Chapter 3. 控制反转容器

3.1. 简介

本章将详细深入地探讨Spring框架的控制反转实现(Inversion of Control,IoC)[1]原理。Spring框架所提供的众多功能之所以能成为一个整体正是建立在IoC的基础之上,因此对这一内涵简单、外延丰富的技术我们有必要进行详细的介绍。

org.springframework.beansorg.springframework.context包是Spring IoC容器的基础。BeanFactory提供的高级配置机制,使得管理任何性质的对象成为可能。ApplicationContextBeanFactory的扩展,功能得到了进一步增强,比如更易与Spring AOP集成、消息资源处理(国际化处理)、事件传递及各种不同应用层的context实现(如针对web应用的WebApplicationContext)。

简而言之,BeanFactory提供了配制框架及基本功能,而ApplicationContext则增加了更多支持企业核心内容的功能。ApplicationContext完全由BeanFactory扩展而来,因而BeanFactory所具备的能力和行为也适用于ApplicationContext

本章分为两部份,第一部份讲解BeanFactoryApplicationContext的基本原理,而第二部份则针对ApplicationContext的功能进行讲解。

3.2. 容器和bean的基本原理

在Spring中,那些组成应用的主体(backbone)及由Spring IoC容器所管理的对象被称之为bean。简单地讲,bean就是由Spring容器初始化、装配及被管理的对象,除此之外,bean就没有特别之处了(与应用中的其他对象没有什么区别)。而bean定义以及bean相互间的依赖关系将通过配置元数据来描述。

3.2.1. 容器

org.springframework.beans.factory.BeanFactory是Spring IoC容器的实际代表者,IoC容器负责容纳此前所描述的bean,并对bean进行管理。

在Spring中,BeanFactory是IoC容器的核心接口。它的职责包括:实例化、定位、配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。

Spring为我们提供了许多易用的BeanFactory实现,XmlBeanFactory就是最常用的一个。该实现将以XML方式描述组成应用的对象以及对象间的依赖关系。XmlBeanFactory类将持有此XML配置元数据,并用它来构建一个完全可配置的系统或应用。

Spring IoC 容器

3.2.1.1. 配置元数据

从上图可以看到,Spring IoC容器将读取配置元数据;并通过它对应用中各个对象进行实例化、配置以及组装。通常情况下我们使用简单直观的XML来作为配置元数据的描述格式。在XML配置元数据中我们可以对那些我们希望通过Spring IoC容器管理的bean进行定义

[Note]Note

到目前为止,基于XML的元数据是最常用到的配置元数据格式。然而,它并不是唯一的描述格式。Spring IoC容器在这一点上是完全开放的。

在本文写作时,Spring支持三种配置元数据格式:XML格式、Java属性文件格式或使用Spring公共API编程实现。由于XML元数据配置格式简单明了,因而本章采用该格式来表达Spring IoC容器的主要理念和特性。

在大多数的应用程序中,并不需要用显式的代码去实例化一个或多个的Spring IoC容器实例。例如,在web应用程序中,我们只需要在web.xml中添加(大约)8 行简单的XML描述符即可(参见Section 3.8.4, “ApplicationContext在WEB应用中的实例化”)。

Spring IoC容器至少包含一个bean定义。当使用基于XML的配置元数据时,将在顶层的<beans/>元素中配置一个或多个<bean/>元素。

bean定义与应用程序中实际使用的对象一一对应。通常情况下bean的定义包括:服务层对象、数据访问层对象(DAO)、类似Struts Action的表示层对象、Hibernate SessionFactory对象、JMS Queue对象等等。项目的复杂程度将决定bean定义的多寡。

以下是一个基于XML的配置元数据的基本结构:

<?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">
  <bean id="..." class="...">
    <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
  </bean>
  <bean id="..." class="...">
    <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
  </bean>
  <!-- more bean definitions go here... -->
</beans>

3.2.2. 实例化容器

Spring IoC容器的实例化非常简单,如下面的例子:

Resource resource = new FileSystemResource("beans.xml");
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(resource);

... 或...

ClassPathResource resource = new ClassPathResource("beans.xml");
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(resource);

... 或...

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(
        new String[] {"applicationContext.xml", "applicationContext-part2.xml"});
// of course, an ApplicationContext is just a BeanFactory
BeanFactory factory = (BeanFactory) context;

3.2.2.1. 组成基于XML配置元数据

将XML配置文件分拆成多个部分是非常有用的。为了加载多个XML文件生成一个ApplicationContext实例,可以将文件路径作为字符串数组传给ApplicationContext构造器。而bean factory将通过调用bean defintion reader从多个文件中读取bean定义。

通常情况下,Spring团队倾向于上述做法,因为这样各个配置并不会查觉到它们与其他配置文件的组合。另外一种方法是使用一个或多个的<import/>元素来从另外一个或多个文件加载bean定义。所有的<import/>元素必须放在<bean/>元素之前以完成bean定义的导入。 让我们看个例子:

<beans><import resource="services.xml"/>
    <import resource="resources/messageSource.xml"/>
    <import resource="/resources/themeSource.xml"/>
      <bean id="bean1" class="..."/>
    <bean id="bean2" class="..."/>
  </beans>

在上面的例子中,我们从3个外部文件:services.xmlmessageSource.xmlthemeSource.xml来加载bean定义。这里采用的都是相对路径,因此,此例中的services.xml一定要与导入文件放在同一目录或类路径,而messageSource.xmlthemeSource.xml的文件位置必须放在导入文件所在目录下的resources目录中。正如你所看到的那样,开头的斜杠‘/’实际上可忽略。因此不用斜杠‘/’可能会更好一点。

