Spring 学习笔记（4）依赖注入 DI

本篇文章主要对 Spring 框架中的核心功能之一依赖注入 (DI，Dependency Injection) 进行介绍，也是采用 理论+实战 的方式给大家阐述其中的原理以及明确需要注意的地方。

1. 依赖注入

依赖注入是实现控制反转的一种模式，主要是解决依赖性问题，它是将所依赖的传递给将使用的从属对象。我们将其拆分来看，首先说说什么是依赖，如下所示：

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class B {
    private A a; //B 类依赖 A 类
}

有两个类，即 A 类和 B 类，在 B 类中使用了 A 类对象，这时我们就说，当一个对象需要使用另一个对象的时候就产生了依赖。在之前的开发中，对于上面的情况，我们需要使用 接口引用名称 = new 实现类() 的方式，但这存在一个问题，它们之间的耦合度太高了，彼此产生了依赖，不利于功能的拓展。而当我们引入依赖注入后，就对其进行了解耦，当我们需要使用某个接口的时候，不需要知道具体的实现类。

而对于注入，就是让容器去把符合依赖关系的对象通过 bean 属性或者构造函数的方式传递给需要的对象，分为属性注入(Setter Injection)和构造器注入(Constructor Injection)。这里先介绍用 setter 的方式进行注入，构造器的方法在文章的后面会讲到。

而 Bean 的配置形式可以是基于 xml 文件的方式，也可以是基于注解的方式。具体的讲，可以通过全类名（反射）、工厂方法（静态工厂方法和实例工厂方法）、FactoryBean 的形式进行配置。

2. DI 简单案例

为了演示依赖注入这一特点，这里的步骤一共有四步，如下所示：

创建 BookDao 接口和实现类
创建 BookService 接口和实现类
在 xml 配置文件中配置 dao 和 service
测试

创建 BookDao 接口和实现类

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// BookDao.java
public interface BookDao {
	public void save();
}

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// BookDaoImpl.java
public class BookDaoImpl implements BookDao {

	@Override
	public void save() {
		System.out.println("b_di...save");
	}

}

创建 BookService 接口和实现类

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// BookService.java
public interface BookService {
	public void addBook();
}

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// BookServiceImpl.java
public class BookServiceImpl implements BookService {

	// 方式1：之前，接口 = new 实现类
	// private BookDao bookDao = new BookDaoImpl();
	
	// 方式2：接口+setter
	private BookDao bookDao;

	public void setBookDao(BookDao bookDao) {
		this.bookDao = bookDao;
	}

	@Override
	public void addBook() {
		this.bookDao.save();
	}
}

可以看到，方式 1 是之前使用的方式，这种方式需要用到具体的实现类，增加了耦合性。而方式 2 通过 接口 + setter方法 的形式进行了解耦，这样就胡需要知道具体的实现类了。

在 xml 配置文件中配置 dao 和 service

我们还是在 src 下创建 bean.xml 配置文件，文件内容如下所示：

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<?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">

	<!-- 创建service -->
	<bean id="bookServiceId" class="com.my.b_di.BookServiceImpl">
		<property name="bookDao" ref="bookDaoId"></property>
	</bean>
	
	<!-- 创建dao -->
	<bean id="bookDaoId" class="com.my.b_di.BookDaoImpl"></bean>
	
</beans>

之前说过，每创建一个实例都需要一个 <bean> 标签，也就相当于控制反转(IoC)，其中创建 service 实例相当于替代了如下代码：

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BookService bookService = new BookServiceImpl();

而创建 dao 实例也相当于进行了控制反转(IoC)，也就相当于替代了如下代码：

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BookDao bookDao = new BookDaoImpl();

而 <property> 标签中的内容就像当于进行了依赖注入(DI)，也就是相当于替换了如下代码：

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bookService.setBookDao(bookDao);

这里对子标签 <property> 进行说明，该标签用于进行属性注入，其中 name 表示 bean 的属性名，是通过BookServiceImpl.java 实现类中的 setter 方法获得的，即 bookDao，而 ref 表示另一个 bean 的 id 值的引用，在这里引用的是 dao 的 id ，即 bookDaoId 。至此，对其属性就注入完成了，我们下面编写测试类。

测试类

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// TestDI.java
@Test
public void test1() {
    String xmlPath = "com/my/b_di/beans.xml";
    ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext(xmlPath);
    BookService bookService = (BookService) applicationContext.getBean("bookServiceId");
    bookService.addBook();
}

实现方式和上一篇介绍 IoC 一样，也是先获取配置文件，然后获取 bean 并加载元数据，将其强转成 BookService 类型后调用 addBook() 方法即可，最后可以看到输出语句为 b_di...save 。

