IoC理論的背景 我們都知道，在採用面向對象方法設計的軟體系統中，它的底層實現都是由N個對象組成的，所有的對象通過彼此的合作，最終實現系統的業務邏輯。 如果我們打開機械式手錶的後蓋，就會看到與上面類似的情形，各個齒輪分別帶動時針、分針和秒針順時針旋轉，從而在表盤上產生正確的時間。圖1中描述的就是這樣 ...
IoC理論的背景
我們都知道，在採用面向對象方法設計的軟體系統中，它的底層實現都是由N個對象組成的，所有的對象通過彼此的合作，最終實現系統的業務邏輯。
如果我們打開機械式手錶的後蓋，就會看到與上面類似的情形，各個齒輪分別帶動時針、分針和秒針順時針旋轉，從而在表盤上產生正確的時間。圖1中描述的就是這樣的一個齒輪組，它擁有多個獨立的齒輪，這些齒輪相互嚙合在一起，協同工作，共同完成某項任務。我們可以看到，在這樣的齒輪組中，如果有一個齒輪出了問題，就可能會影響到整個齒輪組的正常運轉。
齒輪組中齒輪之間的嚙合關係,與軟體系統中對象之間的耦合關係非常相似。對象之間的耦合關係是無法避免的，也是必要的，這是協同工作的基礎。現在，伴隨著工業級應用的規模越來越龐大，對象之間的依賴關係也越來越複雜，經常會出現對象之間的多重依賴性關係，因此，架構師和設計師對於系統的分析和設計，將面臨更大的挑戰。對象之間耦合度過高的系統，必然會出現牽一發而動全身的情形。
耦合關係不僅會出現在對象與對象之間，也會出現在軟體系統的各模塊之間，以及軟體系統和硬體系統之間。如何降低系統之間、模塊之間和對象之間的耦合度，是軟體工程永遠追求的目標之一。為瞭解決對象之間的耦合度過高的問題，軟體專家Michael Mattson提出了IOC理論，用來實現對象之間的“解耦”，目前這個理論已經被成功地應用到實踐當中，很多的J2EE項目均採用了IOC框架產品Spring。
什麼是控制反轉(IoC)
IOC是Inversion of Control的縮寫，多數書籍翻譯成“控制反轉”，還有些書籍翻譯成為“控制反向”或者“控制倒置”。
1996年，Michael Mattson在一篇有關探討面向對象框架的文章中，首先提出了IOC 這個概念。對於面向對象設計及編程的基本思想，前面我們已經講了很多了，不再贅述，簡單來說就是把複雜系統分解成相互合作的對象，這些對象類通過封裝以後，內部實現對外部是透明的，從而降低瞭解決問題的複雜度，而且可以靈活地被重用和擴展。IOC理論提出的觀點大體是這樣的：藉助於“第三方”實現具有依賴關係的對象之間的解耦，如下圖：
大家看到了吧，由於引進了中間位置的“第三方”，也就是IOC容器，使得A、B、C、D這4個對象沒有了耦合關係，齒輪之間的傳動全部依靠“第三方”了，全部對象的控制權全部上繳給“第三方”IOC容器，所以，IOC容器成了整個系統的關鍵核心，它起到了一種類似“粘合劑”的作用，把系統中的所有對象粘合在一起發揮作用，如果沒有這個“粘合劑”，對象與對象之間會彼此失去聯繫，這就是有人把IOC容器比喻成“粘合劑”的由來。
我們再來做個試驗：把上圖中間的IOC容器拿掉，然後再來看看這套系統：
我們現在看到的畫面，就是我們要實現整個系統所需要完成的全部內容。這時候，A、B、C、D這4個對象之間已經沒有了耦合關係，彼此毫無聯繫，這樣的話，當你在實現A的時候，根本無須再去考慮B、C和D了，對象之間的依賴關係已經降低到了最低程度。所以，如果真能實現IOC容器，對於系統開發而言，這將是一件多麼美好的事情，參與開發的每一成員只要實現自己的類就可以了，跟別人沒有任何關係！
我們再來看看，控制反轉(IOC)到底為什麼要起這麼個名字？我們來對比一下：
