置的对象。
     *
     *  BeanFactory:            多例对象使用
     *      它在构建核心容器时，创建对象采取的策略是采用延迟加载的方式。也就是说，什么时候根据id获取对象了，什么时候才真正的创建对象。
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        //1.获取核心容器对象
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
//        ApplicationContext ac = new FileSystemXmlApplicationContext("C:\Users\zhy\Desktop\bean.xml");
        //2.根据id获取Bean对象，注意id是在bean.xml文件配置的
        IAccountService as  = (IAccountService)ac.getBean("accountService");
        IAccountDao adao = ac.getBean("accountDao", IAccountDao.class);

        System.out.println(as);
        System.out.println(adao);
        as.saveAccount();
    }
}

控制台输出：