根据Spring XML配置文件的Schema(或DTD),被导入文件必须是完全有效的XML bean定义文件,且根节点必须为<beans/> 元素。

3.2.3. 多种bean

诚如此前所言,Spring IoC容器将管理一个或多个bean,这些bean将通过配置文件中的bean定义被创建(在XML格式中为<bean/>元素)。

在容器内部,这些bean定义由BeanDefinition 对象来表示,该定义将包含以下信息:

  • 全限定类名:这通常就是已定义bean的实际实现类。如果通过调用static factory方法来实例化bean,而不是使用常规的构造器,那么类名称实际上就是工厂类的类名。

  • bean行为的定义,即创建模式(prototype还是singleton)、自动装配模式、依赖检查模式、初始化以及销毁方法。这些定义将决定bean在容器中的行为

  • 用于创建bean实例的构造器参数及属性值。比如使用bean来定义连接池,可以通过属性或者构造参数指定连接数,以及连接池大小限制等。

  • bean之间的关系,即协作 (或者称依赖)。

The concepts listed above directly translate to a set of properties that each bean definition consists of. Some of these properties are listed below, along with a link to further documentation about each of them.

上述内容直接被翻译为每个bean定义包含的一组properties。下面的表格列出了部分内容的详细链接:

除了通过bean定义来描述要创建的指定bean的属性之外,某些BeanFactory的实现也允许将那些非BeanFactory创建的、已有的用户对象注册到容器中,比如使用DefaultListableBeanFactoryregisterSingleton(..) 方法。不过大多数应用还是采用元数据定义为主。

3.2.3.1. 命名bean

每个bean都有一个或多个id(或称之为标识符或名称,在术语上可以理解成一回事)。这些id在当前IoC容器中必须唯一。如果一个bean有多个id,那么其他的id在本质上将被认为是别名。

当使用基于XML的配置元数据时,将通过idname属性来指定bean标识符。id属性具有唯一性,而且是一个真正的XML ID属性,因此其他xml元素在引用该id时,可以利用XML解析器的验证功能。通常情况下最好为bean指定一个id。尽管XML规范规定了XML ID命名的有效字符,但是bean标识符的定义不受该限制,因为除了使用指定的XML字符来作为id,还可以为bean指定别名,要实现这一点可以在name属性中使用逗号、冒号或者空格将多个id分隔。

值得注意的是,为一个bean提供一个name并不是必须的,如果没有指定,那么容器将为其生成一个惟一的name。对于不指定name属性的原因我们会在后面介绍(比如内部bean就不需要)。

3.2.3.1.1. bean的别名

在对bean进行定义时,除了使用id属性来指定名称之外,为了提供多个名称,需要通过alias属性来加以指定。而所有的这些名称都指向同一个bean,在某些情况下提供别名非常有用,比如为了让应用的每一个组件能更容易的对公共组件进行引用。

然而,在定义bean时就指定所有的别名并不是总是恰当的。有时我们期望能在当前位置为那些在别处定义的bean引入别名。在XML配置文件中,可用单独的<alias/> 元素来完成bean别名的定义。如:

<alias name="fromName" alias="toName"/>

这里如果在容器中存在名为fromName的bean定义,在增加别名定义之后,也可以用toName来引用。

考虑一个更为具体的例子,组件A在XML配置文件中定义了一个名为componentA-dataSource的DataSource bean。但组件B却想在其XML文件中以componentB-dataSource的名字来引用此bean。而且在主程序MyApp的XML配置文件中,希望以myApp-dataSource的名字来引用此bean。最后容器加载三个XML文件来生成最终的ApplicationContext,在此情形下,可通过在MyApp XML文件中添加下列alias元素来实现:

<alias name="componentA-dataSource" alias="componentB-dataSource"/>
<alias name="componentA-dataSource" alias="myApp-dataSource" />

这样一来,每个组件及主程序就可通过唯一名字来引用同一个数据源而互不干扰。

3.2.3.2. 实例化bean

就Spring IoC容器而言,bean定义基本上描述了创建一个或多个实际bean对象的内容。当需要的时候,容器会从bean定义列表中取得一个指定的bean定义,并根据bean定义里面的配置元数据使用反射机制来创建一个实际的对象。因此这一节将讲解如何告知Spring IoC容器我们将要实例化的对象的类型以及如何实例化对象。

当采用XML描述配置元数据时,将通过<bean/>元素的class属性来指定实例化对象的类型。class 属性 (对应BeanDefinition实例的Class属性)通常是必须的(不过也有两种例外的情形,见Section 3.2.3.2.3, “使用实例工厂方法实例化”Section 3.6, “bean的继承”)。class属性主要有两种用途:在大多数情况下,容器将直接通过反射调用指定类的构造器来创建bean(这有点等类似于在Java代码中使用new操作符);在极少数情况下,容器将调用类的静态工厂方法来创建bean实例,class属性将用来指定实际具有静态工厂方法的类(至于调用静态工厂方法创建的对象类型是当前class还是其他的class则无关紧要)。

3.2.3.2.1. 用构造器来实例化

当采用构造器来创建bean实例时,Spring对class并没有特殊的要求,我们通常使用的class都适用。也就是说,被创建的类并不需要实现任何特定的接口,或以特定的方式编码,只要指定bean的class属性即可。不过根据所采用的IoC类型,class可能需要一个默认的空构造器。

