2006/08/31

[转]Ioc模式(又称DI:Dependency Injection)

Ioc模式(又称DI:Dependency Injection)

板桥里人 http://www.jdon.com 2004/01/31

  分离关注( Separation of Concerns : SOC)是Ioc模式和AOP产生最原始动力,通过功能分解可得到关注点,这些关注可以是 组件Components, 方面Aspects或服务Services。

  从GoF设计模式中,我们已经习惯一种思维编程方式:Interface Driven Design 接口驱动,接口驱动有很多好处,可以提供不同灵活的子类实现,增加代码稳定和健壮性等等,但是接口一定是需要实现的,也就是如下语句迟早要执行:

  AInterface a = new AInterfaceImp();

  AInterfaceImp是接口AInterface的一个子类,Ioc模式可以延缓接口的实现,根据需要实现,有个比喻:接口如同空的模型套,在必要时,需要向模型套注射石膏,这样才能成为一个模型实体,因此,我们将人为控制接口的实现成为“注射”。

  Ioc英文为 Inversion of Control,即反转模式,这里有著名的好莱坞理论:你呆着别动,到时我会找你。

  其实Ioc模式也是解决调用者和被调用者之间的一种关系,上述AInterface实现语句表明当前是在调用被调用者AInterfaceImp,由于被调用者名称写入了调用者的代码中,这产生了一个接口实现的原罪:彼此联系,调用者和被调用者有紧密联系,在UML中是用依赖 Dependency 表示。

  但是这种依赖在分离关注的思维下是不可忍耐的,必须切割,实现调用者和被调用者解耦,新的Ioc模式 Dependency Injection 模式由此产生了, Dependency Injection模式是依赖注射的意思,也就是将依赖先剥离,然后在适当时候再注射进入。

Ioc模式(Dependency Injection模式)有三种:
第一种类型 从JNDI或ServiceManager等获得被调用者,这里类似ServiceLocator模式。 1. EJB/J2EE
2. Avalon(Apache的一个复杂使用不多的项目)
第二种类型 使用JavaBeans的setter方法 1. Spring Framework,
2. WebWork/XWork
第三种类型 在构造方法中实现依赖 1. PicoContainer,
2. HiveMind

  有过EJB开发经验的人都知道,每个EJB的调用都需要通过JNDI寻找到工厂性质的Home接口,在我的教程EJB是什么章节中,我也是从依赖和工厂模式角度来阐述EJB的使用。

  在通常传统情况下,为了实现调用者和被调用者解耦,分离,一般是通过工厂模式实现的,下面将通过比较工厂模式和Ioc模式不同,加深理解Ioc模式。
工厂模式和Ioc

  假设有两个类B 和 C:B作为调用者,C是被调用者,在B代码中存在对C的调用:

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

  实现comp实例有两种途径:单态工厂模式和Ioc。

工厂模式实现如下:

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();
  }
  ......
}

特点:

* 每次运行时,MyFactory可根据配置文件XML中定义的C子类实现,通过createInstanceOfC()生成C的具体实例。

使用Ioc依赖性注射( Dependency Injection )实现Picocontainer如下,B类如同通常POJO类,如下:

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

假设C接口/类有有一个具体实现CImp类。当客户端调用B时,使用下列代码:

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,当客户端调用B时,分别使用工厂模式和Ioc有不同的特点和区别:

  主要区别体现在B类的代码,如果使用Ioc,在B类代码中将不需要嵌入任何工厂模式等的代码,因为这些工厂模式其实还是与C有些间接的联系,这样,使用Ioc彻底解耦了B和C之间的联系。

  使用Ioc带来的代价是:需要在客户端或其它某处进行B和C之间联系的组装。

  所以,Ioc并没有消除B和C之间这样的联系,只是转移了这种联系。
  这种联系转移实际也是一种分离关注,它的影响巨大,它提供了AOP实现的可能。
Ioc和AOP

  AOP我们已经知道是一种面向切面的编程方式,由于Ioc解放自由了B类,而且可以向B类实现注射C类具体实现,如果把B类想像成运行时的横向动作,无疑注入C类子类就是AOP中的一种Advice,如下图:

  通过下列代码说明如何使用Picocontainer实现AOP,该例程主要实现是记录logger功能,通过Picocontainer可以使用简单一行,使所有的应用类的记录功能激活。

首先编制一个记录接口:

public interface Logging {

  public void enableLogging(Log log);

}

有一个LogSwitcher类,主要用来激活具体应用中的记录功能:
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");
  }
}

一般的普通应用JavaBeans都可以继承这个类,假设PicoUserManager是一个用户管理类,代码如下:
public class PicoUserManager extends LogSwitcher
{

  ..... //用户管理功能
}
public class PicoXXXX1Manager extends LogSwitcher
{

  ..... //业务功能
}
public class PicoXXXX2Manager extends LogSwitcher
{

  ..... //业务功能
}

注意LogSwitcher中Log实例是由外界赋予的,也就是说即将被外界注射进入,下面看看使用Picocontainer是如何注射Log的具体实例的。


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

  由上代码可见,通过使用简单一行logging.enableLogging()方法使所有的应用类的记录功能激活。这是不是类似AOP的advice实现?

  总之,使用Ioc模式,可以不管将来具体实现,完全在一个抽象层次进行描述和技术架构,因此,Ioc模式可以为容器、框架之类的软件实现提供了具体的实现手段,属于架构技术中一种重要的模式应用。J道的JdonSD框架也使用了Ioc模式。

参考资料:

Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern

A Brief Introduction to IoC

Ioc容器的革命性优点

Java企业系统架构选择考量

IOC模式的思考和疑问
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