摘要：對(duì)象之間耦合度過(guò)高的系統(tǒng)，必然會(huì)出現(xiàn)牽一發(fā)而動(dòng)全身的情形。控制被反轉(zhuǎn)之后，獲得依賴對(duì)象的過(guò)程由自身管理變?yōu)榱擞扇萜髦鲃?dòng)注入。于是，他給控制反轉(zhuǎn)取了一個(gè)更合適的名字叫做依賴注入。

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我們都知道，在采用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)中，它的底層實(shí)現(xiàn)都是由N個(gè)對(duì)象組成的，所有的對(duì)象通過(guò)彼此的合作，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。

圖1：軟件系統(tǒng)中耦合的對(duì)象

如果我們打開(kāi)機(jī)械式手表的后蓋，就會(huì)看到與上面類似的情形，各個(gè)齒輪分別帶動(dòng)時(shí)針、分針和秒 針順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而在表盤上產(chǎn)生正確的時(shí)間。圖1中描述的就是這樣的一個(gè)齒輪組，它擁有多個(gè)獨(dú)立的齒輪，這些齒輪相互嚙合在一起，協(xié)同工作，共同完成某項(xiàng) 任務(wù)。我們可以看到，在這樣的齒輪組中，如果有一個(gè)齒輪出了問(wèn)題，就可能會(huì)影響到整個(gè)齒輪組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
齒輪組中齒輪之間的嚙合關(guān)系,與軟件系統(tǒng)中對(duì)象之間的耦合關(guān)系非常相似。對(duì)象之間的耦合關(guān)系是無(wú)法避免的，也是必要的，這是協(xié)同工作的基礎(chǔ)。現(xiàn)在，伴隨著 工業(yè)級(jí)應(yīng)用的規(guī)模越來(lái)越龐大，對(duì)象之間的依賴關(guān)系也越來(lái)越復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)對(duì)象之間的多重依賴性關(guān)系，因此，架構(gòu)師和設(shè)計(jì)師對(duì)于系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，將面臨 更大的挑戰(zhàn)。對(duì)象之間耦合度過(guò)高的系統(tǒng)，必然會(huì)出現(xiàn)牽一發(fā)而動(dòng)全身的情形。

圖2：對(duì)象之間復(fù)雜的依賴關(guān)系

耦合關(guān)系不僅會(huì)出現(xiàn)在對(duì)象與對(duì)象之間，也會(huì)出現(xiàn)在軟件系統(tǒng)的各模塊之間，以及軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)之間。如何降低系統(tǒng)之間、模塊之間和對(duì)象之間的耦合度，是軟件工程永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)之一。為了解決對(duì)象之間的耦合度過(guò)高的問(wèn)題，軟件專家Michael Mattson提出了IOC理論，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的“解耦”，目前這個(gè)理論已經(jīng)被成功地應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，很多的J2EE項(xiàng)目均采用了IOC框架產(chǎn)品Spring。

IOC是Inversion of Control的縮寫，多數(shù)書籍翻譯成“控制反轉(zhuǎn)”，還有些書籍翻譯成為“控制反向”或者“控制倒置”。
1996年，Michael Mattson在一篇有關(guān)探討面向?qū)ο罂蚣艿奈恼轮校紫忍岢隽薎OC 這個(gè)概念。對(duì)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)及編程的基本思想，前面我們已經(jīng)講了很多了，不再贅述，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把復(fù)雜系統(tǒng)分解成相互合作的對(duì)象，這些對(duì)象類通過(guò)封裝以 后，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)外部是透明的，從而降低了解決問(wèn)題的復(fù)雜度，而且可以靈活地被重用和擴(kuò)展。IOC理論提出的觀點(diǎn)大體是這樣的：借助于“第三方”實(shí)現(xiàn)具有依 賴關(guān)系的對(duì)象之間的解耦，如下圖：

圖3：IOC解耦過(guò)程

大家看到了吧，由于引進(jìn)了中間位置的“第三方”，也就是IOC容器，使得A、B、C、D這4個(gè)對(duì)象沒(méi)有了耦合關(guān)系，齒輪之間的傳動(dòng)全部依靠“第三 方”了，全部對(duì)象的控制權(quán)全部上繳給“第三方”IOC容器，所以，IOC容器成了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心，它起到了一種類似“粘合劑”的作用，把系統(tǒng)中的所有 對(duì)象粘合在一起發(fā)揮作用，如果沒(méi)有這個(gè)“粘合劑”，對(duì)象與對(duì)象之間會(huì)彼此失去聯(lián)系，這就是有人把IOC容器比喻成“粘合劑”的由來(lái)。
我們?cè)賮?lái)做個(gè)試驗(yàn)：把上圖中間的IOC容器拿掉，然后再來(lái)看看這套系統(tǒng)：