此外,IoC容器不仅限于管理JavaBean,它可以管理任意的类。不过大多数使用Spring的人喜欢使用实际的JavaBean(具有默认的(无参)构造器及setter和getter方法),但在容器中使用非bean形式(non-bean style)的类也是可以的。比如遗留系统中的连接池,很显然它与JavaBean规范不符,但Spring也能管理它。

当使用基于XML的元数据配置文件,可以这样来指定bean类:

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean"/>
<bean name="anotherExample" class="examples.ExampleBeanTwo"/>

给构造函数指定参数以及为bean实例设置属性将在随后的部份中谈及。

3.2.3.2.2. 使用 静态工厂方法实例化

当采用静态工厂方法创建bean时,除了需要指定class属性外,还需要通过factory-method属性来指定创建bean实例的工厂方法。Spring将调用此方法(其可选参数接下来介绍)返回实例对象,就此而言,跟通过普通构造器创建类实例没什么两样。

下面的bean定义展示了如何通过工厂方法来创建bean实例。注意,此定义并未指定返回对象的类型,仅指定该类包含的工厂方法。在此例中, createInstance()必须是一个static方法。

<bean id="exampleBean"
      class="examples.ExampleBean2"
      factory-method="createInstance"/>

给工厂方法指定参数以及为bean实例设置属性将在随后的部份中谈及。

3.2.3.2.3. 使用实例工厂方法实例化

使用静态工厂方法实例化类似,用来进行实例化的实例工厂方法位于另外一个已有的bean中,容器将调用该bean的工厂方法来创建一个新的bean实例

为使用此机制,class属性必须为空,而factory-bean属性必须指定工厂bean(或者该bean的祖先类,其前提是该祖先类包含工厂方法)的名称,而该工厂bean的工厂方法本身仍通过factory-method属性来设定(参看以下的例子)。

<!-- the factory bean, which contains a method called createInstance() -->
<bean id="myFactoryBean" class="...">
  ...
</bean>
  <!-- the bean to be created via the factory bean -->
<bean id="exampleBean"
      factory-bean="myFactoryBean"
      factory-method="createInstance"/>

虽然设置bean属性的机制仍然在这里被提及,但隐式的做法是由工厂bean自己来管理以及通过依赖注入(DI)来进行配置。

3.2.4. 使用容器

从本质上讲,BeanFactory仅仅只是一个维护bean定义以及相互依赖关系的高级工厂接口。通过BeanFactory我们可以访问bean定义。下面的例子创建了一个bean工厂,此工厂将从xml文件中读取bean定义:

InputStream is = new FileInputStream("beans.xml");
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(is);

基本上就这些了,接着使用getBean(String)方法就可以取得bean的实例;BeanFactory提供的方法极其简单。它仅提供了六种方法供客户代码调用:

  • boolean containsBean(String):如果BeanFactory包含给定名称的bean定义(或bean实例),则返回true

  • Object getBean(String):返回以给定名字注册的bean实例。根据bean的配置情况,如果为singleton模式将返回一个共享的实例,否则将返回一个新建的实例。如果没有找到指定的bean,该方法可能会抛出BeansException异常(实际上将抛出NoSuchBeanDefinitionException异常),在对bean进行实例化和预处理时也可能抛出异常

  • Object getBean(String, Class):返回以给定名称注册的bean实例,并转换为给定class类型的实例,如果转换失败,相应的异常(BeanNotOfRequiredTypeException)将被抛出。上面的getBean(String)方法也适用该规则。

  • Class getType(String name):返回给定名称的bean的Class。如果没有找到指定的bean实例,则抛出NoSuchBeanDefinitionException异常。

  • boolean isSingleton(String):判断给定名称的bean定义(或bean实例)是否为singleton模式(singleton将在bean的作用域中讨论),如果bean没找到,则抛出NoSuchBeanDefinitionException异常。

  • String[] getAliases(String):返回给定bean名称的所有别名。

3.3. 依赖

典型的企业应用不会只由单一的对象(或bean)组成。毫无疑问,即使最简单的系统也需要多个对象一起来满足最终用户的需求。接下来的的内容除了阐述如何单独定义一系列bean外,还将描述如何让这些bean对象一起协同工作来实现一个完整的真实应用。

3.3.1. 注入依赖

依赖注入(DI)背后的基本原理是对象之间的依赖关系(即一起工作的其它对象)只会通过以下几种方式来实现:构造器的参数、工厂方法的参数,或给由构造函数或者工厂方法创建的对象设置属性。因此,容器的工作就是创建bean时注入那些依赖关系。相对于由bean自己来控制其实例化、直接在构造器中指定依赖关系或则类似服务定位器(Service Locator)模式这3种自主控制依赖关系注入的方法来说,控制从根本上发生了倒转,这也正是控制反转(Inversion of Control, IoC) 名字的由来。

应用DI原则后,代码将更加清晰。而且当bean自己不再担心对象之间的依赖关系(以及在何时何地指定这种依赖关系和依赖的实际类是什么)之后,实现更高层次的松耦合将易如反掌。

诚如此前的章节所述,DI主要有两种注入方式,即Setter注入构造器注入

3.3.1.1. Setter注入

通过调用无参构造器或无参static工厂方法实例化bean之后,调用该bean的setter方法,即可实现基于setter的DI。

下面的例子将展示使用setter注入依赖。注意,这个类并没有什么特别之处,它就是普通的Java类。

public class SimpleMovieLister {
      // the SimpleMovieLister has a dependency on the MovieFinder
    private MovieFinder movieFinder;
      // a setter method so that the Spring container can 'inject' a MovieFinder
    public void setMoveFinder(MovieFinder movieFinder) {
        this.movieFinder = movieFinder;
    }
    
