一. 三层架构

1. 介绍

在我们进行程序设计以及程序开发时，尽可能让每一个接口、类、方法的职责更单一些（单一职责原则）。

单一职责原则：一个类或一个方法，就只做一件事情，只管一块功能。

这样就可以让类、接口、方法的复杂度更低，可读性更强，扩展性更好，也更利于后期的维护。

我们之前开发的程序呢，并不满足单一职责原则。下面我们来分析下之前的程序：

那其实我们上述案例的处理逻辑呢，从组成上看可以分为三个部分：

• 数据访问：负责业务数据的维护操作，包括增、删、改、查等操作。

  
  

• 逻辑处理：负责业务逻辑处理的代码。

  
  

• 请求处理、响应数据：负责，接收页面的请求，给页面响应数据。

  
  

按照上述的三个组成部分，在我们项目开发中呢，可以将代码分为三层，如图所示：

• Controller：控制层。接收前端发送的请求，对请求进行处理，并响应数据。

  
  

• Service：业务逻辑层。处理具体的业务逻辑。

  
  

• Dao：数据访问层(Data Access Object)，也称为持久层。负责数据访问操作，包括数据的增、删、改、查。

  
  

基于三层架构的程序执行流程，如图所示：

• 前端发起的请求，由Controller层接收（Controller响应数据给前端）

  
  

• Controller层调用Service层来进行逻辑处理（Service层处理完后，把处理结果返回给Controller层）

  
  

• Serivce层调用Dao层（逻辑处理过程中需要用到的一些数据要从Dao层获取）

  
  

• Dao层操作文件中的数据（Dao拿到的数据会返回给Service层）

  
  

思考：按照三层架构的思想，如果要对业务逻辑(Service层)进行变更，会影响到Controller层和Dao层吗？

答案：不会影响。 （程序的扩展性、维护性变得更好了）

2. 代码拆分

我们使用三层架构思想，来改造下之前的程序：

• 控制层包名：com.itheima.controller

  
  

• 业务逻辑层包名：com.itheima.service

  
  

• 数据访问层包名：com.itheima.dao

  
  

1). 控制层：接收前端发送的请求，对请求进行处理，并响应数据

在 com.itheima.controller 中创建UserController类，代码如下：

package com.itheima.controller;

import com.itheima.pojo.User;
import com.itheima.service.UserService;
import com.itheima.service.impl.UserServiceImpl;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.List;

@RestController
public class UserController {
    
    private UserService userService = new UserServiceImpl();

    @RequestMapping("/list")
    public List<User> list(){
        //1.调用Service
        List<User> userList = userService.findAll();
        //2.响应数据
        return userList;
    }

}

2). 业务逻辑层：处理具体的业务逻辑*

在 com.itheima.service中创建UserSerivce接口，代码如下：

package com.itheima.service;

import com.itheima.pojo.User;
import java.util.List;

public interface UserService {

    public List<User> findAll();

}

在 com.itheima.service.impl 中创建UserSerivceImpl接口，代码如下：

package com.itheima.service.impl;

import com.itheima.dao.UserDao;
import com.itheima.dao.impl.UserDaoImpl;
import com.itheima.pojo.User;
import com.itheima.service.UserService;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao = new UserDaoImpl();

    @Override
    public List<User> findAll() {
        List<String> lines = userDao.findAll();
        List<User> userList = lines.stream().map(line -> {
            String[] parts = line.split(",");
            Integer id = Integer.parseInt(parts[0]);
            String username = parts[1];
            String password = parts[2];
            String name = parts[3];
            Integer age = Integer.parseInt(parts[4]);
            LocalDateTime updateTime = LocalDateTime.parse(parts[5], DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            return new User(id, username, password, name, age, updateTime);
        }).collect(Collectors.toList());
        return userList;
    }
}

3). 数据访问层：负责数据的访问操作，包含数据的增、删、改、查

在 com.itheima.dao中创建UserDao接口，代码如下：

package com.itheima.dao;

import java.util.List;

public interface UserDao {

    public List<String> findAll();