需要注意的是，getBean() 的参数是配置文件中配置 service 的 id 。因为我们要先得到 service 层，通过 service 得到 addBook() 方法，在该方法中调用 dao 的 save() 方法，从而输出 b_di...save。

这里的 ApplicationContext 代表 IoC 容器，实际上它是一个接口。在 Spring IoC 容器读取 Bean 配置 Bean 实例之前，需要对容器本身进行初始化。只有容器进行初始化后，才可以从 IoC 容器里获取 Bean 实例并使用。

Spring 提供了两种类型的 IoC 容器实现：

BeanFactory：IoC 容器的基本实现；
ApplicationContext：提供了更多的高级功能，是 BeanFactory 的子接口。

BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身；ApplicationContext 面向使用 Spring 框架的开发者，几乎所有的应用场景都会使用 ApplicationContext 而非底层的 BeanFactory。但无论使用哪种方式，其配置文件都是相同的。

ApplicationContext 主要有两个实现类：

ClassPathXmlApplicationContext：从类路径下加载配置文件。
FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统中加载配置文件。

此外，ConfigurableApplicationContext 扩展于 ApplicationContext，新增加了两个主要方法：refresh() 和 close()，让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭上下文的能力。WebApplicationContext 是专门为 WEB 应用准备的，它允许从相对于 WEB 根目录的路径中完成初始化工作。它们之间的关系如下图所示：

需要注意的是：ApplicationContext 在初始化上下文时就实例化所有单例 Bean。

在获取 Bean 的时候，除了可以使用 getBean(String) 方法之外，还可以使用 getBean(Class) 方法。如果使用后者，则需要确保当前 Bean 在 IoC 容器中是唯一的。如果不是唯一的，那么会出现如下错误：

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<?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">

    <!--配置 bean-->
    <bean id="helloWorld" class="com.example.springdemo.beans.HelloWorld" >
        <property name="name" value="Spring"></property>
        <property name="age" value="123"></property>
    </bean>

    <bean id="helloWorld2" class="com.example.springdemo.beans.HelloWorld" >
        <property name="name" value="Spring"></property>
        <property name="age" value="123"></property>
    </bean>
</beans>

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Exception in thread "main" org.springframework.beans.factory.NoUniqueBeanDefinitionException: No qualifying bean of type 'com.example.springdemo.beans.HelloWorld' available: expected single matching bean but found 2: helloWorld,helloWorld2

3. 注入的方式

setter 方法注入

如前面所提到的，使用 setter 方法注入，就是在 xml 文件中引入 property 属性，如下所示：

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<property name="name" value="Spring"></property>

构造方法注入

通过构造方法注入 Bean 的属性值或依赖对象，它保证了 Bean 实例在实例化后就可以使用。该方式通过<constructor-arg>元素里声明属性。但需要注意的是，该元素里没有 name 属性。下面通过一个示例，展示其使用方法。

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// Car.java
public class Car {
    private String brand;
    private String corp;
    private int price;
    private int maxSpeed;

    public Car(String brand, String corp, int price) {
        this.brand = brand;
        this.corp = corp;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", corp='" + corp + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", maxSpeed=" + maxSpeed +
                '}';
    }
}

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<!--通过构造方法配置 Bean 的属性-->
<bean id="car" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="Audi"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="ShangHai"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="300000"></constructor-arg>
</bean>

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public class Main {

    @Test
    public void testConstructBean() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car");
        System.out.println(car);
    }
}

输出结果如下：

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Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000, maxSpeed=0}

如果我们改造一下，再添加一个构造器，同时在 xml 文件中再配置一个 Bean，看看是什么效果。

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public class Car {
    private String brand;
    private String corp;
    private double price;
    private int maxSpeed;

    public Car(String brand, String corp, double price) {
        this.brand = brand;
        this.corp = corp;
        this.price = price;
    }

    public Car(String brand, String corp, int maxSpeed) {
        this.brand = brand;
        this.corp = corp;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", corp='" + corp + '\'' +
                ", price=" + price +
                ", maxSpeed=" + maxSpeed +
                '}';
    }
}

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<!--通过构造方法配置 Bean 的属性-->
<bean id="car" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="Audi" index="0"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="ShangHai" index="1"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="300000" index="2"></constructor-arg>
</bean>

<bean id="car2" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="BMW"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="Beijing"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="240"></constructor-arg>
</bean>

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public class Main {

    @Test
    public void testConstructBean() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car");
        System.out.println(car);

        car = (Car) context.getBean("car2");
        System.out.println(car);
    }
}

输出结果如下：

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Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000.0, maxSpeed=0}
Car{brand='BMW', corp='Beijing', price=240.0, maxSpeed=0}

