15. Spring IoC
15.1. Introduction
Propomos explorar as possibilidades de configuração e integração do framework Spring (http://www.springframework.org), bem como definir e utilizar o conceito de IoC (Inversão de Controlo), também conhecido como injeção de dependências (Dependency Injection)
Consideremos a aplicação de três camadas que acabámos de construir:
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Para responder aos pedidos do utilizador, o controlador [Application] tem de se dirigir à camada [service]. No nosso exemplo, esta era uma instância do tipo [DaoImpl]. O controlador [Application] obteve uma referência à camada [service] no seu método [init] (parágrafo 14.8.3):
- linha 6: a camada [dao] foi instanciada através da criação explícita de uma instância [DaoImpl]
- linha 9: a camada [service] foi instanciada através da criação explícita de uma instância [ServiceImpl]
Recorde-se que as classes [DaoImpl] e [ServiceImpl] implementam interfaces, respetivamente as interfaces [IDao] e [IService]. Em versões futuras, a interface [IDao] será implementada por uma classe que gere uma lista de pessoas armazenada numa base de dados. Chamemos a esta classe [DaoBD], para efeitos de exemplo. Substituir a implementação [DaoImpl] da camada [dao] pela implementação [DaoBD] exigirá uma recompilação da camada [web]. Com efeito, a linha 6 acima, que instancia a camada [dao] com um tipo [DaoImpl], deve agora instanciá-la com um tipo [DaoBD]. A nossa camada [web] depende, portanto, da camada [dao]. A linha 9 acima mostra que também depende da camada [service].
O Spring IoC vai permitir-nos criar uma aplicação de três camadas em que as camadas são independentes umas das outras, c.a.d, de modo que alterar uma não implica a alteração das outras. Isto proporciona uma grande flexibilidade na evolução da aplicação.
A arquitetura anterior irá evoluir da seguinte forma:
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Com o [Spring IoC], o controlador [Application] irá obter a referência de que necessita na camada [service] da seguinte forma:
- no seu método [init], irá solicitar à camada [Spring IoC] que lhe forneça uma referência na camada [service]
- O [Spring IoC] irá então utilizar um ficheiro de configuração XML que lhe indica qual a classe que deve ser instanciada e como deve ser inicializada.
- [Spring IoC] devolve ao controlador [Application] a referência da camada [service] criada.
A vantagem desta solução é que, a partir de agora, os nomes das classes que instanciam as diferentes camadas já não estão codificados de forma rígida no método [init] do controlador, mas sim simplesmente presentes num ficheiro de configuração. Alterar a implementação de uma camada implicará uma alteração neste ficheiro de configuração, mas não no controlador.
Vamos agora apresentar as possibilidades do [Spring IoC] através de exemplos.
15.2. Spring IoC na prática
15.2.1. Spring
O [Spring IoC] faz parte de um projeto mais vasto disponível na URL [http://www.springframework.org/] (maio de 2006):
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- [1]: O Spring utiliza várias tecnologias de terceiros, aqui designadas por dépendances. É necessário descarregar a versão com o dépendances para evitar ter de descarregar posteriormente as bibliotecas das ferramentas de terceiros.
- [2]: a estrutura de diretórios do ficheiro compactado descarregado
- [3]: a distribuição [Spring], c.a.d. Os arquivos .jar do próprio projeto Spring, sem as suas dependências. A aparência do Spring ([IoC]) é assegurada pelos arquivos [spring-core.jar, spring-beans.jar].
- [4,5]: os arquivos das ferramentas de terceiros
15.2.2. Projetos Eclipse dos exemplos
Vamos criar três exemplos que ilustram a utilização do Spring IoC. Todos eles farão parte do seguinte projeto Eclipse:

O projeto [springioc-exemples] está configurado para que os ficheiros-fonte e as classes compiladas se encontrem na raiz da pasta do projeto:
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- [1]: a estrutura de pastas do projeto [Eclipse]
- [2]: os ficheiros de configuração do Spring encontram-se na raiz do projeto, ou seja, na pasta Classpath da aplicação
- [3]: as classes do exemplo 1
- [4]: as classes do exemplo 2
- [5]: as classes do exemplo 3
- [6]: as bibliotecas do projeto [spring-core.jar, spring-beans.jar] encontram-se na pasta [dist] da distribuição do Spring e as do projeto [commons-logging.jar] encontram-se na pasta [lib/jakarta-commons]. Estes três arquivos foram incluídos no Classpath da aplicação.