}

在 com.itheima.dao.impl 中创建UserDaoImpl接口，代码如下：

package com.itheima.dao.impl;

import cn.hutool.core.io.IoUtil;
import com.itheima.dao.UserDao;

import java.io.InputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public List<String> findAll() {
        InputStream in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("user.txt");
        ArrayList<String> lines = IoUtil.readLines(in, StandardCharsets.UTF_8, new ArrayList<>());
        return lines;
    }
}

具体的请求调用流程：

二. 分层解耦

1. 问题分析

由于我们现在在程序中，需要什么对象，直接new一个对象 new UserServiceImpl() 。

如果说我们需要更换实现类，比如由于业务的变更，UserServiceImpl 不能满足现有的业务需求，我们需要切换为 UserServiceImpl2 这套实现，就需要修改Contorller的代码，需要创建 UserServiceImpl2 的实现 new UserServiceImpl2() 。

Service中调用Dao，也是类似的问题。这种呢，我们就称之为层与层之间 耦合 了。 那什么是耦合呢 ？

首先需要了解软件开发涉及到的两个概念：内聚和耦合。

• **内聚：软件中各个功能模块内部的功能联系。

  
  

• **耦合：衡量软件中各个层/模块之间的依赖、关联的程度。

  
  

软件设计原则：高内聚低耦合。

**高内聚：指的是一个模块中各个元素之间的联系的紧密程度，如果各个元素(语句、程序段)之间的联系程度越高，则内聚性越高，即 “高内聚”。

低耦合：指的是软件中各个层、模块之间的依赖关联程序越低越好。

目前层与层之间是存在耦合的，Controller耦合了Service、Service耦合了Dao。而 高内聚、低耦合的目的是使程序模块的可重用性、移植性大大增强。

那最终我们的目标呢，就是做到层与层之间，尽可能的降低耦合，甚至解除耦合。

2. 解耦思路

之前我们在编写代码时，需要什么对象，就直接new一个就可以了。 这种做法呢，层与层之间代码就耦合了，当service层的实现变了之后， 我们还需要修改controller层的代码。

那应该怎么解耦呢？

1). 首先不能在EmpController中使用new对象。代码如下：

此时，就存在另一个问题了，不能new，就意味着没有业务层对象（程序运行就报错），怎么办呢?

我们的解决思路是：

• 提供一个容器，容器中存储一些对象(例：UserService对象)

  
  

• Controller程序从容器中获取UserService类型的对象

  
  

2). 将要用到的对象交给一个容器管理。

3). 应用程序中用到这个对象，就直接从容器中获取

那问题来了，我们如何将对象交给容器管理呢？ 程序运行时，容器如何为程序提供依赖的对象呢？

我们想要实现上述解耦操作，就涉及到Spring中的两个核心概念：

• 控制反转： Inversion Of Control，简称IOC。对象的创建控制权由程序自身转移到外部（容器），这种思想称为控制反转。

  • 对象的创建权由程序员主动创建转移到容器(由容器创建、管理对象)。这个容器称为：IOC容器或Spring容器。

• 依赖注入： Dependency Injection，简称DI。容器为应用程序提供运行时，所依赖的资源，称之为依赖注入。

  • 程序运行时需要某个资源，此时容器就为其提供这个资源。

    
    

  • 例：EmpController程序运行时需要EmpService对象，Spring容器就为其提供并注入EmpService对象。

    
    

• **bean对象：IOC容器中创建、管理的对象，称之为：bean对象。

  
  

三. IOC&DI入门

1). 将Service及Dao层的实现类，交给IOC容器管理

在实现类加上 @Component 注解，就代表把当前类产生的对象交给IOC容器管理。

A. UserDaoImpl

@Component
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public List<String> findAll() {
        InputStream in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("user.txt");
        ArrayList<String> lines = IoUtil.readLines(in, StandardCharsets.UTF_8, new ArrayList<>());
        return lines;
    }
}

B. UserServiceImpl

@Component
public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao;

