目录

Java开发为什么要用IoC和AOP

Java开发用IoC和AOP的原因:IoC将对象的创建和管理交给容器来完成,减轻了开发者的负担,提高了代码的可读性和可维护性。AOP相对于传统的OOP(Object-Oriented Programming,面向对象编程)方法,它可以更方便地处理像日志记录、事务管理、安全控制等系统级别的问题。

一、Java开发用IoC和AOP的原因

IoC是一种通过将组件的依赖关系从代码中移除来简化应用程序开发和维护的技术。它将对象的创建和管理交给容器来完成,减轻了开发者的负担,提高了代码的可读性和可维护性。在Java开发中,使用Spring框架可以实现IoC,从而更加优雅地处理对象之间的依赖关系。

AOP则是一种针对横切关注点进行模块化的技术。相对于传统的OOP(Object-Oriented Programming,面向对象编程)方法,它可以更方便地处理像日志记录、事务管理、安全控制等系统级别的问题。在Java开发中,使用AspectJ框架可以实现AOP,从而更好地解决系统级别的问题。

二、IoC(Inversion of Control)

1、概念

控制反转(Inversion of Control,缩写为IoC),是面向对象编程中的一种设计原则,可以用来减低计算机代码之间的耦合度。其中最常见的方式叫做依赖注入(Dependency Injection,简称DI),还有一种方式叫“依赖查找”(Dependency Lookup)。通过控制反转,对象在被创建的时候,由一个调控系统内所有对象的外界实体将其所依赖的对象的引用传递给它。也可以说,依赖被注入到对象中。

2、起源

早在2004年,Martin Fowler就提出了“哪些方面的控制被反转了?”这个问题。他总结出是依赖对象的获得被反转了,因为大多数应用程序都是由两个或是更多的类通过彼此的合作来实现企业逻辑,这使得每个对象都需要获取与其合作的对象(也就是它所依赖的对象)的引用。如果这个获取过程要靠自身实现,那么这将导致代码高度耦合并且难以维护和调试。

3、技术描述

Class A中用到了Class B的对象b,一般情况下,需要在A的代码中显式的new一个B的对象。采用依赖注入技术之后,A的代码只需要定义一个私有的B对象,不需要直接new来获得这个对象,而是通过相关的容器控制程序来将B对象在外部new出来并注入到A类里的引用中。而具体获取的方法、对象被获取时的状态由配置文件(如XML)来指定。

4、设计模式

IoC可以认为是一种全新的设计模式,但是理论和时间成熟相对较晚,并没有包含在GoF中。

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(); 这样一来,耦合关系就产生了,如:

classA
{
    AInterface a;
 
    A(){}
     
    AMethod()//一个方法
    {
        a = new AInterfaceImp();
    }
}

Class A与AInterfaceImp就是依赖关系,如果想使用AInterface的另外一个实现就需要更改代码了。当然我们可以建立一个Factory来根据条件生成想要的AInterface的具体实现,即:

InterfaceImplFactory
{
   AInterface create(Object condition)
   {
      if(condition == condA)
      {
          return new AInterfaceImpA();
      }
      else if(condition == condB)
      {
          return new AInterfaceImpB();
      }
      else
      {
          return new AInterfaceImp();
      }
    }
}

表面上是在一定程度上缓解了以上问题,但实质上这种代码耦合并没有改变。通过IoC模式可以彻底解决这种耦合,它把耦合从代码中移出去,放到统一的XML 文件中,通过一个容器在需要的时候把这个依赖关系形成,即把需要的接口实现注入到需要它的类中,这可能就是“依赖注入”说法的来源了。

IoC模式,系统中通过引入实现了IoC模式的IoC容器,即可由IoC容器来管理对象的生命周期、依赖关系等,从而使得应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分离。其中一个特点就是通过文本的配置文件进行应用程序组件间相互关系的配置,而不用重新修改并编译具体的代码。

当前比较知名的IoC容器有:Pico Container、Avalon 、Spring、JBoss、HiveMind、EJB等。在上面的几个IoC容器中,轻量级的有Pico Container、Avalon、Spring、HiveMind等,超重量级的有EJB,而半轻半重的有容器有JBoss,Jdon等。

可以把IoC模式看作工厂模式的升华,把IoC容器看作是一个大工厂,只不过这个大工厂里要生成的对象都是在XML文件中给出定义的。利用Java的“反射”编程,根据XML中给出的类定义生成相应的对象。从实现来看,以前在工厂模式里写死了的对象,IoC模式改为配置XML文件,这就把工厂和要生成的对象两者隔离,极大提高了灵活性和可维护性。

IoC中最基本的Java技术就是“反射”编程。通俗的说,反射就是根据给出的类名(字符串)来生成对象。这种编程方式可以让应用在运行时才动态决定生成哪一种对象。反射的应用是很广泛的,像Hibernate、Spring中都是用“反射”做为最基本的技术手段。