    // business logic that actually 'uses' the injected MovieFinder is omitted...
}

3.3.1.2. 构造器注入

基于构造器的DI通过调用带参数的构造器来实现,每个参数代表着一个协作者。此外,还可通过给静态工厂方法传参数来构造bean。接下来的介绍将认为给构造器传参与给静态工厂方法传参是类似的。

下面的展示了只能使用构造器参数来注入依赖关系的例子。再次提醒,这个类并没有什么特别之处

public class SimpleMovieLister {
      // the SimpleMovieLister has a dependency on the MovieFinder
    private MovieFinder movieFinder;
      // a constructor so that the Spring container can 'inject' a  MovieFinder
    public SimpleMovieLister(MovieFinder movieFinder) {
        this.movieFinder = movieFinder;
    }
    
    // business logic that actually 'uses' the injected MovieFinder is omitted...
}

BeanFactory对于它所管理的bean提供两种注入依赖方式(实际上它也支持同时使用构造器注入和Setter方式注入依赖)。需要注入的依赖将保存在BeanDefinition中,它能根据指定的PropertyEditor实现将属性从一种格式转换成另外一种格式。然而,大部份的Spring用户并不需要直接以编程的方式处理这些类,而是采用XML的方式来进行定义,在内部这些定义将被转换成相应类的实例,并最终得到一个Spring IoC容器实例。

处理bean依赖关系通常按以下步骤进行:

  1. 根据定义bean的配置(文件)创建并初始化BeanFactory实例(大部份的Spring用户使用支持XML格式配置文件的BeanFactoryApplicationContext实现)。

  2. 每个bean的依赖将以属性、构造器参数、或静态工厂方法参数的形式出现。当这些bean被实际创建时,这些依赖也将会提供给该bean。

  3. 每个属性或构造器参数既可以是一个实际的值,也可以是对该容器中另一个bean的引用。

  4. 每个指定的属性或构造器参数值必须能够被转换成属性或构造参数所需的类型。默认情况下,Spring会能够以String类型提供值转换成各种内置类型,比如intlongStringboolean等。

需要强调的一点就是,Spring会在容器被创建时验证容器中每个bean的配置,包括验证那些bean所引用的属性是否指向一个有效的bean(即被引用的bean也在容器中被定义)。然而,在bean被实际创建之前,bean的属性并不会被设置。对于那些singleton类型和被设置为提前实例化的bean(比如ApplicationContext中的singleton bean)而言,bean实例将与容器同时被创建。而另外一些bean则会在需要的时候被创建,伴随着bean被实际创建,作为该bean的依赖bean以及依赖bean的依赖bean(依此类推)也将被创建和分配。

通常情况下,你可以信赖Spring,它会在容器加载时发现配置错误(比如对无效bean的引用以及循环依赖)。Spring会在bean创建的时才去设置属性和依赖关系(只在需要时创建所依赖的其他对象)。Spring容器被正确加载之后,当获取一个bean实例时,如果在创建bean或者设置依赖时出现问题,那么将抛出一个异常。因缺少或设置了一个无效属性而导致抛出一个异常的情况的确是存在的。因为一些配置问题而导致潜在的可见性被延迟,所以在默认情况下,ApplicationContext实现中的bean采用提前实例化的singleton模式。在实际需要之前创建这些bean将带来时间与内存的开销。而这样做的好处就是ApplicationContext被加载的时候可以尽早的发现一些配置的问题。不过用户也可以根据需要采用延迟实例化来替代默认的singleton模式。

最后,我们还要提到的一点就是,当协作bean被注入到依赖bean时,协作bean必须在依赖bean之前完全配置好。例如bean A对bean B存在依赖关系,那么Spring IoC容器在调用bean A的setter方法之前,bean B必须被完全配置,这里所谓完全配置的意思就是bean将被实例化(如果不是采用提前实例化的singleton模式),相关的依赖也将被设置好,而且所有相关的lifecycle方法(如IntializingBean的init方法以及callback方法)也将被调用。

3.3.1.3. 一些例子

首先是一个用XML格式定义的Setter DI例子。相关的XML配置如下:

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean">
    <!-- setter injection using the nested <ref/> element -->
  <property name="beanOne"><ref bean="anotherExampleBean"/></property>
    <!-- setter injection using the neater 'ref' attribute -->
  <property name="beanTwo"><ref bean="yetAnotherBean"/></property>
  <property name="integerProperty" value="1"/>
</bean>
  <bean id="anotherExampleBean" class="examples.AnotherBean"/>
<bean id="yetAnotherBean" class="examples.YetAnotherBean"/>
public class ExampleBean {
      private AnotherBean beanOne;
    private YetAnotherBean beanTwo;
    private int i;
      public void setBeanOne(AnotherBean beanOne) {
        this.beanOne = beanOne;
    }
      public void setBeanTwo(YetAnotherBean beanTwo) {
        this.beanTwo = beanTwo;
    }
      public void setIntegerProperty(int i) {
        this.i = i;
    }    
}

正如你所看到的,bean类中的setter方法与xml文件中配置的属性是一一对应的。

接着是构造器注入的例子。以下是xml配置代码以及相对应的java类代码。

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean">
    <!-- constructor injection using the nested <ref/> element -->
  <constructor-arg><ref bean="anotherExampleBean"/></constructor-arg>
  