圖4：拿掉IoC容器后的系統(tǒng)

我們現(xiàn)在看到的畫面，就是我們要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)所需要完成的全部?jī)?nèi)容。這時(shí)候，A、B、C、D這4個(gè)對(duì)象之間已經(jīng)沒(méi)有了耦合關(guān)系，彼此毫無(wú)聯(lián)系，這樣 的話，當(dāng)你在實(shí)現(xiàn)A的時(shí)候，根本無(wú)須再去考慮B、C和D了，對(duì)象之間的依賴關(guān)系已經(jīng)降低到了最低程度。所以，如果真能實(shí)現(xiàn)IOC容器，對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)而言， 這將是一件多么美好的事情，參與開(kāi)發(fā)的每一成員只要實(shí)現(xiàn)自己的類就可以了，跟別人沒(méi)有任何關(guān)系！
我們?cè)賮?lái)看看，控制反轉(zhuǎn)(IOC)到底為什么要起這么個(gè)名字？我們來(lái)對(duì)比一下：
軟件系統(tǒng)在沒(méi)有引入IOC容器之前，如圖1所示，對(duì)象A依賴于對(duì)象B，那么對(duì)象A在初始化或者運(yùn)行到某一點(diǎn)的時(shí)候，自己必須主動(dòng)去創(chuàng)建對(duì)象B或者使用已經(jīng)創(chuàng)建的對(duì)象B。無(wú)論是創(chuàng)建還是使用對(duì)象B，控制權(quán)都在自己手上。
軟件系統(tǒng)在引入IOC容器之后，這種情形就完全改變了，如圖3所示，由于IOC容器的加入，對(duì)象A與對(duì)象B之間失去了直接聯(lián)系，所以，當(dāng)對(duì)象A運(yùn)行到需要對(duì)象B的時(shí)候，IOC容器會(huì)主動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象B注入到對(duì)象A需要的地方。
通過(guò)前后的對(duì)比，我們不難看出來(lái)：對(duì)象A獲得依賴對(duì)象B的過(guò)程,由主動(dòng)行為變?yōu)榱吮粍?dòng)行為，控制權(quán)顛倒過(guò)來(lái)了，這就是“控制反轉(zhuǎn)”這個(gè)名稱的由來(lái)。

2004年，Martin Fowler探討了同一個(gè)問(wèn)題，既然IOC是控制反轉(zhuǎn)，那么到底是“哪些方面的控制被反轉(zhuǎn)了呢？”，經(jīng)過(guò)詳細(xì)地分析和論證后，他得出了答案：“獲得依賴對(duì) 象的過(guò)程被反轉(zhuǎn)了”?？刂票环崔D(zhuǎn)之后，獲得依賴對(duì)象的過(guò)程由自身管理變?yōu)榱擞蒊OC容器主動(dòng)注入。于是，他給“控制反轉(zhuǎn)”取了一個(gè)更合適的名字叫做“依賴 注入（Dependency Injection）”。他的這個(gè)答案，實(shí)際上給出了實(shí)現(xiàn)IOC的方法：注入。所謂依賴注入，就是由IOC容器在運(yùn)行期間，動(dòng)態(tài)地將某種依賴關(guān)系注入到對(duì) 象之中。

所以，依賴注入(DI)和控制反轉(zhuǎn)(IOC)是從不同的角度的描述的同一件事情，就是指通過(guò)引入IOC容器，利用依賴關(guān)系注入的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的解耦。
我們舉一個(gè)生活中的例子，來(lái)幫助理解依賴注入的過(guò)程。大家對(duì)USB接口和USB設(shè)備應(yīng)該都很熟悉吧，USB為我們使用電腦提供了很大的方便，現(xiàn)在有很多的外部設(shè)備都支持USB接口。

