ICE概述

ICE（Initially Called Expedia）是一种面向对象（OO）软件设计的开发模式（pattern），也被称为逆向控制（Inverse of Control，IoC）或依赖注入（Dependency Injection，DI）。它可以让开发人员更加专注于业务逻辑的设计和实现，而不需要过多关注对象之间的相互依赖关系，从而提高代码的可维护性和可扩展性。

简单来说，ICE的核心思想是：对象之间的依赖关系不由调用者控制，而是由容器管理，即容器负责将依赖关系注入到对象中。相对于传统的程序设计模式，ICE明显地解藕了对象之间的依赖关系，降低了耦合度和复杂度，大大提高了代码的可测试性和可读性。

下面介绍使用ICE的具体步骤：

1. 定义接口或抽象类

定义一个公共接口或抽象类，以便于后续的对象开发和依赖注入。假设我们要实现一个日志功能，那么可以定义一个ILogger接口：

```java

public interface ILogger {

void log(String message);

}

```

2. 实现具体类

根据上一步定义的接口或抽象类，实现具体的类。

```java

public class ConsoleLogger implements ILogger {

public void log(String message) {

System.out.println(message);

}

}

```

3. 创建IOC容器

创建IOC容器，可以使用开源框架如Spring、Guice等，也可以手动实现。以下是手动实现的IoC容器：

```java

public interface IContainer {

T resolve(Class clazz);

void register(Class clazz);

}

public class Container implements IContainer {

private final Map, Class> typeToImpl = new HashMap<>();

private final Map, Object> instances = new HashMap<>();

public T resolve(Class clazz) {

//从map中获取依赖对应的实现类

Class implClass = typeToImpl.get(clazz);

if (implClass == null) {

return null;

}

try {

//实例化实现类并返回

Object instance = instances.get(implClass);

if (instance == null) {

instance = implClass.newInstance();

instances.put(implClass, instance);

injectDependencies(instance);

}

return (T) instance;

} catch (Exception e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

public void register(Class clazz) {

typeToImpl.put(clazz, clazz);

}

private void injectDependencies(Object instance) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {

Field[] fields = instance.getClass().getDeclaredFields();

for (Field field : fields) {

Inject annotation = field.getAnnotation(Inject.class);

if (annotation != null) {

//从容器中获取依赖并设置到目标对象中

Object dependency = resolve(field.getType());

field.setAccessible(true);

field.set(instance, dependency);

}

}

}

}

```

上述IoC容器的功能是实现依赖注入，并能够根据接口获取相应的实现类。

4. 声明依赖关系

在业务逻辑中声明依赖关系。对于ConsoleLogger，可以通过在构造方法中注入ILogger接口来传递依赖关系。

```java

public class UserService {

private ILogger logger;

@Inject

public UserService(ILogger logger) {

this.logger = logger;

}

public void save(String userName) {

logger.log("saving user: " + userName);

}

}

```

5. 注册依赖关系

将实现类注册到IoC容器中。

```java

public static void main(String[] args) {

IContainer container = new Container();

container.register(ConsoleLogger.class);

container.register(UserService.class);

UserService userService = container.resolve(UserService.class);

userService.save("Jack");

}

```

以上就是使用ICE进行Java开发的基本步骤。

以下展示一些常见的使用场景：

1. 数据库连接池

对于常见的数据库连接池，ICE可以将不同的数据库连接相关的组件进行解耦。其中，DataSource提供了获取数据库连接的接口，而ConnectionPool维护着一组空闲的数据库连接，向DataSource提供数据库连接的服务。

```java

public interface DataSource {

Connection getConnection();

}

public interface ConnectionPool {

Connection borrowConnection();

void returnConnection(Connection connection);

}

public class ConnectionPoolImpl implements ConnectionPool {

private final DataSource dataSource;

private final Queue freeConnections= new ConcurrentLinkedQueue<>();

public ConnectionPoolImpl(DataSource dataSource, int initialSize) throws SQLException {

this.dataSource = dataSource;

for (int i = 0; i < initialSize; i++) {

Connection c = dataSource.getConnection();

freeConnections.offer(c);

}

}

@Override

public Connection borrowConnection() {

Connection c = freeConnections.poll();

if (c != null) {

return c;

}

try {

return dataSource.getConnection();

} catch (SQLException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

@Override

public void returnConnection(Connection connection) {

freeConnections.offer(connection);

}

}

```

2. 单元测试

在单元测试中，ICE可以帮助我们避免一些测试中常见的问题，例如上下文切换、线程调度、文件I/O等操作，从而提高测试效率和可维护性。

```java

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)

public class UserServiceTest {

//使用Mockito模拟ILogger接口的实现

@Mock

private ILogger logger;

private UserService userService;

@Before

public void setUp() {

userService = new UserService(logger);

}

@Test

public void testSaveUser() {

userService.save("testUser");

verify(logger).log("saving user: testUser");

}

}

```

总之，ICE是一种有效改善软件复杂度的设计模式，大大提高了软件的可维护性、可测试性和可扩展性。开发人员应该深入学习和掌握ICE的相关技术、框架和工具，将其应用于实际开发中。

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