可以看到，IoC 容器在给两个构造器赋值的时候，产生了歧义。我们原本想把 id=“car2” 中的 240 这个值赋值给 maxSpeed，可是现在这个值也都赋值给了 price。

这有点类似于方法的重载，我们可以通过指定参数的类型来进行赋值。如下所示：

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<!--通过构造方法配置 Bean 的属性-->
<bean id="car" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="Audi" index="0"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="ShangHai" index="1"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="300000" type="double"></constructor-arg>
</bean>

<bean id="car2" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="BMW" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="Beijing" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="240" type="int"></constructor-arg>
</bean>

输出结果如下：

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Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000.0, maxSpeed=0}
Car{brand='BMW', corp='Beijing', price=0.0, maxSpeed=240}

可以看到，输出了我们想要的结果。因此，在使用构造器注入属性值时，可以指定参数的位置和参数的类型，以区分重载的构造器。

注入的细节

可以看到，我们在 xml 中通过使用 value=“240” 的方式，将一个字符串类型的 240 赋值给了 int 类型的 maxSpeed。对于这样的字面值，即使用字符串表示的值，可以通过value元素标签或 value 属性注入。如下所示：

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<bean id="car2" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="BMW" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="Beijing" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg type="int">
		<value>240</value>
	</constructor-arg>
</bean>

基本数据类型及其封装类型、String 等类型都可以采取字面值植入的方式。如果字面值包含特殊字符，那么可以使用<![CDATA[]]>把字面值包裹起来。如下所示：

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<bean id="car2" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="BMW" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg type="java.lang.String">
		<value><![CDATA[<ShangHai^>]]></value>
	</constructor-arg>
	<constructor-arg type="int">
		<value>240</value>
	</constructor-arg>
</bean>

输出结果如下：

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Car{brand='BMW', corp='<ShangHai^>', price=0.0, maxSpeed=240}

引入其他的 Bean

组成应用程序的 Bean 经常需要相互协作，以完成应用程序的功能。要使 Bean 能够相互访问，就必须在 Bean 的配置文件中指定对 Bean 的引用。

在 Bean 的配置文件中，可以通过<ref>元素或 ref 属性为 Bean 的属性或构造器参数指定对 Bean 的引用。也可以在属性或构造器里包含 Bean 的声明，这样的 Bean 被称为内部 Bean。如下所示：

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public class Person {
    private String name;
    private int age;

    private Car car;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Car getCar() {
        return car;
    }

    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", car=" + car +
                '}';
    }
}

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<bean id="car2" class="com.example.springdemo.beans.Car">
	<constructor-arg value="BMW" type="java.lang.String"></constructor-arg>
	<constructor-arg type="java.lang.String">
		<value><![CDATA[<ShangHai^>]]></value>
	</constructor-arg>
	<constructor-arg type="int">
		<value>240</value>
	</constructor-arg>
</bean>

<bean id="person" class="com.example.springdemo.beans.Person">
	<property name="name" value="Tom"></property>
	<property name="age" value="24"></property>
	<!-- 这里引用了上面的 car2 -->
	<property name="car" ref="car2"></property>
</bean>

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public class Main {

    @Test
    public void testBeanRef() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        Person person = (Person) context.getBean("person");
        System.out.println(person);
    }
}

输出结果如下：

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Person{name='Tom', age=24, car=Car{brand='BMW', corp='<ShangHai^>', price=0.0, maxSpeed=240}}

当然，也可以写成如下形式：

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<bean id="person" class="com.example.springdemo.beans.Person">
	<property name="name" value="Tom"/>
	<property name="age" value="24"/>
	<property name="car">
		<ref bean="car2"/>
	</property>
</bean>

下面声明一个内部 Bean，内部 Bean 是不能被外部引用的。如下所示：

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<bean id="person" class="com.example.springdemo.beans.Person">
	<property name="name" value="Tom"/>
	<property name="age" value="24"/>
	<!--
	<property name="car">
		<ref bean="car2"/>
	</property>
	-->
	<property name="car">
		<bean class="com.example.springdemo.beans.Car">
			<constructor-arg value="Ford"></constructor-arg>
			<constructor-arg value="Changan"></constructor-arg>
			<constructor-arg value="200000" type="double"></constructor-arg>
		</bean>
	</property>
</bean>

输出结果如下：

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Person{name='Tom', age=24, car=Car{brand='Ford', corp='Changan', price=200000.0, maxSpeed=0}}