  <!-- constructor injection using the neater 'ref' attribute -->
  <constructor-arg ref="yetAnotherBean"/>
  
  <constructor-arg type="int" value="1"/>
</bean>
  <bean id="anotherExampleBean" class="examples.AnotherBean"/>
<bean id="yetAnotherBean" class="examples.YetAnotherBean"/>
public class ExampleBean {
      private AnotherBean beanOne;
    private YetAnotherBean beanTwo;
    private int i;
    
    public ExampleBean(
        AnotherBean anotherBean, YetAnotherBean yetAnotherBean, int i) {
        this.beanOne = anotherBean;
        this.beanTwo = yetAnotherBean;
        this.i = i;
    }
}

如你所见,在xml bean定义中指定的构造器参数将被用来作为传递给类ExampleBean构造器的参数。

现在来研究一个替代构造器的方法,采用静态工厂方法返回对象实例:

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean"
      factory-method="createInstance">
  <constructor-arg><ref bean="anotherExampleBean"/></constructor-arg>
  <constructor-arg><ref bean="yetAnotherBean"/></constructor-arg>
  <constructor-arg><value>1</value></constructor-arg>
</bean>
  <bean id="anotherExampleBean" class="examples.AnotherBean"/>
<bean id="yetAnotherBean" class="examples.YetAnotherBean"/>
public class ExampleBean {
      // a private constructor
    private ExampleBean(...) {
      ...
    }
    
    // a static factory method; the arguments to this method can be
    // considered the dependencies of the bean that is returned,
    // regardless of how those arguments are actually used.
    public static ExampleBean createInstance (
            AnotherBean anotherBean, YetAnotherBean yetAnotherBean, int i) {
        ExampleBean eb = new ExampleBean (...);
        // some other operations
        ...
        return eb;
    }
}

请注意,传给静态工厂方法的参数由constructor-arg元素提供,这与使用构造器注入时完全一样。而且,重要的是,工厂方法所返回的实例的类型并不一定要与包含static工厂方法的类类型一致。尽管在此例子中它的确是这样。非静态的实例工厂方法与此相同(除了使用factory-bean属性替代class属性外),因而不在此细述。

3.3.2. 构造器参数的解析

构造器参数将根据类型来进行匹配。如果bean定义中的构造器参数类型明确,那么bean定义中的参数顺序就是对应构造器参数的顺序。考虑以下的类...

package x.y;
  public class Foo {
      public Foo(Bar bar, Baz baz) {
        // ...
    }
}

这里的参数类型非常明确(当然前提是假定类BarBaz在继承层次上并无任何关系)。因此下面的配置将会很好地工作,且无须显式地指定构造器参数索引及其类型。

<beans>
    <bean name="foo" class="x.y.Foo">
        <constructor-arg>
            <bean class="x.y.Bar"/>
        </constructor-arg>
        <constructor-arg>
            <bean class="x.y.Baz"/>
        </constructor-arg>
    </bean>
</beans>

当引用的bean类型已知,则匹配没有问题(如上述的例子)。但是当使用象<value>true<value>这样的简单类型时,Spring将无法决定该值的类型,因而仅仅根据类型是无法进行匹配的。考虑以下将在下面两节使用的类:

package examples;
  public class ExampleBean {
      // No. of years to the calculate the Ultimate Answer
    private int years;
    
    // The Answer to Life, the Universe, and Everything
    private String ultimateAnswer;
      public ExampleBean(int years, String ultimateAnswer) {
        this.years = years;
        this.ultimateAnswer = ultimateAnswer;
    }
}

3.3.2.1. 构造器参数类型匹配

针对上面的这种情况,我们可以在构造器参数定义中使用type属性来显式的指定参数所对应的简单类型。例如:

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean">
  <constructor-arg type="int"><value>7500000</value></constructor-arg>
  <constructor-arg type="java.lang.String"><value>42</value></constructor-arg>
</bean>

3.3.2.2. 构造器参数的索引

通过使用index属性可以显式的指定构造器参数出现顺序。例如:

<bean id="exampleBean" class="examples.ExampleBean">
  <constructor-arg index="0" value="7500000"/>
  <constructor-arg index="1" value="42"/>
</bean>

使用index属性除了可以解决多个简单类型构造参数造成的模棱两可的问题之外,还可以用来解决两个构造参数类型相同造成的麻烦。注意:index属性值从0开始

[Tip]Tip

指定构造器参数索引是使用构造器IoC首选的方式。

3.3.3. bean属性及构造器参数详解

正如前面所提到的,bean的属性及构造器参数既可以引用容器中的其他bean,也可以是内联(inline,在spring的XML配置中使用<property/><constructor-arg/>元素定义)bean。

3.3.3.1. 直接量(基本类型、Strings类型等。)

<value/>元素通过字符串来指定属性或构造器参数的值。正如前面所提到的,JavaBean PropertyEditor将用于把字符串从java.lang.String类型转化为实际的属性或参数类型。

<bean id="myDataSource" destroy-method="close"
    class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource">
  <!-- results in a setDriverClassName(String) call -->
  <property name="driverClassName">
    <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
  </property>
  <property name="url">
    <value>jdbc:mysql://localhost:3306/mydb</value>
  </property>
  <property name="username">
    <value>root</value>
  </property>
</bean>
3.3.3.1.1. idref元素

idref元素用来将容器内其它bean的id传给<constructor-arg/><property/>元素,同时提供错误验证功能。

<bean id="theTargetBean" class="..."/>
  <bean id="theClientBean" class="...">
    <property name="targetName">
        <idref bean="theTargetBean" />
    </property>
</bean>