在过去,反射编程方式相对于正常的对象生成方式要慢10几倍,这也许也是当时为什么反射技术没有普遍应用开来的原因。但经SUN改良优化后,反射方式生成对象和通常对象生成方式,速度已经相差不大了(但依然有一倍以上的差距)。

三、AOP(Aspect Oriented Programming)

1、概念

在软件业,AOP为Aspect Oriented Programming的缩写,意为:面向切面编程,通过预编译方式和运行期间动态代理实现程序功能的统一维护的一种技术。AOP是OOP的延续,是软件开发中的一个热点,也是Spring框架中的一个重要内容,是函数式编程的一种衍生范型。利用AOP可以对业务逻辑的各个部分进行隔离,从而使得业务逻辑各部分之间的耦合度降低,提高程序的可重用性,同时提高了开发的效率。

2、AOP与OOP的区别与联系

区别

AOP、OOP在字面上虽然非常类似,但却是面向不同领域的两种设计思想。OOP(面向对象编程)针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装,以获得更加清晰高效的逻辑单元划分。

而AOP则是针对业务处理过程中的切面进行提取,它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段,以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。这两种设计思想在目标上有着本质的差异。

上面的陈述可能过于理论化,举个简单的例子,对于“雇员”这样一个业务实体进行封装,自然是OOP/OOD的任务,我们可以为其建立一个“Employee”类,并将“雇员”相关的属性和行为封装其中。而用AOP设计思想对“雇员”进行封装将无从谈起。同样,对于“权限检查”这一动作片断进行划分,则是AOP的目标领域。而通过OOD/OOP对一个动作进行封装,则有点不伦不类。换而言之,OOD/OOP面向名词领域,AOP面向动词领域。

联系

很多人在初次接触 AOP 的时候可能会说,AOP 能做到的,一个定义良好的 OOP 的接口也一样能够做到,我想这个观点是值得商榷的。AOP和定义良好的 OOP 的接口可以说都是用来解决并且实现需求中的横切问题的方法。但是对于 OOP 中的接口来说,它仍然需要我们在相应的模块中去调用该接口中相关的方法,这是 OOP 所无法避免的,并且一旦接口不得不进行修改的时候,所有事情会变得一团糟;AOP 则不会这样,你只需要修改相应的 Aspect,再重新编织(weave)即可。 当然,AOP 也绝对不会代替 OOP。核心的需求仍然会由 OOP 来加以实现,而 AOP 将会和 OOP 整合起来,以此之长,补彼之短。

3、应用举例

假设在一个应用系统中,有一个共享的数据必须被并发同时访问,首先,将这个数据封装在数据对象中,称为Data Class,同时,将有多个访问类,专门用于在同一时刻访问这同一个数据对象。

为了完成上述并发访问同一资源的功能,需要引入锁Lock的概念,也就是说,某个时刻,当有一个访问类访问这个数据对象时,这个数据对象必须上锁Locked,用完后就立即解锁unLocked,再供其它访问类访问。使用传统的编程习惯,我们会创建一个抽象类,所有的访问类继承这个抽象父类,如下:

abstract class Worker {
    abstract void locked();
    abstract void accessDataObject();
    abstract void unlocked();
}

accessDataObject()方法需要有“锁”状态之类的相关代码。Java只提供了单继承,因此具体访问类只能继承这个父类,如果具体访问类还要继承其它父类,比如另外一个如Worker的父类,将无法方便实现。重用被打折扣,具体访问类因为也包含“锁”状态之类的相关代码,只能被重用在相关有“锁”的场合,重用范围很窄。

仔细研究这个应用的“锁”,它其实有下列特性:“锁”功能不是具体访问类的首要或主要功能,访问类主要功能是访问数据对象,例如读取数据或更改动作。“锁”功能其实是这个系统的一个纵向切面,涉及许多类、许多类的方法。因此,一个新的程序结构应该是关注系统的纵向切面,例如这个应用的“锁”功能,这个新的程序结构就是aspect(方面)。

在这个应用中,“锁”方面(aspect)应该有以下职责:提供一些必备的功能,对被访问对象实现加锁或解锁功能。以保证所有在修改数据对象的操作之前能够调用lock()加锁,在它使用完成后,调用unlock()解锁。

延伸阅读1:Spring框架是什么

Spring 是一个开源框架,是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构,分层架构允许您选择使用哪一个组件,同时为 J2EE 应用程序开发提供集成的框架。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。任何 Java 应用都可以从 Spring 中受益。Spring 的核心是控制反转(IoC)和面向切面(AOP)。简单来说,Spring 是一个分层的 JavaSE/EE full-stack(一站式)轻量级开源框架。