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。

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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

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？

1. 不可变性：依赖可声明为final
2. 空安全：对象创建时依赖必须就绪
3. 测试友好：无需容器即可测试
4. 循环依赖检测：启动时即可发现循环依赖
5. 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：
  1. 一级缓存：完整Bean（singletonObjects）
  2. 二级缓存：早期暴露Bean（earlySingletonObjects）
  3. 三级缓存：Bean工厂（singletonFactories）
• 解决流程：
  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

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

Q2：AOP中的设计模式？

1. 代理模式：

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

2. 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？

1. 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);
       };
   }
   

2. 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

1. 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)

2. 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();
   }
   

3. 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：
  1. Bean创建阶段：AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean()
  2. 判断是否需要代理：AbstractAutoProxyCreator.postProcessAfterInitialization()
  3. 创建代理：ProxyFactory.getProxy()
  4. 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？

1. 实现自定义Pointcut：

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

2. 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。

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文末寄语

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