15.2.3. Exemplo 1
Os elementos do exemplo 1 foram colocados no pacote [springioc01] do projeto:
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A classe [Personne] é a seguinte:
A classe apresenta:
- linhas 6-7: dois campos privados «nom» e «age»
- linhas 23-38: os métodos de leitura (get) e de gravação (set) destes dois campos
- linhas 10-12: um método toString para recuperar o valor do objeto [Personne] na forma de uma cadeia de caracteres
- linhas 15-21: um método `init` que será chamado pelo Spring aquando da criação do objeto, e um método `close` que será chamado aquando da destruição do objeto
Para instanciar objetos do tipo [Personne] utilizando o Spring, iremos utilizar o seguinte ficheiro [spring-config-01.xml]:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
<beans>
<bean id="personne1" class="istia.st.springioc01.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Simon" />
<property name="age" value="40" />
</bean>
<bean id="personne2" class="istia.st.springioc01.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Brigitte" />
<property name="age" value="20" />
</bean>
</beans>
- linhas 3 e 12: a baliza <beans> é a baliza raiz dos ficheiros de configuração do Spring. Dentro desta baliza, a baliza <bean> serve para definir os diferentes objetos a criar.
- linhas 4-7: definição de um bean
- linha 4: o bean chama-se [personne1] (atributo id) e é uma instância da classe [istia.st.springioc01.Personne] (atributo class). O método [init] da instância será chamado assim que esta for criada (atributo init-method) e o método [close] da instância será chamado antes da sua destruição (atributo destroy-method).
- linha 5: definem o valor a atribuir à propriedade [nom] (atributo name) da instância [Personne] criada. Para efetuar esta inicialização, o Spring utilizará o método [setNom]. Por isso, é necessário que este método exista. É o que acontece neste caso.
- linha 6: o mesmo se aplica à propriedade [age].
- linhas 8-11: definição análoga de um bean denominado [personne2]
A classe de teste [Main] é a seguinte:
Comentários:
- linha 10: para obter os beans definidos no ficheiro [spring-config-01.xml], utilizamos um objeto do tipo [XmlBeanFactory] que permite instanciar os beans definidos num ficheiro XML. O ficheiro [spring-config-01.xml] será colocado no [ClassPath] da aplicação, c.a.d, num dos diretórios explorados pela máquina virtual Java quando procura uma classe referenciada pela aplicação. O objeto [ClassPathResource] serve para procurar um recurso no [ClassPath] de uma aplicação, neste caso o ficheiro [spring-config-01.xml]. O objeto [bf] obtido (Bean Factory) permite obter a referência de um bean denominado «XX» através da instrução bf.getBean("XX").
- linha 12: solicita-se uma referência ao bean denominado [personne1] no ficheiro [spring-config-01.xml].
- linha 13: é apresentado o valor do objeto [Personne] correspondente.
- linhas 15-16: faz-se o mesmo para o bean denominado [personne2].
- linhas 18-19: solicita-se novamente o bean denominado [personne2].
- linha 21: eliminam-se todos os beans [bf] e c.a.d, bem como os criados a partir do ficheiro [spring-config-01.xml].
A execução da classe [Main] produz os seguintes resultados:
Comentários:
- a linha 1 foi obtida através da execução da linha 12 de [Main]. A operação
forçou a criação do bean [personne1]. Como na definição do bean [personne1] se tinha escrito [init-method="init"], foi executado o método [init] do objeto [Personne] criado. A mensagem correspondente é apresentada.
- linha 2: a linha 13 de [Main] fez com que fosse exibido o valor do objeto [Personne] criado.
