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反向控制原理和面向切面編程在Spring的應(yīng)用

開發(fā) 后端
本文介紹反向控制原理和面向切面編程在Spring的應(yīng)用,包括Spring IoC 1.1 反向控制原理和IoC在Spring中的實(shí)現(xiàn)。

在J2EE的整個(gè)發(fā)展歷程中,現(xiàn)在正是一個(gè)非常時(shí)刻。從很多方面來說,J2EE都是一個(gè)偉大的成功:它成功地在從前沒有標(biāo)準(zhǔn)的地方建立了標(biāo)準(zhǔn);大大提升了企業(yè)級(jí)軟件的開放程度,并且得到了整個(gè)行業(yè)和開發(fā)者的廣泛認(rèn)可。然而,J2EE在一些方面已經(jīng)開始捉襟見肘。J2EE應(yīng)用開發(fā)的成本通常很高。J2EE應(yīng)用項(xiàng)目至少和從前的非J2EE項(xiàng)目一樣容易失敗——如果不是更容易失敗的話。這樣的失敗率高得讓人難以接受。在這樣的失敗率之下,軟件開發(fā)幾乎變成了碰運(yùn)氣。而在J2EE遭遇失敗的場景中,EJB通常都扮演著重要的角色。因此,J2EE社群不斷地向著更簡單的解決方案、更少使用EJB的方向發(fā)展[1]。然而,每個(gè)應(yīng)用程序都需要一些基礎(chǔ)設(shè)施,拒絕使用EJB并不意味著拒絕EJB所采用的基礎(chǔ)設(shè)施解決方案。那么,如何利用現(xiàn)有的框架來提供這些基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)呢,伴隨著這個(gè)問題的提出,一個(gè)輕量級(jí)的J2EE解決方案出現(xiàn)了,這就是Spring Framework。

Spring是為簡化企業(yè)級(jí)系統(tǒng)開發(fā)而誕生的,Spring框架為J2EE應(yīng)用常見的問題提供了簡單、有效的解決方案,使用Spring,你可以用簡單的POJO(Plain Old Java Object)來實(shí)現(xiàn)那些以前只有EJB才能實(shí)現(xiàn)的功能。這樣不只是能簡化服務(wù)器端開發(fā),任何Java系統(tǒng)開發(fā)都能從Spring的簡單、可測試和松耦合特征中受益。可以簡單的說,Spring是一個(gè)輕量級(jí)的反向控制(IoC)和面向切面編程(AOP)容器框架[3]。Spring IoC,借助于依賴注入設(shè)計(jì)模式,使得開發(fā)者不用理會(huì)對(duì)象自身的生命周期及其關(guān)系,而且能夠改善開發(fā)者對(duì)J2EE模式的使用;Spring AOP,借助于Spring實(shí)現(xiàn)的攔截器,開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)以聲明的方式使用企業(yè)級(jí)服務(wù),比如安全性服務(wù)、事務(wù)服務(wù)等。Spring IoC和 Spring ; AOP組合,一起形成了Spring,這樣一個(gè)有機(jī)整體,使得構(gòu)建輕量級(jí)的J2EE架構(gòu)成為可能,而且事實(shí)證明,非常有效。沒有Spring IoC的Spring AOP是不完善的,沒有Spring AOP的Spring IoC是不健壯的。本文是以Spring架構(gòu)的成功的實(shí)際商務(wù)系統(tǒng)項(xiàng)目為背景,闡述了反向控制原理和面向切面的編程技術(shù)在Spring框架中的應(yīng)用,同時(shí)抽取適量代碼示意具體應(yīng)用,并和傳統(tǒng)開發(fā)模式進(jìn)行對(duì)比,展示了Spring framework的簡單,高效,可維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

Spring IoC 1.1 反向控制原理

反向控制是Spring框架的核心。但是,反向控制是什么意思?到底控制的什么方面被反向了呢?2004年美國專家Martin Fowler發(fā)表了一篇論文《Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern》闡述了這個(gè)問題,他總結(jié)說是獲得依賴對(duì)象的方式反向了,根據(jù)這個(gè)啟示,他還為反向控制提出了一個(gè)更貼切的名字:Dependency Injection(DI 依賴注入)。

通常,應(yīng)用代碼需要告知容器或框架,讓它們找到自身所需要的類,然后再由應(yīng)用代碼創(chuàng)建待使用的對(duì)象實(shí)例。因此,應(yīng)用代碼在使用實(shí)例之前,需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象實(shí)例。然而,IoC模式中,創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例的任務(wù)交給IoC容器或框架(實(shí)現(xiàn)了IoC設(shè)計(jì)模式的框架也被稱為IoC容器),使得應(yīng)用代碼只需要直接使用實(shí)例,這就是IoC。相對(duì)IoC 而言,“依賴注入”的確更加準(zhǔn)確的描述了這種設(shè)計(jì)理念。所謂依賴注入,即組件之間的依賴關(guān)系由容器在運(yùn)行期決定,形象的來說,即由容器動(dòng)態(tài)的將某種依賴關(guān)系注入到組件之中。

IoC在Spring中的實(shí)現(xiàn)

任何重要的系統(tǒng)都需要至少兩個(gè)相互合作的類來完成業(yè)務(wù)邏輯。通常,每個(gè)對(duì)象都要自己負(fù)責(zé)得到它的合作(依賴)對(duì)象。你會(huì)發(fā)現(xiàn),這樣會(huì)導(dǎo)致代碼耦合度高而且難于測試。使用IoC,對(duì)象的依賴都是在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)由負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個(gè)對(duì)象的外部實(shí)體提供的,這樣使軟件組件松散連接成為可能。下面示意了Spring IoC 應(yīng)用,步驟如下:

(1)定義Action接口,并為其定義一個(gè)execute方法,以完成目標(biāo)邏輯。多年前,GoF在《Design Pattern:Elements of Reusable Object-Oriented Software》一書中提出“Programming to an Interface,not an implementation”的原則,這里首先將業(yè)務(wù)對(duì)象抽象成接口,正是為了實(shí)施這個(gè)原則。

(2)類UpperAction實(shí)現(xiàn)Action接口,在此類中,定義一個(gè)String型的域message,并提供相應(yīng)的setter和getter方法,實(shí)現(xiàn)的execute方法如下:

  1. public String execute (String str) {  
  2.  return (getMessage () + str).toUpperCase () ;  
  3. }  

(3)編寫Spring配置文件(bean.xml)

  1. <beans>  
  2. <bean id="TheAction" class="net.chen.spring.qs.UpperAction">  
  3. <property name="message">  
  4. <value>HeLLo</value>  
  5. </property>  
  6. </bean>  
  7. </beans>  

(4)測試代碼

  1. public void testQuickStart () {  
  2.  ApplicationContext ctx=new 
  3.  FileSystemXmlApplicationContext ("bean.xml");  
  4.  Action a= (Action) ctx.getBean ("TheAction");  
  5.  System.out.println (a. execute ("Rod Johnson"));  
  6. }  

上面的測試代碼中,我們根據(jù)"bean.xml"創(chuàng)建了一個(gè)ApplicationContext實(shí)例,并從此實(shí)例中獲取我們所需的Action實(shí)現(xiàn),運(yùn)行測試代碼,我們看到控制臺(tái)輸出:HELLO ROD JOHNSON

仔細(xì)觀察一下上面的代碼,可以看到:

(1)我們的組件并不需要實(shí)現(xiàn)框架指定的接口,因此可以輕松的將組件從Spring中脫離,甚至不需要任何修改,這在基于EJB框架實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中是難以想象的。

(2)組件間的依賴關(guān)系減少,極大改善了代碼的可重用性。Spring的依賴注入機(jī)制,可以在運(yùn)行期為組件配置所需資源,而無需在編寫組件代碼時(shí)就加以指定,從而在相當(dāng)程度上降低了組件之間的耦合。

Spring給我們帶來了如此這般的好處,那么,反過來,讓我們試想一下,如果不使用Spring框架,回到我們傳統(tǒng)的編碼模式,情況會(huì)是怎樣呢?

首先,我們必須編寫一個(gè)配置文件讀取類,以實(shí)現(xiàn)Message屬性的可配置化。

其次,得有一個(gè)Factory模式的實(shí)現(xiàn),并結(jié)合配置文件的讀寫完成Action的動(dòng)態(tài)加載。于是,我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)ActionFactory來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能:

  1. public class ActionFactory {  
  2. public static Action getAction (String actionName) {Properties pro = new                                                                   Properties ();  
  3.  try {  
  4.   pro.load (new FileInputStream ("config.properties"));  
  5.   String actionImplName =(String)pro.get(actionName);  
  6.   String actionMessage =(String) pro.get (actionName+"_msg");  
  7.   Object obj =Class.forName (actionImplName).newInstance ();  
  8.   BeanUtils.setProperty(obj,"message",actionMessage);  
  9.   return (Action) obj;  
  10.  } catch (FileNotFoundException e) {  
  11.   ……  
  12.  }  
  13. }  

配置文件則采用properties文件形式如下所示:

TheAction=net.chen.spring.qs.UpperAction
TheAction_msg=HeLLo

測試代碼也作相應(yīng)修改?,F(xiàn)在不論實(shí)現(xiàn)的好壞,總之通過上面新增的多行代碼,終于實(shí)現(xiàn)了類似的功能。如果現(xiàn)在有了一個(gè)新的需求,這樣這個(gè)ActionFactory每次都新建一個(gè)類的實(shí)例,顯然這對(duì)系統(tǒng)性能不利,考慮到我們的兩個(gè)Action都是線程安全的,修改一下ActionFactory,保持系統(tǒng)中只有一個(gè)Action實(shí)例供其它線程調(diào)用。另外Action對(duì)象創(chuàng)建后,需要做一些初始化工作。修改一下 ActionFactory,使其在創(chuàng)建Action實(shí)例之后,隨即就調(diào)用Action.init方法執(zhí)行初始化。Action的處理這樣就差不多了。下面我們來看看另外一個(gè)Factory

往往這些系統(tǒng)開發(fā)中最常見的需求,會(huì)導(dǎo)致我們的代碼迅速膨脹,而Spring IoC的出現(xiàn),則大大緩解了這樣的窘境。通過以上實(shí)例,可以看出,Spring IoC為我們提供了如下幾方面的優(yōu)勢:

(1)應(yīng)用組件不需要在運(yùn)行時(shí)尋找其協(xié)作者,因此更易于開發(fā)和編寫應(yīng)用;

(2)由于借助于IoC容器管理組件的依賴關(guān)系,使得應(yīng)用的單元測試和集成測試更利于展開;

(3)通常,在借助于IoC容器關(guān)系業(yè)務(wù)對(duì)象的前提下,很少需要使用具體IoC容器提供的API,這使得集成現(xiàn)有的遺留應(yīng)用成為可能。

因此,通過使用IoC能夠降低組件之間的耦合度,最終,能夠提高類的重用性,利于測試,而且更利于整個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)集成和配置。

【編輯推薦】

  1. Spring控制反轉(zhuǎn)(IoC)容器
  2. Spring is coming
  3. 在Spring中進(jìn)行集成測試
  4. Spring中的TopLink ServerSession
  5. Spring聲明式事務(wù)
責(zé)任編輯:佚名 來源: 中國IT實(shí)驗(yàn)室
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