    @Override
    public List<User> findAll() {
        List<String> lines = userDao.findAll();
        List<User> userList = lines.stream().map(line -> {
            String[] parts = line.split(",");
            Integer id = Integer.parseInt(parts[0]);
            String username = parts[1];
            String password = parts[2];
            String name = parts[3];
            Integer age = Integer.parseInt(parts[4]);
            LocalDateTime updateTime = LocalDateTime.parse(parts[5], DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            return new User(id, username, password, name, age, updateTime);
        }).collect(Collectors.toList());
        return userList;
    }
}

2). 为Controller 及 Service注入运行时所依赖的对象

A. UserServiceImpl

@Component
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Autowired
    private UserDao userDao;
    
    @Override
    public List<User> findAll() {
        List<String> lines = userDao.findAll();
        List<User> userList = lines.stream().map(line -> {
            String[] parts = line.split(",");
            Integer id = Integer.parseInt(parts[0]);
            String username = parts[1];
            String password = parts[2];
            String name = parts[3];
            Integer age = Integer.parseInt(parts[4]);
            LocalDateTime updateTime = LocalDateTime.parse(parts[5], DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            return new User(id, username, password, name, age, updateTime);
        }).collect(Collectors.toList());
        return userList;
    }
}

B. UserController

@RestController
public class UserController {
    
    @Autowired
    private UserService userService;

    @RequestMapping("/list")
    public List<User> list(){
        //1.调用Service
        List<User> userList = userService.findAll();
        //2.响应数据
        return userList;
    }
}

启动服务，运行测试。打开浏览器，地址栏直接访问：http://localhost:8080/user.html 。依然正常访问，就说明入门程序完成了。已经完成了层与层之间的解耦。

四. IOC详解

1. Bean的声明

前面我们提到IOC控制反转，就是将对象的控制权交给Spring的IOC容器，由IOC容器创建及管理对象。IOC容器创建的对象称为bean对象。

在之前的入门案例中，要把某个对象交给IOC容器管理，需要在类上添加一个注解：**@Component**

而Spring框架为了更好的标识web应用程序开发当中，bean对象到底归属于哪一层，又提供了@Component的衍生注解：

注解	说明	位置
@Component	声明bean的基础注解	不属于以下三类时，用此注解
@Controller	@Component的衍生注解	标注在控制层类上
@Service	@Component的衍生注解	标注在业务层类上
@Repository	@Component的衍生注解	标注在数据访问层类上（由于与mybatis整合，用的少）

那么此时，我们就可以使用 @Service 注解声明Service层的bean。 使用 @Repository 注解声明Dao层的bean。 代码实现如下：

Service层:

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

    private UserDao userDao;

    @Override
    public List<User> findAll() {
        List<String> lines = userDao.findAll();
        List<User> userList = lines.stream().map(line -> {
            String[] parts = line.split(",");
            Integer id = Integer.parseInt(parts[0]);
            String username = parts[1];
            String password = parts[2];
            String name = parts[3];
            Integer age = Integer.parseInt(parts[4]);
            LocalDateTime updateTime = LocalDateTime.parse(parts[5], DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            return new User(id, username, password, name, age, updateTime);
        }).collect(Collectors.toList());
        return userList;
    }
}

Dao层:

@Repository
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public List<String> findAll() {
        InputStream in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("user.txt");
        ArrayList<String> lines = IoUtil.readLines(in, StandardCharsets.UTF_8, new ArrayList<>());
        return lines;
    }
}

注意1：声明bean的时候，可以通过注解的value属性指定bean的名字，如果没有指定，默认为类名首字母小写。

注意2：使用以上四个注解都可以声明bean，但是在springboot集成web开发中，声明控制器bean只能用@Controller。

2. 组件扫描

问题：使用前面学习的四个注解声明的bean，一定会生效吗？

答案：不一定。（原因：bean想要生效，还需要被组件扫描）

• 前面声明bean的四大注解，要想生效，还需要被组件扫描注解 @ComponentScan 扫描。

  
  