这里不需要在 Bean 中指定 id 了，因为内部 Bean 不能被外部使用，所以这里的 id 就没有意义了。

null 值和级联属性

可以使用专用的<null/>元素标签为 Bean 的字符串或其他对象类型的属性注入 null 值。同时，Spring 也支持级联属性的配置。

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<bean id="person2" class="com.example.springdemo.beans.Person">
	<constructor-arg value="Jerry"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="25"></constructor-arg>
	<constructor-arg><null/></constructor-arg>
</bean>

输出结果如下：

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Person{name='Jerry', age=25, car=null}

对于级联属性，如下所示：

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<bean id="person2" class="com.example.springdemo.beans.Person">
	<constructor-arg value="Jerry"></constructor-arg>
	<constructor-arg value="25"></constructor-arg>
	<constructor-arg ref="car"></constructor-arg>
	<property name="car.maxSpeed" value="250"></property>
</bean>

输出结果如下：

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Person{name='Jerry', age=25, car=Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000.0, maxSpeed=250}}

需要注意的是，属性需要先初始化后才能为级联属性赋值，否则会有异常。这是区别于 Structs2 的一点。

集合属性

在 Spring 中可以通过一组内置的 xml 标签（<list>、<set>、<map>）来配置集合属性。List 类型和数组类型的属性，可以使用<List>，Set 类型的属性需要使用<Set>。对于 Map 类型，需要使用多个<entry>作为子标签，每个条目包含一个键和一个值。

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<bean id="person3" class="com.example.springdemo.collections.Person">
	<property name="name" value="Mike"></property>
	<property name="age" value="25"></property>
	<property name="cars">
		<list>
			<ref bean="car"></ref>
			<ref bean="car2"></ref>
		</list>
	</property>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testCollectionAttributes() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        Person person = (Person) context.getBean("person3");

        System.out.println(person);
    }
}

输出结果如下：

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Person{name='Mike', age=25, cars=[Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000.0, maxSpeed=250}, Car{brand='BMW', corp='<ShangHai^>', price=0.0, maxSpeed=240}]}

对于 Map 类型的赋值，如下所示：

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public class NewPerson {
    private String name;
    private int age;

    private Map<String, Car> cars;

    public NewPerson() {
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Map<String, Car> getCars() {
        return cars;
    }

    public void setCars(Map<String, Car> cars) {
        this.cars = cars;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "NewPerson{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", cars=" + cars +
                '}';
    }
}

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<!-- 配置 Map 属性值 -->
<bean id="newPerson" class="com.example.springdemo.collections.NewPerson">
	<property name="name" value="Rose"></property>
	<property name="age" value="28"></property>
	<property name="cars">
		<map>
			<entry key="AA" value-ref="car"></entry>
			<entry key="BB" value-ref="car2"></entry>
		</map>
	</property>
</bean>

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public class Main {

    @Test
    public void testMapAttributes() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        NewPerson newPerson = (NewPerson) context.getBean("newPerson");

        System.out.println(newPerson);
    }
}

输出结果如下所示：

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NewPerson{name='Rose', age=28, cars={AA=Car{brand='Audi', corp='ShangHai', price=300000.0, maxSpeed=250}, BB=Car{brand='BMW', corp='<ShangHai^>', price=0.0, maxSpeed=240}}}

4. 自动装配

Spring IoC 容器可以自动装配 Bean，只需在<bean>的 autowire 属性里指定自动装配的模式，有以下几种方式：

byType：根据类型自动装配。如果 IoC 容器中有多个与目标 Bean 类型一致的 Bean，在这种情况下，Spring 将无法判断哪个 Bean 最适合该属性，所以不能执行自动装配。
byName：根据名称自动装配。必须将目标 Bean 的名称和属性名设置相同。
constructor：通过构造器自动装配。当 Bean 中存在多个构造器时，此方式将会很复杂，不推荐使用。

以往的实现方式：

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<bean id="address" class="com.example.springdemo.autowire.Address"
	p:city="Beijing" p:street="ChaoYang">
</bean>

<bean id="car" class="com.example.springdemo.autowire.Car"
	p:brand="Audi" p:price="400000">
</bean>

<bean id="person" class="com.example.springdemo.autowire.Person"
	p:name="Tom" p:address-ref="address" p:car-ref="car"></bean>

采用自动装配的方式：

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<bean id="person" class="com.example.springdemo.autowire.Person"
	p:name="Tom" autowire="byName">
</bean>

输出结果如下：

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Person{name='Tom', address=null, car=Car{brand='Audi', price=400000.0}}

这里使用了autowire="byName"，它会根据 Bean 的名字和当前 Bean 的 setter 风格的属性名进行自动装配。而byType根据 Bean 的类型和当前 Bean 的属性的类型进行自动装配。但是，如果 IoC 容器中有一个以上的类型匹配的 Bean，则会抛出异常。