圖5：USB接口和USB設(shè)備

現(xiàn)在，我們利用電腦主機(jī)和USB接口來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)任務(wù)：從外部USB設(shè)備讀取一個(gè)文件。
電腦主機(jī)讀取文件的時(shí)候，它一點(diǎn)也不會(huì)關(guān)心USB接口上連接的是什么外部設(shè)備，而且它確實(shí)也無(wú)須知道。它的任務(wù)就是讀取USB接口，掛接的外部設(shè)備只要符 合USB接口標(biāo)準(zhǔn)即可。所以，如果我給電腦主機(jī)連接上一個(gè)U盤，那么主機(jī)就從U盤上讀取文件；如果我給電腦主機(jī)連接上一個(gè)外置硬盤，那么電腦主機(jī)就從外置 硬盤上讀取文件。掛接外部設(shè)備的權(quán)力由我作主，即控制權(quán)歸我，至于USB接口掛接的是什么設(shè)備，電腦主機(jī)是決定不了，它只能被動(dòng)的接受。電腦主機(jī)需要外部 設(shè)備的時(shí)候，根本不用它告訴我，我就會(huì)主動(dòng)幫它掛上它想要的外部設(shè)備，你看我的服務(wù)是多么的到位。這就是我們生活中常見(jiàn)的一個(gè)依賴注入的例子。在這個(gè)過(guò)程 中，我就起到了IOC容器的作用。
通過(guò)這個(gè)例子,依賴注入的思路已經(jīng)非常清楚：當(dāng)電腦主機(jī)讀取文件的時(shí)候，我就把它所要依賴的外部設(shè)備，幫他掛接上。整個(gè)外部設(shè)備注入的過(guò)程和一個(gè)被依賴的對(duì)象在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)被注入另外一個(gè)對(duì)象內(nèi)部的過(guò)程完全一樣。
我們把依賴注入應(yīng)用到軟件系統(tǒng)中，再來(lái)描述一下這個(gè)過(guò)程：
對(duì)象A依賴于對(duì)象B,當(dāng)對(duì)象 A需要用到對(duì)象B的時(shí)候，IOC容器就會(huì)立即創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象B送給對(duì)象A。IOC容器就是一個(gè)對(duì)象制造工廠，你需要什么，它會(huì)給你送去，你直接使用就行了， 而再也不用去關(guān)心你所用的東西是如何制成的，也不用關(guān)心最后是怎么被銷毀的，這一切全部由IOC容器包辦。
在傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，由程序內(nèi)部代碼來(lái)控制組件之間的關(guān)系。我們經(jīng)常使用new關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)組件之間關(guān)系的組合，這種實(shí)現(xiàn)方式會(huì)造成組件之間耦合。IOC 很好地解決了該問(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，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)注入組件中。

最后，我們用兩個(gè)實(shí)例來(lái)看DI的注入方式，代碼也是十分簡(jiǎn)單的！

ClassB 類通過(guò)類構(gòu)造函數(shù)被注入到 ClassA 類中
ClassB.java文件

package com.wangc;

public class ClassB {
    public ClassB() {
        System.out.println("hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！");
    }
    public void say() {
        System.out.println("hello,我是ClassB!");
    }
}

ClassA.java文件

package com.wangc;

public class ClassA {
    private ClassB classB;
    public ClassA(ClassB classB) {
        System.out.println("hello，我在ClassA的構(gòu)造器里！");
        this.classB = classB;
    }
    public void sayHello() {
        classB.say();
    }
}

Beans.xml文件

MainApp.java文件

package com.wangc;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class MainApp {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context =new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");
        ClassA classA = (ClassA) context.getBean("classA");
        classA.sayHello();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！
hello，我在ClassA的構(gòu)造器里！
hello,我是ClassB!

當(dāng)容器調(diào)用一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造函數(shù)或一個(gè)無(wú)參的靜態(tài) factory 方法來(lái)初始化你的 bean 后，通過(guò)容器在你的 bean 上調(diào)用設(shè)值函數(shù)，基于設(shè)值函數(shù)的 DI 就完成了。 將上面例子中的ClassA.java文件和Beans.xml文件作如下改動(dòng)，其他文件不變。
ClassA.java文件

package com.wangc;

public class ClassA {
    private ClassB classB;

    public ClassB getClassB() {
        return classB;
    }
    public void setClassB(ClassB classB) {
        System.out.println("hello，我在setClassB里！");
        this.classB = classB;
    }
    public void sayHello() {
        classB.say();
    }
}

Beans.xml文件

運(yùn)行結(jié)果：

hello，我在ClassB的構(gòu)造器里！
hello，我在setClassB里！
hello,我是ClassB!

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