上述bean定义片段完全地等同于(在运行时)以下的片段:

<bean id="theTargetBean" class="..."/>
  <bean id="client" class="...">
    <property name="targetName">
        <value>theTargetBean</value>
    </property>
</bean>

第一种形式比第二种更可取的主要原因是,使用idref标记允许容器在部署时 验证所被引用的bean是否存在。而第二种方式中,传给client bean的targetName属性值并没有被验证。任何的输入错误仅在client bean实际实例化时才会被发现(可能伴随着致命的错误)。如果client bean 是prototype类型的bean,则此输入错误(及由此导致的异常)可能在容器部署很久以后才会被发现。

此外,如果被引用的bean在同一XML文件内,且bean名字就是bean id,那么可以使用local属性,此属性允许XML解析器在解析XML文件时来对引用的bean进行验证。

<property name="targetName">
   <!-- a bean with an id of 'target' must exist, else an XML exception will be thrown -->
   <idref local="theTargetBean"/>
</property>

上面的例子与在ProxyFactoryBean bean定义中使用<idref/>元素指定AOP interceptor的相同之处在于:如果使用<idref/>元素指定拦截器名字,可以避免因一时疏忽导致的拦截器ID拼写错误。

3.3.3.2. 引用其它的bean(协作者)

<constructor-arg/><property/>元素内部还可以使用ref元素。该元素用来将bean中指定属性的值设置为对容器中的另外一个bean的引用。如前所述,该引用bean将被作为依赖注入,而且在注入之前会被初始化(如果是singleton bean则已被容器初始化)。尽管都是对另外一个对象的引用,但是通过id/name指向另外一个对象却有三种不同的形式,不同的形式将决定如何处理作用域及验证。

第一种形式也是最常见的形式是通过使用ref标记指定bean属性的目标bean,通过该标签可以引用同一容器或父容器内的任何bean(无论是否在同一XML文件中)。XML 'bean'元素的值既可以是指定bean的id值也可以是其name值。

<ref bean="someBean"/>

第二种形式是使用ref的local属性指定目标bean,它可以利用XML解析器来验证所引用的bean是否存在同一文件中。local属性值必须是目标bean的id属性值。如果在同一配置文件中没有找到引用的bean,XML解析器将抛出一个例外。如果目标bean是在同一文件内,使用local方式就是最好的选择(为了尽早地发现错误)。

<ref local="someBean"/>

第三种方式是通过使用ref的parent属性来引用当前容器的父容器中的bean。parent属性值既可以是目标bean的id值,也可以是name属性值。而且目标bean必须在当前容器的父容器中。使用parent属性的主要用途是为了能引用到与当前容器中同名的父容器中的bean对象。

<ref parent="someBean"/>

3.3.3.3. 内部bean

所谓的内部bean(inner bean)是指在一个bean的<property/><constructor-arg/>元素中使用<bean/>元素定义的bean。内部bean定义不需要有id或name属性,即使指定id 或 name属性值也将会被容器忽略。

以下是个关于内部bean例子。

<bean id="outer" class="...">
  <!-- instead of using a reference to a target bean, simply define the target inline -->
  <property name="target">
    <bean class="com.mycompany.Person"> <!-- this is the inner bean -->
      <property name="name" value="Fiona Apple"/>
      <property name="age" value="25"/>
    </bean>
  </property>
</bean>

注意:内部bean中的singleton标记及idname属性将被忽略。内部bean总是匿名的且它们总是prototype模式的。同时将内部bean注入到包含该内部bean之外的bean是可能的。

3.3.3.4. 集合

通过<list/><set/><map/><props/>元素可以定义和设置与Java Collection类型对应ListSetMapProperties的值。

<bean id="moreComplexObject" class="example.ComplexObject">
  <!-- results in a setAdminEmails(java.util.Properties) call -->
  <property name="adminEmails">
    <props>
        <prop key="administrator">administrator@somecompany.org</prop>
        <prop key="support">support@somecompany.org</prop>
        <prop key="development">development@somecompany.org</prop>
    </props>
  </property>
  <!-- results in a setSomeList(java.util.List) call -->
  <property name="someList">
    <list>
        <value>a list element followed by a reference</value>
        <ref bean="myDataSource" />
    </list>
  </property>
  <!-- results in a setSomeMap(java.util.Map) call -->
  <property name="someMap">
    <map>
        <entry>
            <key>
                <value>yup an entry</value>
            </key>
            <value>just some string</value>
        </entry>
        <entry>
            <key>
                <value>yup a ref</value>
            </key>
            <ref bean="myDataSource" />
        </entry>
    </map>
  </property>
  <!-- results in a setSomeSet(java.util.Set) call -->
  <property name="someSet">
    <set>
        <value>just some string</value>
        <ref bean="myDataSource" />
    </set>
  </property>
</bean>

注意:map的key或value值,或set的value值不能是以下元素:

bean | ref | idref | list | set | map | props | value | null
3.3.3.4.1. 集合合并

从2.0开始,Spring IoC容器将支持集合的合并。这样我们可以定义parent-style和child-style的listmapsetprops元素,子集合的值从其父集合继承和覆盖而来;也就是说,父子集合元素合并后的值就是子集合中的最终结果,而且子集合中的元素值将覆盖父集全中对应的值。

