IoC、DI 与 Spring 核心

第 2 章 · IoC、依赖注入与 Spring 核心

本章目标：理解 控制反转（IoC） 与 依赖注入（DI）；熟练使用 @Component、@Service、@Repository、@Autowired 与构造器注入；编写 @Configuration 配置类与 @Bean；用 @EnableConfigurationProperties 绑定 application.yml；能对照 Django 的「模块导入 + settings 单例」说明 Spring 容器如何管理对象生命周期；在 shop-spring-demo 中实现可测试的商品目录服务层。

学时建议：4～5 小时（含 2 小时跟练）

前置：完成 spring-boot-web ch01 与 java-dev（OOP、接口、异常、单元测试基础）。

2.1 场景说明：从硬编码到可注入的服务

ch01 的 HealthController 直接返回 Map。现在要引入商品目录服务 ProductCatalogService，供 ch03 的 Controller 调用。若像下面这样写：

public class ProductController {
    private ProductCatalogService service = new ProductCatalogService(); // 紧耦合
}

则难以单元测试、难以切换实现（内存 / 数据库 / Mock）。Spring 的 IoC 容器负责创建对象并注入依赖，类似 Django 中通过 settings 配置 backend、通过 AppConfig 注册组件——但 Spring 更显式、可测试性更强。

说明：本章示例域名、数据均为教学虚构，不涉及真实业务系统。

2.2 IoC 与 DI 核心概念

2.2.1 术语对照

2.2.2 与 Django 对照（概念级）

Django 更偏「导入即单例」；Spring 强制通过容器管理生命周期，更利于大型 Java 项目。

2.2.3 请求链路中的 Bean（预览）

HTTP 请求
    → DispatcherServlet（框架 Bean）
    → ProductController（@RestController Bean）
    → ProductCatalogService（@Service Bean）
    → （ch05）ProductRepository（@Repository Bean）

2.3 分层注解（Stereotype）

四者本质都是 @Component 的特化，便于分层阅读。

2.3.1 商品服务接口与实现

catalog/ProductCatalogService.java：

package com.example.shop.catalog;

import java.util.List;

public interface ProductCatalogService {
    List<ProductDto> listFeatured(int limit);
}

catalog/ProductDto.java（简单 DTO，后续章节再扩展）：

package com.example.shop.catalog;

import java.math.BigDecimal;

public record ProductDto(Long id, String sku, String name, BigDecimal price) {}

catalog/InMemoryProductCatalogService.java：

package com.example.shop.catalog;

import org.springframework.stereotype.Service;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.List;

@Service
public class InMemoryProductCatalogService implements ProductCatalogService {

    private static final List<ProductDto> SAMPLE = List.of(
            new ProductDto(1L, "SKU-001", "示例商品 A", new BigDecimal("99.00")),
            new ProductDto(2L, "SKU-002", "示例商品 B", new BigDecimal("199.50"))
    );

    @Override
    public List<ProductDto> listFeatured(int limit) {
        return SAMPLE.stream().limit(Math.max(limit, 0)).toList();
    }
}

ch05 将替换为 JPA 实现；本章聚焦 接口 + @Service 与注入方式。

2.4 依赖注入的三种方式

2.4.1 构造器注入（推荐）

package com.example.shop.web;

import com.example.shop.catalog.ProductCatalogService;
import com.example.shop.catalog.ProductDto;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;

@RestController
public class ProductPreviewController {

    private final ProductCatalogService catalogService;

    public ProductPreviewController(ProductCatalogService catalogService) {
        this.catalogService = catalogService;
    }

    @GetMapping("/api/v1/products/featured")
    public List<ProductDto> featured(@RequestParam(defaultValue = "10") int limit) {
        return catalogService.listFeatured(limit);
    }
}

优点：依赖 final、不可变；便于单元测试；Spring 官方推荐。无需写 @Autowired（单构造器时自动注入）。

2.4.2 字段注入（不推荐）

@RestController
public class BadExample {
    @Autowired
    private ProductCatalogService catalogService; // 难测、隐藏依赖
}

2.4.3 Setter 注入

适用于可选依赖；业务 Bean 较少用。

2.4.4 对照表

2.5 @Configuration 与 @Bean

当第三方类无法加 @Service 时，用配置类声明 Bean。

config/CatalogConfig.java：

package com.example.shop.config;

import com.example.shop.catalog.ProductCatalogService;
import com.example.shop.catalog.InMemoryProductCatalogService;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class CatalogConfig {

    /**
     * 若去掉 @Service，可在此 @Bean 注册同一实现。
     * 本章保留 @Service，此配置类演示 @Bean 写法。
     */
    @Bean
    public ProductCatalogService productCatalogService() {
        return new InMemoryProductCatalogService();
    }
}

注意：若 @Service 与 @Bean 同时注册两个 ProductCatalogService，会冲突。实际项目二选一；本章可删除 @Service 或删除 @Bean 方法做实验。