- linhas 3-4: o mesmo fenómeno repete-se para o bean denominado [personne2].
- linha 5: a operação das linhas 18-19 de [Main]
personne2 = (Personne) bf.getBean("personne2");
System.out.println("personne2=" + personne2.toString());
não provocou a criação de um novo objeto do tipo [Personne]. Se assim fosse, teríamos visto a exibição do método [init]. Este é o princípio do singleton. Por predefinição, o Spring cria apenas uma única instância dos beans do seu ficheiro de configuração. Trata-se de um serviço de referências a objetos. Se lhe for solicitada a referência de um objeto ainda não criado, ele cria-o e devolve uma referência. Se o objeto já tiver sido criado, o Spring limita-se a fornecer uma referência. Neste caso, como o [personne2] já tinha sido criado, o Spring limita-se a devolver uma referência.
- As exibições nas linhas 6-7 foram provocadas pela linha 21 de [Main], que solicita a destruição de todos os beans referenciados pelo objeto [XmlBeanFactory bf], ou seja, os beans [personne1, personne2]. Como estes dois beans possuem o atributo [destroy-method="close"], o método [close] de ambos os beans é executado e provoca a exibição das linhas 6-7.
Agora que já dominamos os conceitos básicos de uma configuração Spring, as nossas explicações serão um pouco mais rápidas.
15.2.4. Exemplo 2
Os elementos do exemplo 2 estão localizados no pacote [springioc02] do projeto:

O pacote [springioc02] é obtido, em primeiro lugar, através de copiar/colar do pacote [springioc01]; em seguida, adiciona-se a classe [Voiture] e adapta-se a classe [Main] ao novo exemplo.
A classe [Voiture] é a seguinte:
A classe apresenta:
- linhas 5-7: três campos privados «tipo», «marca» e «proprietário». Estes campos podem ser inicializados e lidos através dos métodos públicos «get» e «set» dos beans, nas linhas 26-48. Podem também ser inicializados utilizando o construtor «Carro(String, String, Pessoa)», definido nas linhas 13-17. A classe possui ainda um construtor sem argumentos, de modo a cumprir a norma JavaBean.
- linhas 20-23: um método toString para recuperar o valor do objeto [Voiture] na forma de uma cadeia de caracteres
- linhas 51-57: um método init que será chamado pelo Spring logo após a criação do objeto, e um método close que será chamado quando o objeto for destruído
Para criar objetos do tipo [Voiture], utilizaremos o seguinte ficheiro Spring [spring-config-02.xml]:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
<beans>
<bean id="personne1" class="istia.st.springioc02.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Simon" />
<property name="age" value="40" />
</bean>
<bean id="personne2" class="istia.st.springioc02.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Brigitte" />
<property name="age" value="20" />
</bean>
<bean id="voiture1" class="istia.st.springioc02.Voiture" init-method="init" destroy-method="close">
<constructor-arg index="0" value="Peugeot" />
<constructor-arg index="1" value="307" />
<constructor-arg index="2">
<ref local="personne2" />
</constructor-arg>
</bean>
</beans>
Este ficheiro adiciona aos beans definidos em [spring-config-01.xml] um bean com a chave «voiture1» do tipo [Voiture] (linhas 12-17). Para inicializar este bean, poderíamos ter escrito:
Em vez de escolher este método já apresentado no exemplo 1, optámos por utilizar aqui o construtor Carro(String, String, Pessoa) da classe.
- linha 12: definição do nome do bean, da sua classe, do método a executar após a sua instanciação e do método a executar após a sua eliminação.
- linha 13: valor do primeiro parâmetro do construtor [Voiture(String, String, Personne)].
- linha 14: valor do segundo parâmetro do construtor [Voiture(String, String, Personne)].
- linhas 15-17: valor do terceiro parâmetro do construtor [Voiture(String, String, Personne)]. Este parâmetro é do tipo [Personne]. É-lhe fornecido como valor a referência (etiqueta ref) do bean [personne2] definido no mesmo ficheiro (atributo local).