请注意,关于合并的这部分利用了parent-child bean机制。此内容将在后面介绍,不熟悉父子bean的读者可参见Section 3.6, “bean的继承”

用一个例子可能是对此特性的最好描述:

<beans>
<bean id="parent" abstract="true" class="example.ComplexObject">
    <property name="adminEmails">
        <props>
            <prop key="administrator">administrator@somecompany.com</prop>
            <prop key="support">support@somecompany.com</prop>
        </props>
    </property>
</bean>
<bean id="child" parent="parent">
    <property name="adminEmails">
        <!-- the merge is specified on the *child* collection definition -->
        <props merge="true">
            <prop key="sales">sales@somecompany.com</prop>
            <prop key="support">support@somecompany.co.uk</prop>
        </props>
    </property>
</bean>
<beans>

在上面的例子中,child bean的adminEmails属性的<props/>元素上使用了merge=true属性。当child bean被容器实际解析及实例化时,其 adminEmails将与父集合的adminEmails属性进行合并。

administrator=administrator@somecompany.com
sales=sales@somecompany.com

support=support@somecompany.co.uk

注意到这里子bean的Properties集合将从父 <props/>继承所有属性元素。同时子bean的support值将覆盖父集合的相应值。

对于listmapset集合类型的合并处理都基本类似,在某个方面list元素比较特殊,这涉及到List集合本身的语义学义学,就拿维护一个有序集合中的值来说,父bean的列表内容将排在子bean列表内容的前面。 对于mapsetprops集合类型没有顺序的概念,因此作为相关的mapsetprops实现基础的集合类型在容器内部没有排序的语义

最后需要指出的一点就是,合并功能仅在Spring 2.0(及随后的版本中)可用。不同的集合类型是不能合并(如maplist是不能合并的),否则将会抛出相应的Exceptionmerge属性必须在继承的子bean中定义,而在父bean的集合属性上指定的merge属性将被忽略。

3.3.3.4.2. 强类型集合(仅适用于Java5+)

你若有幸在使用Java5(Tiger),那么你可以使用强类型集合(我自己推荐使用)。比如,声明一个只能包含String类型元素的Collection

假若使用Spring来给bean注入强类型的Collection,那就可以利用Spring的类型转换能,当向强类型Collection中添加元素前,这些元素将被转换。

用一个例子就可以更清楚的说明。考虑以下的类定义,及其相应的(XML)配置...。

public class Foo {
                
    private Map<String, Float> accounts;
    
    public void setAccounts(Map<String, Float> accounts) {
        this.accounts = accounts;
    }
  }
<beans>
    
    <bean id="foo" class="x.y.Foo">
        
        <property name="accounts">
            <map>
                <entry key="one" value="9.99"/>
                <entry key="two" value="2.75"/>
                <entry key="six" value="3.99"/>
            </map>
        </property>
      </bean>
  </beans>

foo bean的accounts属性被注入之前,通过反射,利用强类型Map<String, Float>的泛型信息,Spring的底层类型转换机制将会把各种value元素值转换为Float类型,因此字符串9.99、2.753.99就会被转换为实际的Float类型。

3.3.3.5. Nulls

<null/>用于处理null值。Spring会把属性的空参数当作空字符串处理。以下的xml片断将email属性设为空字符串

<bean class="ExampleBean">
  <property name="email"><value></value></property>
</bean>

这等同于Java代码: exampleBean.setEmail("")。 而null值则可以使用<null>元素可用来表示。例如:

<bean class="ExampleBean">
  <property name="email"><null/></property>
</bean>

上述的配置等同于Java代码:exampleBean.setEmail(null)

3.3.3.6. XML-based configuration metadata shortcuts

针对常见的value值或bean的引用,Spring提供了简化格式用于替代<value/><ref/>元素。<property/><constructor-arg/><entry/>元素都支持value属性(attribute),它可以用来替代内嵌的<value/>元素。因而,以下的代码:

<property name="myProperty">
  <value>hello</value>
</property>
<constructor-arg>
  <value>hello</value>
</constructor-arg>
<entry key="myKey">
  <value>hello</value>
</entry>

等同于:

<property name="myProperty" value="hello"/>
<constructor-arg value="hello"/>
<entry key="myKey" value="hello"/>

通常情况下,当手工编写配置文件时,你可能会偏向于使用简写形式(Spring的开发团队就是这么做的)。

<property/><constructor-arg/>支持类似的简写属性ref,它可能用来替代整个内嵌的<ref/>元素。因而,以下的代码:

<property name="myProperty">
  <ref bean="myBean">
</property>
<constructor-arg>
  <ref bean="myBean">
</constructor-arg>

等同于:

<property name="myProperty" ref="myBean"/>
<constructor-arg ref="myBean"/>

注意,尽管存在等同于<ref bean="xxx"> 元素的简写形式,但并没有<ref local="xxx">的简写形式,为了对当前xml中bean的引用,你只能使用完整的形式。

最后,map中entry元素的简写形式为key/key-refvalue /value-ref属性,因而,以下的代码:

<entry>
  <key>
    <ref bean="myKeyBean" />
  </key>
  <ref bean="myValueBean" />
</entry>

等同于:

<entry key-ref="myKeyBean" value-ref="myValueBean"/>

再次强调,只有<ref bean="xxx">元素的简写形式,没有<ref local="xxx">的简写形式。

3.3.3.7. 组合属性名称

当设置bean的组合属性时,除了最后一个属性外,只要其他属性值不为null,组合或嵌套属性名是完全合法的。例如,下面bean的定义:

<bean id="foo" class="foo.Bar">
  <property name="fred.bob.sammy" value="123" />
</bean>

foo bean有个fred属性,此属性有个 bob属性,而bob属性又有个sammy属性,最后把sammy属性设置为123。为了让此定义能工作, foofred属性及fredbob属性在bean被构造后都必须非空,否则将抛出NullPointerException异常。

3.3.4. 方法注入

在大部分情况下,容器中的bean都是singleton类型的。如果一个singleton bean要引用另外一个singleton bean,或者一个非singleton bean要引用另外一个非singleton bean时,通常情况下将一个bean定义为另一个bean的property值就可以了。不过对于具有不同生命周期的bean来说这样做就会有问题了,比如在调用一个singleton类型bean A的某个方法时,需要引用另一个非singleton(prototype)类型的bean B,对于bean A来说,容器只会创建一次,这样就没法在需要的时候每次让容器为bean A提供一个新的的bean B实例。

上述问题的一个解决办法就是放弃控制反转。通过实现BeanFactoryAware接口(见这里)让bean A能够感知bean 容器,并且在需要的时候通过使用getBean("B")方式(见这里)向容器请求一个新的bean B实例。不过该做法绝非上策,因为这样bean的代码将与Spring藕合在了一起。

于是,方法注入(method injection)Spring IoC容器这一高级功能闪亮登场了,该功能将以一种清晰的方式解决上述类似问题。

3.3.4.1. Lookup方法注入

Lookup方法注入利用了Spring IoC容器复写bean的抽象(或具体)方法的能力,从而返回指定名字的bean实例。尽管Lookup方法注入也适用于singleton bean,但是它一般用来得到一个非singleton bean实例(就象上面的那种情形)。Lookup方法注入的内部机制是Spring利用了CGLIB库在运行时生成二进制代码功能,通过动态创建Lookup方法bean的子类而达到复写Lookup方法的目的。

在客户类中将包含被注入的方法,此方法定义必须按以下形式进行定义:

protected abstract SingleShotHelper createSingleShotHelper();

如果方法不是抽象的,Spring会简单地覆盖已有的实现。在基于XML的配置元数据文件中,通过在bean定义中使用lookup-method元素来告诉Spring所要注入/覆盖的方法将要返回的实际bean。例如:

<!-- a stateful bean deployed as a prototype (non-singleton) -->
<bean id="singleShotHelper" class="..." singleton="false"/>
  <!-- myBean uses singleShotHelper -->
<bean id="myBean" class="...">
  <lookup-method name="createSingleShotHelper" bean="singleShotHelper"/>
  <property>
    ...
  </property>
</bean>

在上面的例子中,标识为myBean的bean在需要一个新的singleShotHelperbean实例时,会调用createSingleShotHelper方法。一般情况下,我们会将singleShotHelper指定为非singleton。当然也可以指定为singleton,如果是这样的话,那么每次将返回相同的singleShotHelper实例!

最后需要提到的一点就是,Lookup方法注入既可以采用构造器注入的方式(通过可选的构造器参数来指定要构造的bean),也可以采用setter方法注入的方式(通过set属性指定要构造的bean)。

3.3.4.2. 自定义方法的替代方案

比起Lookup 方法注入来,还有一种很少用到的方法注入形式,该注入能使用bean的另一个方法实现去替换自定义的方法。除非你真的需要该功能,否则可以略过本节。

当使用基于XML配置元数据文件时,可以在bean定义中使用replaced-method元素来达到用另一个方法来取代已有方法的目的。考虑下面的类,我们将覆盖computeValue方法:

public class MyValueCalculator {
    public String computeValue(String input) {
    // some real code...
  }
    // some other methods...
  }

实现org.springframework.beans.factory.support.MethodReplacer接口的类提供了新的方法定义。

/** meant to be used to override the existing computeValue
    implementation in MyValueCalculator */
public class ReplacementComputeValue implements MethodReplacer {
      public Object reimplement(Object o, Method m, Object[] args) throws Throwable {
        // get the input value, work with it, and return a computed result
        String input = (String) args[0];
        ... 
        return ...;
}

下面的bean定义中指定了将要复写的方法以及执行替换处理的bean定义:

<bean id="myValueCalculator class="x.y.z.MyValueCalculator">
  <!-- arbitrary method replacement -->
  <replaced-method name="computeValue" replacer="replacementComputeValue">
    <arg-type>String</arg-type>
  </replaced-method>
</bean>
  <bean id="replacementComputeValue" class="a.b.c.ReplacementComputeValue"/>

<replaced-method/>元素内可包含一个或多个<arg-type/>元素,这些元素用来标明被复写的方法签名。只有被复写(override)的方法存在重载(overload)的情况(同名的多个方法变体)才会使用方法签名。为了方便,参数的类型字符串可以采用全限定类名的简写。例如,下面的字符串都表示参数类型为java.lang.String

    java.lang.String
    String
    Str

因为参数个数的不同可以很容易将重载的方法区分开来,所以只要使用的参数类型字符串能匹配一个参数,那么可以采用尽可能少的字符串来减少输入。

3.3.5. 使用depends-on

多数情况下,一个bean对另一个bean的依赖最简单的做法就是将一个bean设置为另外一个bean的属性。在xml配置文件中最常见的就是使用<ref/>元素。有时候它还有另外一种变体,如果一个bean能感&#