Spring 核心原理：IoC 與 DI 深度解析與程式碼實戰

IoC（Inversion of Control，控制反轉）與 DI（Dependency Injection，依賴注入）是 Spring 框架的靈魂。許多開發者知其然不知其所以然，本文將透過四個漸進式範例，從「緊耦合」演進到「容器管理」，再引入「服務定位器」，最終落地「依賴注入」，並附上完整程式碼與執行序列分析，帶你徹底看懂 Spring 核心機制。

範例演進路線圖

1. eg1 硬編碼耦合：ReportService 直接 new PDFGenerator()，無法切換實作。
2. eg2 引入容器：以 Map<String,Object> 管理 Bean，ReportService 透過 Container.getBean() 取得依賴，但仍屬「主動拉取」。
3. eg3 服務定位器：新增 ServiceLocator 隔離查找邏輯，但 ReportService 仍需主動呼叫。
4. eg4 依賴注入（DI）：容器在建構 ReportService 時「推」入依賴（Setter 注入），控制權反轉給容器，達成真正解耦。

關鍵程式碼片段（eg4 依賴注入版）

class Container {
    private static Map<String, Object> beans = new HashMap<>();
    public Container() {
        // 1. 先建立被注入的依賴
        ReportGenerator generator = new PDFGenerator();
        beans.put("reportGenerator", generator);

        // 2. 建立服務並「注入」依賴
        ReportService service = new ReportService();
        service.setReportGenerator(generator); // 關鍵：Setter 注入
        beans.put("reportService", service);
    }
    public static Object getBean(String id) { return beans.get(id); }
}

class ReportService {
    private ReportGenerator generator; // 無建構子參數，僅提供 Setter
    public void setReportGenerator(ReportGenerator g) { this.generator = g; }
    public void getDailyReport(Date d) { generator.generate(new Table()); }
}

執行順序驗證（Console 輸出）

1...開始初始化 Container ...
2...開始初始化 PDFGenerator ...
3...開始初始化 ReportService ...
4...開始注入 ReportGenerator ...
5...完成初始化 Container ...
最後獲取服務組件...getBean() --> reportService ...
generate an PDF report ...

由輸出可見：容器啟動時依序完成「實例化依賴 → 實例化服務 → 注入依賴」，客戶端僅需 getBean 即可取得已組裝完成的服務，完全不感知具體實作類別。

核心觀念總結

• IoC：將「建立依賴」的控制權從業務類別移交給容器。
• DI：容器以「推」的方式（建構子/Setter/介面注入）將依賴送入業務類別。
• Spring 實務：生產環境以 XML、Annotation 或 Java Config 取代手寫 Container，底層仍以反射完成實例化與注入。

掌握這四階段演進，不僅能讀懂 Spring 原始碼，更能在面試與架構設計中遊刃有餘。