自动装配也会存在一些缺点：

在 Bean 的配置文件中设置 autowire 属性进行自动装配时，将会装配 Bean 的所有属性。然而，如果只想装配个别属性，那么 autowire 属性就不那么灵活了；
autowire 要么根据类型自动装配，要么根据名称自动装配，两者不能兼而有之；
一般情况下，实际项目中很少用到自动装配的功能。

5. Bean 之间的关系

继承关系

Bean 之间在配置的时候，存在依赖或继承关系。下面是使用以前的方式创建两个 Bean：

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<bean id="address" class="com.example.springdemo.autowire.Address"
	p:city="Beijing" p:street="ChaoYang">
</bean>

<bean id="address2" class="com.example.springdemo.autowire.Address"
	p:city="Beijing" p:street="WangJing">
</bean>

你可以看到，两个 Bean 的 city 和 class 属性值都是一样的，为了复用属性值，我们可以使用 Bean 的 parent 属性指定当前 Bean 所继承另外一个 Bean 的配置，如下所示：

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<bean id="address" class="com.example.springdemo.autowire.Address"
	p:city="Beijing^" p:street="ChaoYang">
</bean>

<bean id="address2" p:street="WangJing" parent="address">
</bean>

需要注意的是：

Spring 允许继承 Bean 的配置，被继承的 Bean 称为父 Bean。继承这个父 Bean 的 Bean 称为子 Bean；
子 Bean 可以从父 Bean 中继承配置，包括 Bean 的属性配置；
子 Bean 也可以覆盖从父 Bean 继承过来的配置；
父 Bean 可以作为配置模板，也可以作为 Bean 实例。若只想把父 Bean 作为模板，可以设置＜bean＞的 abstract 属性为 true，这样 Spring 将不会实例化这个 Bean；
并不是＜bean＞元素里的所有属性都会被继承。比如：autowire、abstract 等；
可以忽略父 Bean 的 class 属性，让子 Bean 指定自己的类，而共享相同的属性配置。但此时 abstract 必须设为 true。

依赖关系

Spring 允许用户通过depends-on属性设定当前 Bean 的前置依赖 Bean，前置依赖的 Bean 会在当前 Bean 实例化之前创建完成。如果需要依赖于多个 Bean，则可以使用逗号、空格的方式配置 Bean 的名称。

在配置 Person 的时候，如果想实现必须有一个关联的 Car，即 Person 这个 Bean 依赖于 Car 这个 Bean，那么可以使用depends-on="car3"。在指定depends-on="car3"之后，如果car3这个 Bean 没有创建，则 IoC 在初始化的时候就会报错。如下所示：

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<!-- 
	<bean id="car3" class="com.example.springdemo.autowire.Car"
		p:brand="TOYOTA" p:price="200000">
    </bean> 
-->
<bean id="person" class="com.example.springdemo.autowire.Person"
	p:name="Tom" p:address-ref="address" depends-on="car3">
</bean>

如果没有创建car3这个 Bean，则报错如下：

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org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Error creating bean with name 'person' defined in class path resource [beans_relation.xml]: 'person' depends on missing bean 'car3'; nested exception is org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException: No bean named 'car3' available

Bean 的作用域

默认情况下，在配置文件所配置的 Bean 都是单例的。如下所示：

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<bean id="car" class="com.example.springdemo.autowire.Car">
	<property name="brand" value="Audi"></property>
	<property name="price" value="100000"></property>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testBeanScope() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_scope.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car");
        Car car2 = (Car) context.getBean("car");

        System.out.println(car == car2);
    }
}

输出结果如下：

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true

可以在 xml 文件中，配置 Bean 的 scope，如下所示：

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<bean id="car"
	class="com.example.springdemo.autowire.Car"
	scope="prototype">
	<property name="brand" value="Audi"></property>
	<property name="price" value="100000"></property>
</bean>

此时再运行测试方法，其结果就变为 false 了。这是因为每次创建的 Bean 都是原生的 Bean，即这两个 Bean 都不是单例的。

需要注意的是：默认情况下，Bean 的创建过程是单例的（singleton），即在整个容器的生命周期内只创建一个 Bean。因此当前类中的无参构造器是会执行的。而如果指定scope=prototype，那么当创建 IoC 容器的时候，无参的构造器是不会执行的。而当获取 Bean 时，每次都会执行无参的构造器。

