Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析

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文章目录

- Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析
- - 一、控制反转（IoC）与依赖注入（DI）
  - - 1. 核心概念解析
    - 2. 高频面试题
  - 二、面向切面编程（AOP）
  - - 1. 核心概念解析
    - 2. 高频面试题
  - 三、综合实战与设计模式
  - - 1. 典型应用场景
    - 2. 高频面试题
  - 四、最佳实践与避坑指南
  - 五、面试深度问题

📃文章前言

🔷文章均为学习工作中整理的笔记。
🔶如有错误请指正，共同学习进步。

Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析

在这里插入图片描述

一、控制反转（IoC）与依赖注入（DI）

1. 核心概念解析

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传统编程

对象主动创建依赖

IoC/DI

容器管理依赖

对象被动接收依赖

控制反转（IoC）：
- 设计原则：将对象创建和绑定的控制权从应用程序代码转移到外部容器
- 实现方式：依赖查找（DL）和依赖注入（DI）
- 核心思想：“好莱坞原则” – 不要调用我们，我们会调用你
依赖注入（DI）：
- IoC的具体实现方式
- 三种注入方式：// 1. 构造器注入（推荐）
  public class UserService {
  private final UserRepository repo;
  
  @Autowired
  public UserService(UserRepository repo) {
  this.repo = repo;
  }
  }
  
  // 2. Setter注入
  public class OrderService {
  private PaymentGateway gateway;
  
  @Autowired
  public void setGateway(PaymentGateway gateway) {
  this.gateway = gateway;
  }
  }
  
  // 3. 字段注入（不推荐）
  public class ProductService {
  @Autowired
  private InventoryService inventory;
  }

2. 高频面试题

Q1：IoC和DI的区别与联系？

区别：
- IoC是设计原则（思想层面）
- DI是实现模式（技术层面）
联系：
- DI是IoC最常用的实现方式
- Spring框架通过DI实现IoC容器

Q2：构造器注入为什么被推荐？

不可变性：依赖可声明为final

空安全：对象创建时依赖必须就绪

测试友好：无需容器即可测试

循环依赖检测：启动时即可发现循环依赖

线程安全：避免并发修改问题

Q3：Spring如何解决循环依赖？

三级缓存机制：
一级缓存：完整Bean（singletonObjects）
二级缓存：早期暴露Bean（earlySingletonObjects）
三级缓存：Bean工厂（singletonFactories）
解决流程：
#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l {font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l svg{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actor-line{stroke:grey;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .messageText{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .labelText,#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .loopText,#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .noteText,#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l .actor-man circle,#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-SnusREzLVOPr6h4l :root{–mermaid-font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;}

BeanA

容器

BeanB

创建A，放入三级缓存

需要B

创建B

需要A（从三级缓存获取早期A）

完成创建，放入一级缓存

完成创建，放入一级缓存

BeanA

容器

BeanB

Q4：@Autowired和@Resource的区别？

特性@Autowired@Resource

来源	Spring框架	JSR-250标准
注入方式	按类型（可配合@Qualifier）	按名称（可指定name属性）
支持参数	required	name, type
适用场景	Spring专属项目	需要跨框架兼容性

二、面向切面编程（AOP）

1. 核心概念解析

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Aspect

+Pointcut()

+Advice()

«interface»

Advice

+Before()

+After()

+Around()

核心组件：
- 切面（Aspect）：横切关注点的模块化
- 连接点（Joinpoint）：程序执行点（方法调用、异常抛出等）
- 切点（Pointcut）：匹配连接点的表达式
- 通知（Advice）：在切点执行的动作
- 织入（Weaving）：将切面应用到目标对象的过程
通知类型：

@Aspect
public class LoggingAspect {
// 前置通知
@Before("execution(* com.service.*.*(..))")
public void logBefore(JoinPoint jp) {
System.out.println("Method: " + jp.getSignature().getName());
}

// 环绕通知（最强大）
@Around("@annotation(com.audit.Loggable)")
public Object logAround(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
long start = System.currentTimeMillis();
Object result = pjp.proceed();
long duration = System.currentTimeMillis() – start;
System.out.println("Duration: " + duration + "ms");
return result;
}
}

2. 高频面试题

Q1：Spring AOP和AspectJ的区别？

特性Spring AOPAspectJ

织入方式	运行时代理	编译时/加载时织入
性能	有运行时开销	无运行时开销
连接点支持	仅方法级别	方法、构造器、字段等
依赖	轻量级，内置于Spring	需要额外编译器/类加载器
适用场景	普通应用	高性能、复杂切面需求

Q2：JDK动态代理和CGLIB如何选择？

JDK动态代理：
- 要求目标类实现接口
- 基于反射，生成接口代理类
- 示例：Proxy.newProxyInstance()
CGLIB代理：
- 通过继承目标类生成子类
- 不需要接口
- 无法代理final类/方法
Spring选择策略：
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Yes

No

目标类有接口?