Para os nossos testes, utilizaremos a seguinte classe [Main]:
O método [main] solicita a referência do bean [voiture1] (linha 12) e apresenta-a (linha 13). Os resultados são os seguintes:
Comentários:
- o método [main] solicita uma referência ao bean [voiture1] (linha 12). O Spring inicia a criação do bean [voiture1], uma vez que este bean ainda não foi criado (singleton). Como o bean [voiture1] faz referência ao bean [personne2], este último bean é, por sua vez, criado. O bean [personne2] foi criado. O seu método [init] é então executado (linha 1) dos resultados. O bean [voiture1] é, em seguida, instanciado. O seu método [init] é então executado (linha 2) dos resultados.
- A linha 3 dos resultados provém da linha 13 de [main]: o valor do bean [voiture1] é apresentado.
- A linha 15 de [main] solicita a destruição de todos os beans existentes, o que provoca a exibição das linhas 4 e 5 dos resultados.
15.2.5. Exemplo 3
Os elementos do exemplo 3 estão colocados no pacote [springioc03] do projeto:

O pacote [springioc03] é obtido, em primeiro lugar, através de copiar/colar do pacote [springioc01] e, em seguida, adiciona-se a classe [GroupePersonnes]; elimina-se a classe [Voiture] e adapta-se a classe [Main] ao novo exemplo.
A classe [GroupePersonnes] é a seguinte:
Os seus dois membros privados são:
linha 8: membros: um tabuleiro com as pessoas que integram o grupo
linha 9: groupesDeTravail: um dicionário que atribui uma pessoa a um grupo de trabalho
Note-se aqui que a classe [GroupePersonnes] não define um construtor sem argumentos. Recorde-se que, na ausência de qualquer construtor, existe um construtor «padrão», que é o construtor sem argumentos e que não faz nada.
O objetivo aqui é mostrar como o Spring permite inicializar objetos complexos, tais como objetos que possuem campos do tipo matriz ou dicionário. O ficheiro de beans [spring-config-03.xml] do exemplo 3 é o seguinte:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
<beans>
<bean id="personne1" class="istia.st.springioc03.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Simon" />
<property name="age" value="40" />
</bean>
<bean id="personne2" class="istia.st.springioc03.Personne" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="nom" value="Brigitte" />
<property name="age" value="20" />
</bean>
<bean id="groupe1" class="istia.st.springioc03.GroupePersonnes" init-method="init" destroy-method="close">
<property name="membres">
<list>
<ref local="personne1" />
<ref local="personne2" />
</list>
</property>
<property name="groupesDeTravail">
<map>
<entry key="Brigitte" value="Marketing" />
<entry key="Simon" value="Ressources humaines" />
</map>
</property>
</bean>
</beans>
- linhas 14-17: a baliza <list> permite inicializar um campo do tipo tabela ou que implemente a interface List com diferentes valores.
- linhas 20-23: a baliza <map> permite fazer o mesmo com um campo que implemente a interface Map.
Para os nossos testes, utilizaremos a seguinte classe [Main]:
- linhas 12-13: solicitamos ao Spring uma referência ao bean [groupe1] e exibimos o seu valor.
Os resultados obtidos são os seguintes:
Comentários:
- na linha 12 do [Main], solicita-se uma referência ao bean [groupe1]. O Spring inicia a criação deste bean. Como o bean [groupe1] faz referência aos beans [personne1] e [personne2], estes dois beans são criados (linhas 1 e 2) nos resultados. O bean [groupe1] é, em seguida, instanciado e o seu método [init] é executado (linha 3 dos resultados).
- A linha 13 de [Main] exibe a linha 4 dos resultados.
- A linha 15 de [Main] faz com que sejam exibidas as linhas 5 a 7 dos resultados.
15.3. Configuração de uma aplicação n-tier com o Spring
Consideremos uma aplicação de 3 camadas com a seguinte estrutura:
utilizador
Dados
Camada de negócios [metier]
Camada de acesso aos dados [dao]
Camada de interface do utilizador [ui]
Pretendemos demonstrar aqui a utilidade do Spring na construção de uma arquitetura deste tipo.