6. IoC 容器中 Bean 的生命周期

Spring IoC 容器可以管理 Bean 的生命周期，Spring 允许在 Bean 生命周期的特定点执行定制的任务。其管理过程如下：

通过构造器或工厂方法创建 Bean 实例；
为 Bean 的属性设置值以及对其他 Bean 的引用；
调用 Bean 的初始化方法；
此时的 Bean 可以使用了；
当容器关闭时，调用 Bean 的销毁方法。
- 在 Bean 的声明里设置init-method和destroy-method属性，可以为 Bean 指定初始化和销毁方法。

代码如下所示：

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public class Car {
    private String brand;

    public Car() {
        System.out.println("Car's constructor...");
    }

    public void setBrand(String brand) {
        System.out.println("setBrand...");
        this.brand = brand;
    }

    public void init() {
        System.out.println("init...");
    }

    public void destroy() {
        System.out.println("destroy...");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                '}';
    }
}

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<bean id="car5" class="com.example.springdemo.cycle.Car"
		init-method="init"
		destroy-method="destroy">
	<property name="brand" value="Audi"/>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testBeanCycle() {
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_cycle.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car5");
        System.out.println(car);

        // 关闭 IoC 容器
        context.close();
    }
}

输出结果如下：

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Car's constructor...
setBrand...
init...
Car{brand='Audi'}
destroy...

Bean 的后置处理器

Bean 的后置处理器允许在调用初始化方法的前后，对 Bean 进行额外的处理。Bean 后置处理器对 IoC 容器里所有的 Bean 实例进行逐一处理，而非单一实例。典型的应用是：检查 Bean 属性的正确性或根据特定的标准更改 Bean 的属性。

对 Bean 的后置处理器而言，需要实现接口 BeanPostProcessor。在初始化方法被调用前后，Spring 把每个 Bean 实例分别传递给上述接口的两个方法，即：

Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)
Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)

在添加了 Bean 的后置处理器之后，Bean 的声明周期如下所示：

通过构造器或工厂方法创建 Bean 实例；
为 Bean 的属性设置值以及对其他 Bean 的引用；
将 Bean 实例传递给 Bean 后置处理器的 postProcessBeforeInitialization 方法；
调用 Bean 的初始化方法；
将 Bean 实例传递给 Bean 后置处理器的 postProcessAfterInitialization 方法
此时的 Bean 可以使用了；
当容器关闭时，调用 Bean 的销毁方法。
- 在 Bean 的声明里设置init-method和destroy-method属性，可以为 Bean 指定初始化和销毁方法。

代码如下所示：

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public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("postProcessBeforeInitialization: " + bean + ", " + beanName);
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("postProcessAfterInitialization: " + bean + ", " + beanName);
        return bean;
    }
}

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<!-- 配置 Bean 的后置处理器: 不需要配置 id，IoC 容器会自动识别它是一个 BeanPostProcessor-->
<bean class="com.example.springdemo.cycle.MyBeanPostProcessor"></bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testBeanCycle() {
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_cycle.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car5");
        System.out.println("使用 Bean: " + car);

        // 关闭 IoC 容器
        context.close();
    }
}

输出结果如下所示：

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Car's constructor...
setBrand...
postProcessBeforeInitialization: Car{brand='Audi'}, car5
init...
postProcessAfterInitialization: Car{brand='Audi'}, car5
使用 Bean: Car{brand='Audi'}
destroy...

在 MyBeanPostProcessor 类中，postProcessBeforeInitialization 方法和 postProcessAfterInitialization 方法中的 bean 表示 Bean 实例本身；beanName 表示在 IoC 容器中配置的 Bean 的名字，也就是 id；方法的返回值实际上返回给用户的那个 Bean。因此，可以在其返回之前，修改返回的 Bean，甚至返回一个新的 Bean。

7. 配置 Bean 的方式

静态工厂方法

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public class Car {
    private String brand;
    private double price;

    public Car() {
        System.out.println("Car's constructor...");
    }

    public Car(String brand, double price) {
        this.brand = brand;
        this.price = price;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        System.out.println("setBrand...");
        this.brand = brand;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

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/**
 * 静态工厂方法：直接调用某一个类的静态方法就可以返回 Bean 的实例
 */
public class StaticCarFactory {

    private static Map<String, Car> cars = new HashMap<>();

    static {
        cars.put("Audi", new Car("Audi", 300000));
        cars.put("Ford", new Car("Ford", 200000));
    }

    /**
     * 静态工厂方法
     *
     * @param name
     * @return
     */
    public static Car getCar(String name) {
        return cars.get(name);
    }
}

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 <!-- 通过静态工厂方法配置 Bean，注意不是配置静态工厂方法实例，而是配置 Bean 实例 -->
<bean id="car1" class="com.example.springdemo.factory.StaticCarFactory"
		factory-method="getCar">
	<constructor-arg value="Audi"></constructor-arg>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testStaticFactory() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_factory.xml");
        Car car1 = (Car) context.getBean("car1");
        System.out.println(car1);
    }
}