JDK动态代理

CGLIB代理

强制CGLIB

配置proxyTargetClass=true

Q3：如何实现自定义注解的切面？

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AuditLog {
String action();
}

@Aspect
@Component
public class AuditAspect {
@AfterReturning(
value = "@annotation(auditLog)",
returning = "result"
)
public void audit(AuditLog auditLog, Object result) {
String action = auditLog.action();
// 保存审计日志到DB
auditRepository.save(new AuditRecord(action, result));
}
}

// 使用示例
@Service
public class OrderService {
@AuditLog(action = "PLACE_ORDER")
public Order createOrder(OrderRequest request) {
// 业务逻辑
}
}

三、综合实战与设计模式

1. 典型应用场景

事务管理（@Transactional实现原理）：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED,
isolation = Isolation.DEFAULT,
timeout = 30)
public void transfer(Account from, Account to, BigDecimal amount) {
// 使用AOP代理实现：
// 1. 获取连接
// 2. 设置隔离级别
// 3. try{业务逻辑} catch{回滚} finally{关闭连接}
}
安全审计：

@Before("within(@org.springframework.stereotype.Controller *)")
public void logControllerAccess(JoinPoint jp) {
String user = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getName();
logger.info("User: " + user + " accessed: " + jp.getSignature());
}

2. 高频面试题

Q1：如何选择代理方式？

考虑因素：
目标类是否实现接口 → 是：JDK代理；否：CGLIB
是否需要代理非public方法 → 是：CGLIB
性能要求 → 高：AspectJ编译时织入
应用场景 → Spring Boot默认CGLIB

Q2：AOP中的设计模式？

代理模式：

JDK动态代理：java.lang.reflect.Proxy
CGLIB：net.sf.cglib.proxy.Enhancer

责任链模式：

public interface MethodInterceptor {
Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable;
}

// 拦截器链执行
public class ReflectiveMethodInvocation implements MethodInvocation {
private final List<MethodInterceptor> interceptors;
private int currentInterceptorIndex = –1;

public Object proceed() {
if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptors.size() – 1) {
return invokeJoinpoint();
}
MethodInterceptor interceptor =
interceptors.get(++this.currentInterceptorIndex);
return interceptor.invoke(this);
}
}

Q3：如何调试AOP不生效问题？

检查切点表达式：

// 打印所有被代理的Bean
@Bean
public CommandLineRunner aopDebug(ApplicationContext ctx) {
return args -> {
String[] beans = ctx.getBeanDefinitionNames();
Arrays.stream(beans)
.filter(name -> ctx.getBean(name).getClass().getName().contains("$$"))
.forEach(System.out::println);
};
}

确认代理方式：

// 检查Bean是否被代理
if (AopUtils.isAopProxy(bean)) {
System.out.println(bean + " is proxied");
}

四、最佳实践与避坑指南

DI最佳实践：

优先使用构造器注入
避免字段注入（不利于测试和不变性）
使用@Qualifier解决歧义依赖
对可选依赖使用@Autowired(required=false)

AOP避坑指南：

避免在切面中处理业务逻辑
谨慎使用@Around（必须调用proceed()）
注意切点表达式的性能影响
避免自调用（this.method()）导致的AOP失效

// 错误示例（自调用导致AOP失效）
public void process() {
this.validate(); // 不会被AOP拦截
}

@Transactional
public void validate() { /* … */ }

// 解决方案：通过代理调用
@Autowired
private ApplicationContext context;

public void process() {
context.getBean(this.getClass()).validate();
}

性能优化：

// 优化切点表达式
@Pointcut("within(com.service..*) && execution(public * *(..))")
public void servicePublicMethods() {}

// 使用条件编译（AspectJ）
@Aspect
@ConditionalOnExpression("${aop.enabled:true}")
public class PerformanceAspect { /* … */ }

五、面试深度问题

Q1：Spring如何整合IoC和AOP？

核心流程：
Bean创建阶段：AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean()
判断是否需要代理：AbstractAutoProxyCreator.postProcessAfterInitialization()
创建代理：ProxyFactory.getProxy()
织入切面：将Advisor应用到目标类

Q2：如何实现跨切面数据传递？

// 使用ThreadLocal
public class RequestContext {
private static final ThreadLocal<Map<String, Object>> context = new ThreadLocal<>();

public static void put(String key, Object value) {
getContextMap().put(key, value);
}
}

// 前置切面
@Before("@within(org.springframework.web.bind.annotation.RestController)")
public void initContext() {
RequestContext.put("startTime", System.currentTimeMillis());
}

// 后置切面
@AfterReturning("@within(org.springframework.web.bind.annotation.RestController)")
public void logContext() {
long start = (long) RequestContext.get("startTime");
System.out.println("Request took: " + (System.currentTimeMillis() – start) + "ms");
}

Q3：如何扩展Spring AOP？

实现自定义Pointcut：

public class CustomPointcut extends StaticMethodMatcherPointcut {
@Override
public boolean matches(Method method, Class<?> targetClass) {
return method.isAnnotationPresent(CustomAnnotation.class);
}
}

创建自定义Advisor：

@Bean
public Advisor customAdvisor() {
CustomPointcut pointcut = new CustomPointcut();
Advice advice = new CustomInterceptor();
return new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, advice);
}

掌握这些核心概念和实战技巧，不仅能应对面试中的深度问题，更能构建高内聚、低耦合的企业级应用。

📜文末寄语

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Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析

文章目录

Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析

一、控制反转（IoC）与依赖注入（DI）

1. 核心概念解析

2. 高频面试题

二、面向切面编程（AOP）

1. 核心概念解析

2. 高频面试题

三、综合实战与设计模式

1. 典型应用场景

2. 高频面试题

四、最佳实践与避坑指南

五、面试深度问题

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Java 依赖注入、控制反转与面向切面：面试深度解析

一、控制反转（IoC）与依赖注入（DI）

1. 核心概念解析

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二、面向切面编程（AOP）

1. 核心概念解析

2. 高频面试题

三、综合实战与设计模式

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