- As três camadas serão tornadas independentes graças à utilização de interfaces Java
- A integração das três camadas será realizada pelo Spring
A estrutura da aplicação no Eclipse poderá ser a seguinte:
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- [1]: a camada [dao]:
- [IDao]: a interface da camada
- [Dao1, Dao2]: duas implementações desta interface
- [2]: a camada [metier]:
- [IMetier]: a interface da camada
- [Metier1, Metier2]: duas implementações desta interface
- [3]: a camada [ui]:
- [IUi]: a interface da camada
- [Ui1, Ui2]: duas implementações desta interface
- [4]: os ficheiros de configuração Spring da aplicação. Vamos configurar a aplicação de duas formas.
- [5]: as bibliotecas necessárias para a aplicação. São as mesmas utilizadas nos exemplos anteriores.
- [6]: o pacote de testes. O [Main1] utilizará a configuração [spring-config-01.xml] e o [Main2] utilizará a configuração [spring-config-02.xml].
O objetivo deste exemplo é mostrar que podemos alterar a implementação de uma ou mais camadas da aplicação sem qualquer impacto nas outras camadas. Tudo se passa no ficheiro de configuração do Spring.
A camada [dao]
A camada [dao] implementa a seguinte interface [IDao]:
A implementação [Dao1] será a seguinte:
A implementação [Dao2] será a seguinte:
A camada [métier]
A camada [métier] implementa a seguinte interface [IMetier]:
A implementação [Metier1] será a seguinte:
A implementação [Metier2] será a seguinte:
A camada [ui]
A camada [ui] implementa a seguinte interface [IUi]:
A implementação [Ui1] será a seguinte:
A implementação [Ui2] será a seguinte:
Os ficheiros de configuração do Spring
O primeiro, [spring-config-01.xml]:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
<beans>
<!-- a classe dao -->
<bean id="dao" class="istia.st.springioc.troistier.dao.Dao1"/>
<!-- a classe de negócio -->
<bean id="metier" class="istia.st.springioc.troistier.metier.Metier1">
<property name="dao">
<ref local="dao" />
</property>
</bean>
<!-- a classe UI -->
<bean id="ui" class="istia.st.springioc.troistier.ui.Ui1">
<property name="metier">
<ref local="metier" />
</property>
</bean>
</beans>
O segundo, [spring-config-02.xml]:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
<beans>
<!-- a classe DAO -->
<bean id="dao" class="istia.st.springioc.troistier.dao.Dao2"/>
<!-- a classe de negócio -->
<bean id="metier"
class="istia.st.springioc.troistier.metier.Metier2">
<property name="dao">
<ref local="dao" />
</property>
</bean>
<!-- a classe UI -->
<bean id="ui" class="istia.st.springioc.troistier.ui.Ui2">
<property name="metier">
<ref local="metier" />
</property>
</bean>
</beans>
Os programas de teste
O programa [Main1] é o seguinte:
O programa [Main1] utiliza o ficheiro de configuração [spring-config-01.xml] e, por conseguinte, as implementações [Ui1, Metier1, Dao1] das camadas. Os resultados obtidos na consola do Eclipse:
O programa [Main2] é o seguinte:
O programa [Main2] utiliza o ficheiro de configuração [spring-config-02.xml] e, consequentemente, as implementações [Ui2, Metier2, Dao2] das camadas. Resultados obtidos na consola do Eclipse:
15.4. Conclusion
A aplicação que criámos possui uma grande flexibilidade de evolução. É possível alterar a implementação de uma camada através de uma simples configuração. O código das outras camadas permanece inalterado. Isto é conseguido graças ao conceito IoC, que é um dos dois pilares do Spring. O outro pilar é o AOP (Programação Orientada a Aspectos), que ainda não apresentámos. Permite adicionar, também através de configuração, «comportamento» a um método de uma classe sem alterar o código da mesma.