输出结果如下：

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Car{brand='Audi', price=300000.0}

需要注意的是，xml 中的 class 属性需要指向静态工厂方法的全类名；factory-method 需要指向静态工厂方法的名字。如果工厂方法需要传入参数，则使用 constructor-arg 配置参数。

实例工厂方法

代码如下所示：

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/**
 * 实例工厂方法：先需要创建工厂本身，再调用工厂的实例方法来返回 Bean 的实例
 */
public class InstanceCarFactory {
    private Map<String, Car> cars = null;

    public InstanceCarFactory() {
        cars = new HashMap<>();
        cars.put("Audi", new Car("Audi", 400000));
        cars.put("Ford", new Car("Ford", 500000));
    }

    public Car getCar(String brand) {
        return cars.get(brand);
    }
}

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<!-- 配置工厂的实例 -->
<bean id="carFactory" class="com.example.springdemo.factory.InstanceCarFactory"></bean>

<!-- 通过实例工厂方法来配置 Bean -->
<bean id="car2" factory-bean="carFactory" factory-method="getCar">
	<constructor-arg value="Ford"></constructor-arg>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testInstanceFactory() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_factory.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car2");
        System.out.println(car);
    }
}

输出结果如下：

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Car{brand='Ford', price=500000.0}

需要注意的是，factory-bean 需要指向实例工厂方法的 Bean。

FactoryBean

代码如下：

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public class CarFactoryBean implements FactoryBean<Car> {
    private String brand;

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    /**
     * 返回 Bean 的对象
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public Car getObject() throws Exception {
        return new Car(brand, 500000);
    }

    /**
     * 返回 Bean 的类型
     *
     * @return
     */
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return Car.class;
    }

    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return true;
    }
}

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<bean id="car" class="com.example.springdemo.factoryBean.CarFactoryBean">
	<property name="brand" value="BMW"></property>
</bean>

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public class Main {
    @Test
    public void testFactoryBean() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_factoryBean.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car");

        System.out.println(car);
    }
}

输出结果如下：

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Car{brand='BMW', price=500000.0}

如果想要自定义一个 xxxFactoryBean，则需要实现 FactoryBean 接口。在 xml 文件中，通过 FactoryBean 来配置 Bean 实例。其中，class 指向 FactoryBean 的全类名，property 用于配置 FactoryBean 的属性，但实际返回的实例是 FactoryBean 中 getObject() 方法所返回的实例。

8. 基于注解的方式配置 Bean

如果想要将一个 Bean 加上注解，然后放到 IoC 容器的话，则需要用到组件扫描（Component scanning）的功能。Spring 能够从 classpath 下自动扫描，侦测和实例化具有特定注解的组件。这些组件包括：

@Component：基本注解，标识了一个受 Spring 管理的组件；
@Repository：标识持久层组件；
@Service：标识业务层组件；
@Controller：标识表现层组件。

对于扫描到的组件，Spring 有默认的命名策略。它会使用非限定类名的第一个小写字母。也可以在注解中通过 value 属性值来标识组件的名称。

在组件类上使用了特定的注解之后，还需要在 Spring 的配置文件中声明<context:component-scan>，其中：

base-package 属性指定一个需要扫描的基类包，Spring 容器将会扫描这个基类包中的类及其子包中的所有类。
当需要扫描多个包时，可以使用逗号分隔。
如果希望扫描特定的类而非基类包下的所有类，可以使用 resource-pattern 属性过滤特定的类。
<context:include-filter>：表示子节点想要包含的目标类。
<context:exclude-filter>：表示子节点想要排除在外的目标类。
<context:component-scan>下可以拥有若干个<context:include-filter>和<context:exclude-filter>。

代码如下所示：

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package com.example.springdemo.annotation;

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class TestObject {
}

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package com.example.springdemo.annotation.service;

import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    public void add() {
        System.out.println("UserService add()...");
    }
}

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package com.example.springdemo.annotation.repository;

public interface UserRepository {
    void save();
}

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package com.example.springdemo.annotation.repository;

import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository("userRepository")
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {
    @Override
    public void save() {
        System.out.println("UserRepository save()...");
    }
}

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.2.xsd">

    <context:component-scan base-package="com.example.springdemo.annotation"/>
</beans>

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public class Main {
    @Test
    public void testAnnotation() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_annotation.xml");

        TestObject to = (TestObject) context.getBean("testObject");
        System.out.println(to);

        UserController userController = (UserController) context.getBean("userController");
        System.out.println(userController);

        UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
        System.out.println(userService);