軟體系統在沒有引入IOC容器之前，如圖1所示，對象A依賴於對象B，那麼對象A在初始化或者運行到某一點的時候，自己必須主動去創建對象B或者使用已經創建的對象B。無論是創建還是使用對象B，控制權都在自己手上。
軟體系統在引入IOC容器之後，這種情形就完全改變了，如圖3所示，由於IOC容器的加入，對象A與對象B之間失去了直接聯繫，所以，當對象A運行到需要對象B的時候，IOC容器會主動創建一個對象B註入到對象A需要的地方。
通過前後的對比，我們不難看出來：對象A獲得依賴對象B的過程,由主動行為變為了被動行為，控制權顛倒過來了，這就是“控制反轉”這個名稱的由來。
IOC的別名：依賴註入(DI)
2004年，Martin Fowler探討了同一個問題，既然IOC是控制反轉，那麼到底是“哪些方面的控制被反轉了呢？”，經過詳細地分析和論證後，他得出了答案：“獲得依賴對象的過程被反轉了”。控制被反轉之後，獲得依賴對象的過程由自身管理變為了由IOC容器主動註入。於是，他給“控制反轉”取了一個更合適的名字叫做“依賴註入（Dependency Injection）”。他的這個答案，實際上給出了實現IOC的方法：註入。所謂依賴註入，就是由IOC容器在運行期間，動態地將某種依賴關係註入到對象之中。
所以，依賴註入(DI)和控制反轉(IOC)是從不同的角度的描述的同一件事情，就是指通過引入IOC容器，利用依賴關係註入的方式，實現對象之間的解耦。
我們舉一個生活中的例子，來幫助理解依賴註入的過程。大家對USB介面和USB設備應該都很熟悉吧，USB為我們使用電腦提供了很大的方便，現在有很多的外部設備都支持USB介面。
IOC為我們帶來了什麼好處
我們還是從USB的例子說起，使用USB外部設備比使用內置硬碟，到底帶來什麼好處？
第一、USB設備作為電腦主機的外部設備，在插入主機之前，與電腦主機沒有任何的關係，只有被我們連接在一起之後，兩者才發生聯繫，具有相關性。所以，無論兩者中的任何一方出現什麼的問題，都不會影響另一方的運行。這種特性體現在軟體工程中，就是可維護性比較好，非常便於進行單元測試，便於調試程式和診斷故障。代碼中的每一個Class都可以單獨測試，彼此之間互不影響，只要保證自身的功能無誤即可，這就是組件之間低耦合或者無耦合帶來的好處。
第二、USB設備和電腦主機的之間無關性，還帶來了另外一個好處，生產USB設備的廠商和生產電腦主機的廠商完全可以是互不相干的人，各乾各事，他們之間唯一需要遵守的就是USB介面標準。這種特性體現在軟體開發過程中，好處可是太大了。每個開發團隊的成員都只需要關心實現自身的業務邏輯，完全不用去關心其它的人工作進展，因為你的任務跟別人沒有任何關係，你的任務可以單獨測試，你的任務也不用依賴於別人的組件，再也不用扯不清責任了。所以，在一個大中型項目中，團隊成員分工明確、責任明晰，很容易將一個大的任務劃分為細小的任務，開發效率和產品質量必將得到大幅度的提高。
第三、同一個USB外部設備可以插接到任何支持USB的設備，可以插接到電腦主機，也可以插接到DV機，USB外部設備可以被反覆利用。在軟體工程中，這種特性就是可復用性好，我們可以把具有普遍性的常用組件獨立出來，反覆利用到項目中的其它部分，或者是其它項目，當然這也是面向對象的基本特征。顯然，IOC不僅更好地貫徹了這個原則，提高了模塊的可復用性。符合介面標準的實現，都可以插接到支持此標準的模塊中。
第四、同USB外部設備一樣，模塊具有熱插拔特性。IOC生成對象的方式轉為外置方式，也就是把對象生成放在配置文件里進行定義，這樣，當我們更換一個實現子類將會變得很簡單，只要修改配置文件就可以了，完全具有熱插撥的特性。
以上幾點好處，難道還不足以打動我們，讓我們在項目開發過程中使用IOC框架嗎？