• 该注解虽然没有显式配置，但是实际上已经包含在了启动类声明注解 @SpringBootApplication 中，默认扫描的范围是启动类所在包及其子包。

  
  

所以，我们在项目开发中，只需要按照如上项目结构，将项目中的所有的业务类，都放在启动类所在包的子包中，就无需考虑组件扫描问题。

五. DI详解

依赖注入，是指IOC容器要为应用程序去提供运行时所依赖的资源，而资源指的就是对象。

在入门程序案例中，我们使用了@Autowired这个注解，完成了依赖注入的操作，而这个Autowired翻译过来叫：自动装配。

@Autowired注解，默认是按照类型进行自动装配的（去IOC容器中找某个类型的对象，然后完成注入操作）

入门程序举例：在EmpController运行的时候，就要到IOC容器当中去查找EmpService这个类型的对象，而我们的IOC容器中刚好有一个EmpService这个类型的对象，所以就找到了这个类型的对象完成注入操作。

1. @Autowired用法

@Autowired 进行依赖注入，常见的方式，有如下三种：

1). 属性注入

@RestController
public class UserController {

    //方式一: 属性注入
    @Autowired
    private UserService userService;
    
  }

• 优点：代码简洁、方便快速开发。

  
  

• 缺点：隐藏了类之间的依赖关系、可能会破坏类的封装性。

  
  

2). 构造函数注入

@RestController
public class UserController {

    //方式二: 构造器注入
    private final UserService userService;
    
    @Autowired //如果当前类中只存在一个构造函数, @Autowired可以省略
    public UserController(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    
 }   

• 优点：能清晰地看到类的依赖关系、提高了代码的安全性。

  
  

• 缺点：代码繁琐、如果构造参数过多，可能会导致构造函数臃肿。

  
  

• 注意：如果只有一个构造函数，@Autowired注解可以省略。（通常来说，也只有一个构造函数）

  
  

3). setter注入

/**
 * 用户信息Controller
 */
@RestController
public class UserController {
    
    //方式三: setter注入
    private UserService userService;
    
    @Autowired
    public void setUserService(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    
}    

• 优点：保持了类的封装性，依赖关系更清晰。

  
  

• 缺点：需要额外编写setter方法，增加了代码量。

  
  

在项目开发中，基于@Autowired进行依赖注入时，基本都是第一种和第二种方式。（官方推荐第二种方式，因为会更加规范）但是在企业项目开发中，很多的项目中，也会选择第一种方式因为更加简洁、高效（在规范性方面进行了妥协）。

2. 注意事项

那如果在IOC容器中，存在多个相同类型的bean对象，会出现什么情况呢？

在下面的例子中，我们准备了两个UserService的实现类，并且都交给了IOC容器管理。代码如下：

此时，我们启动项目会发现，控制台报错了：

出现错误的原因呢，是因为在Spring的容器中，UserService这个类型的bean存在两个，框架不知道具体要注入哪个bean使用，所以就报错了。

如何解决上述问题呢？Spring提供了以下几种解决方案：

• @Primary

  
  

• @Qualifier

  
  

• @Resource

  
  

方案一：使用@Primary注解

当存在多个相同类型的Bean注入时，加上@Primary注解，来确定默认的实现。

@Primary
@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
}

方案二：使用@Qualifier注解

指定当前要注入的bean对象。 在@Qualifier的value属性中，指定注入的bean的名称。 @Qualifier注解不能单独使用，必须配合@Autowired使用。

@RestController
public class UserController {

    @Qualifier("userServiceImpl")
    @Autowired
    private UserService userService;

方案三：使用@Resource注解

是按照bean的名称进行注入。通过name属性指定要注入的bean的名称。

@RestController
public class UserController {
        
    @Resource(name = "userServiceImpl")
    private UserService userService;

面试题：@Autowird 与 @Resource的区别

• @Autowired 是spring框架提供的注解，而@Resource是JDK提供的注解

  
  

• @Autowired 默认是按照类型注入，而@Resource是按照名称注入