        UserRepository userRepository = (UserRepository) context.getBean("userRepository");
        System.out.println(userRepository);
    }
}

输出结果如下：

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com.example.springdemo.annotation.TestObject@47af7f3d
com.example.springdemo.annotation.controller.UserController@7c729a55
com.example.springdemo.annotation.service.UserService@3bb9a3ff
com.example.springdemo.annotation.repository.UserRepositoryImpl@661972b0

此外，可以通过 resource-pattern 指定扫描的资源，如下所示：

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<context:component-scan base-package="com.example.springdemo.annotation"
	resource-pattern="repository/*.class"></context:component-scan>

context:exclude-filter 的使用：

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<context:component-scan base-package="com.example.springdemo.annotation">
        <context:exclude-filter type="annotation" expression="org.springframework.stereotype.Repository"/>
</context:component-scan>

需要注意的是，expression 中需要填写的是某个注解的包名。

context:include-filter 的使用：

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<context:component-scan base-package="com.example.springdemo.annotation"
                            use-default-filters="false">
	<context:include-filter type="annotation" expression="org.springframework.stereotype.Repository"/>
</context:component-scan>

需要说明的是，当使用 context:include-filter 时，需要指定use-default-filters="false"，只有这样才能仅扫描到所包含的组件。

此外，在开发中使用最多的就是组件装配。<context:component-scan>元素会自动注册 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 实例，该实例可以自动装配具有 @Autowired、@Resource、@Inject 的注解属性。如下所示：

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@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    public void execute() {
        System.out.println("UserController execute()...");
        userService.add();
    }
}

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@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    public void add() {
        System.out.println("UserService add()...");
        userRepository.save();
    }
}

输出结果如下：

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com.example.springdemo.annotation.controller.UserController@6b81ce95
UserController execute()...
UserService add()...
UserRepository save()...

这个 @Autowired 注解会自动装配具有兼容类型的单个 Bena 属性。它可以作用于构造器、普通字段、具有参数的方法上面。

默认情况下，所有使用 @Autowired 注解的属性都需要被设置。当 Spring 找不到匹配的 Bean 装配属性时，则会抛出异常。如果某一属性允许不被设置，可以通过设置 @Autowired 注解的 required 属性为 false。

默认情况下，当 IoC 容器里存在多个类型兼容的 Bean 时，通过类型的自动装配将无法工作。此时可以在 @Qualifier 注解里提供 Bean 的名称。Spring 允许对方法的入参标注 @Qualifiter，以指定注入 Bean 的名称。

如果我们在 UserRepositoryImpl 类中引用了一个没有被设置为 Bean 的 TestObject 类时，那么此时会抛出如下异常：

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public class TestObject {

}

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@Repository("userRepository")
public class UserRepositoryImpl implements UserRepository {

    @Autowired
    private TestObject testObject;

    @Override
    public void save() {
        System.out.println("UserRepository save()...");
        System.out.println(testObject);
    }
}

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No qualifying bean of type 'com.example.springdemo.annotation.TestObject' available: expected at least 1 bean which qualifies as autowire candidate. Dependency annotations: {@org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired(required=true)}

此时，可以在 TestObject 的 @Autowired 注解上添加 required = false，那么程序运行后，testObject 的值就为 null。

9. 泛型依赖注入

Spring 4.x 中可以为子类注入子类对应的泛型类型的成员变量的引用。如下所示：

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public class User {
}

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public class BaseRepository<T> {
}

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public class BaseService<T> {

    @Autowired
    protected BaseRepository<T> repository;

    public void add() {
        System.out.println("add()...");
        System.out.println(repository);
    }
}

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@Repository
public class UserRepository extends BaseRepository<User> {
}

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@Service
public class UserService extends BaseService<User>{
}

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.2.xsd">

    <context:component-scan base-package="com.example.springdemo.generic.di"/>
</beans>

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans_generic_di.xml");
        UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");

        userService.add();
    }
}

输出结果如下所示：

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add()...
com.example.springdemo.generic.di.UserRepository@23f7d05d

Contents

1. 依赖注入

2. DI 简单案例

创建 BookDao 接口和实现类

创建 BookService 接口和实现类

在 xml 配置文件中配置 dao 和 service

测试类

3. 注入的方式

setter 方法注入

构造方法注入

注入的细节

引入其他的 Bean

null 值和级联属性

集合属性

4. 自动装配

5. Bean 之间的关系

继承关系

依赖关系

Bean 的作用域

6. IoC 容器中 Bean 的生命周期

Bean 的后置处理器

7. 配置 Bean 的方式

静态工厂方法

实例工厂方法

FactoryBean

8. 基于注解的方式配置 Bean

9. 泛型依赖注入