IOC容器的技術剖析
IOC中最基本的技術就是“反射(Reflection)”編程，目前.Net C#、Java和PHP5等語言均支持，其中PHP5的技術書籍中，有時候也被翻譯成“映射”。有關反射的概念和用法，大家應該都很清楚，通俗來講就是根據給出的類名（字元串方式）來動態地生成對象。這種編程方式可以讓對象在生成時才決定到底是哪一種對象。反射的應用是很廣泛的，很多的成熟的框架，比如象Java中的Hibernate、Spring框架，.Net中 NHibernate、Spring.Net框架都是把“反射”做為最基本的技術手段。
反射技術其實很早就出現了，但一直被忽略，沒有被進一步的利用。當時的反射編程方式相對於正常的對象生成方式要慢至少得10倍。現在的反射技術經過改良優化，已經非常成熟，反射方式生成對象和通常對象生成方式，速度已經相差不大了，大約為1-2倍的差距。
我們可以把IOC容器的工作模式看做是工廠模式的升華，可以把IOC容器看作是一個工廠，這個工廠里要生產的對象都在配置文件中給出定義，然後利用編程語言的的反射編程，根據配置文件中給出的類名生成相應的對象。從實現來看，IOC是把以前在工廠方法里寫死的對象生成代碼，改變為由配置文件來定義，也就是把工廠和對象生成這兩者獨立分隔開來，目的就是提高靈活性和可維護性。
6 IOC容器的一些產品
Sun ONE技術體系下的IOC容器有：輕量級的有Spring、Guice、Pico Container、Avalon、HiveMind；重量級的有EJB；不輕不重的有JBoss，Jdon等等。Spring框架作為Java開發中SSH(Struts、Spring、Hibernate)三劍客之一，大中小項目中都有使用，非常成熟，應用廣泛，EJB在關鍵性的工業級項目中也被使用，比如某些電信業務。
.Net技術體系下的IOC容器有：Spring.Net、Castle等等。Spring.Net是從Java的Spring移植過來的IOC容器，Castle的IOC容器就是Windsor部分。它們均是輕量級的框架，比較成熟，其中Spring.Net已經被逐漸應用於各種項目中。
使用IOC框架應該註意什麼
使用IOC框架產品能夠給我們的開發過程帶來很大的好處，但是也要充分認識引入IOC框架的缺點，做到心中有數，杜絕濫用框架。
第一、軟體系統中由於引入了第三方IOC容器，生成對象的步驟變得有些複雜，本來是兩者之間的事情，又憑空多出一道手續，所以，我們在剛開始使用IOC框架的時候，會感覺系統變得不太直觀。所以，引入了一個全新的框架，就會增加團隊成員學習和認識的培訓成本，並且在以後的運行維護中，還得讓新加入者具備同樣的知識體系。
第二、由於IOC容器生成對象是通過反射方式，在運行效率上有一定的損耗。如果你要追求運行效率的話，就必須對此進行權衡。
第三、具體到IOC框架產品(比如：Spring)來講，需要進行大量的配製工作，比較繁瑣，對於一些小的項目而言，客觀上也可能加大一些工作成本。
第四、IOC框架產品本身的成熟度需要進行評估，如果引入一個不成熟的IOC框架產品，那麼會影響到整個項目，所以這也是一個隱性的風險。
我們大體可以得出這樣的結論：一些工作量不大的項目或者產品，不太適合使用IOC框架產品。另外，如果團隊成員的知識能力欠缺，對於IOC框架產品缺乏深入的理解，也不要貿然引入。最後，特別強調運行效率的項目或者產品，也不太適合引入IOC框架產品，象WEB2.0網站就是這種情況。
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