手把手帶你實現一個萌芽版的Spring容器

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從什麼是IOC開始？

Spring——春天，Java編程世界的春天是由一位音樂傢——Rod Johnson帶來的。

Rod Johnson先後編寫瞭兩本巨著《Expert One-on-One J2EE Design and Development》、《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》，拉起瞭挑戰正統Java EE框架EJB的大旗。

Rod Johnson兩大著作-來自百度百科

Rod Johnson不僅是一名旗手，更是開發瞭Spring這一輕量級框架，像一名勇敢的龍騎兵一樣，對EJB發動瞭沖鋒，並最終戰勝瞭EJB，讓Spring成為Java EE事實上的標準。

Spring Logo

Spring的兩大內核分別是IOC和AOP，其中最最核心的是IOC。

所謂的IOC（控制反轉）：就是由容器來負責控制對象的生命周期和對象間的關系。以前是我們想要什麼，就自己創建什麼，現在是我們需要什麼，容器就給我們送來什麼。

引入IOC之前和引入IOC之後

也就是說，控制對象生命周期的不再是引用它的對象，而是容器。對具體對象，以前是它控制其它對象，現在所有對象都被容器控制，所以這就叫控制反轉。

控制反轉示意圖

也許你還聽到另外一個概念DI（依賴註入），它指的是容器在實例化對象的時候把它依賴的類註入給它，我們也可以認為，DI是IOC的補充和實現。

工廠和Spring容器

Spring是一個成熟的框架，為瞭滿足擴展性、實現各種功能，所以它的實現如同枝節交錯的大樹一樣，現在讓我們把視線從Spring本身移開，來看看一個萌芽版的Spring容器怎麼實現。

Spring的IOC本質就是一個大工廠，我們想想一個工廠是怎麼運行的呢？

工廠運行

生產產品：一個工廠最核心的功能就是生產產品。在Spring裡，不用Bean自己來實例化，而是交給Spring，應該怎麼實現呢？——答案毫無疑問，反射。

那麼這個廠子的生產管理是怎麼做的？你應該也知道——工廠模式。

庫存產品：工廠一般都是有庫房的，用來庫存產品，畢竟生產的產品不能立馬就拉走。Spring我們都知道是一個容器，這個容器裡存的就是對象，不能每次來取對象，都得現場來反射創建對象，得把創建出的對象存起來。

訂單處理：還有最重要的一點，工廠根據什麼來提供產品呢？訂單。這些訂單可能五花八門，有線上簽簽的、有到工廠簽的、還有工廠銷售上門簽的……最後經過處理，指導工廠的出貨。

在Spring裡，也有這樣的訂單，它就是我們bean的定義和依賴關系，可以是xml形式，也可以是我們最熟悉的註解形式。

那對應我們的萌芽版的Spring容器是什麼樣的呢？

mini版本Spring IOC

訂單：Bean定義

Bean可以通過一個配置文件定義，我們會把它解析成一個類型。

Bean定義

  • beans.properties

為瞭偷懶，這裡直接用瞭最方便解析的properties，用一個<key,value>類型的配置來代表Bean的定義，其中key是beanName，value是class

userDao:cn.fighter3.bean.UserDao

  • BeanDefinition.java

bean定義類，配置文件中bean定義對應的實體

public class BeanDefinition {

    private String beanName;

    private Class beanClass;
     //省略getter、setter  
 }

獲取訂單：資源加載

接下訂單之後，就要由銷售向生產部門交接，讓生產部門知道商品的規格、數量之類。

資源加載器，就是來完成這個工作的，由它來完成配置文件中配置的加載。

public class ResourceLoader {

    public static Map<String, BeanDefinition> getResource() {
        Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>(16);
        Properties properties = new Properties();
        try {
            InputStream inputStream = ResourceLoader.class.getResourceAsStream("/beans.properties");
            properties.load(inputStream);
            Iterator<String> it = properties.stringPropertyNames().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                String key = it.next();
                String className = properties.getProperty(key);
                BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition();
                beanDefinition.setBeanName(key);
                Class clazz = Class.forName(className);
                beanDefinition.setBeanClass(clazz);
                beanDefinitionMap.put(key, beanDefinition);
            }
            inputStream.close();
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return beanDefinitionMap;
    }

}

訂單分配：Bean註冊

對象註冊器，這裡用於單例bean的緩存，我們大幅簡化，默認所有bean都是單例的。可以看到所謂單例註冊，也很簡單，不過是往HashMap裡存對象。

public class BeanRegister {

    //單例Bean緩存
    private Map<String, Object> singletonMap = new HashMap<>(32);

    /**
     * 獲取單例Bean
     *
     * @param beanName bean名稱
     * @return
     */
    public Object getSingletonBean(String beanName) {
        return singletonMap.get(beanName);
    }

    /**
     * 註冊單例bean
     *
     * @param beanName
     * @param bean
     */
    public void registerSingletonBean(String beanName, Object bean) {
        if (singletonMap.containsKey(beanName)) {
            return;
        }
        singletonMap.put(beanName, bean);
    }

}

生產車間：對象工廠

好瞭，到瞭我們最關鍵的生產部門瞭，在工廠裡，生產產品的是車間，在IOC容器裡，生產對象的是BeanFactory。

BeanFactory

對象工廠，我們最核心的一個類，在它初始化的時候，創建瞭bean註冊器，完成瞭資源的加載。

獲取bean的時候，先從單例緩存中取，如果沒有取到，就創建並註冊一個bean

public class BeanFactory {

    private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();

    private BeanRegister beanRegister;

    public BeanFactory() {
        //創建bean註冊器
        beanRegister = new BeanRegister();
        //加載資源
        this.beanDefinitionMap = new ResourceLoader().getResource();
    }

    /**
     * 獲取bean
     *
     * @param beanName bean名稱
     * @return
     */
    public Object getBean(String beanName) {
        //從bean緩存中取
        Object bean = beanRegister.getSingletonBean(beanName);
        if (bean != null) {
            return bean;
        }
        //根據bean定義，創建bean
        return createBean(beanDefinitionMap.get(beanName));
    }

    /**
     * 創建Bean
     *
     * @param beanDefinition bean定義
     * @return
     */
    private Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {
        try {
            Object bean = beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
            //緩存bean
            beanRegister.registerSingletonBean(beanDefinition.getBeanName(), bean);
            return bean;
        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

生產銷售：測試

UserDao.java

我們的Bean類，很簡單

public class UserDao {

    public void queryUserInfo(){
        System.out.println("A good man.");
    }
}

單元測試

public class ApiTest {
    @Test
    public void test_BeanFactory() {
        //1.創建bean工廠(同時完成瞭加載資源、創建註冊單例bean註冊器的操作)
        BeanFactory beanFactory = new BeanFactory();

        //2.第一次獲取bean（通過反射創建bean，緩存bean）
        UserDao userDao1 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
        userDao1.queryUserInfo();

        //3.第二次獲取bean（從緩存中獲取bean）
        UserDao userDao2 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
        userDao2.queryUserInfo();
    }
}

運行結果

A good man.
A good man.

至此，我們一個萌芽版的Spring容器就完成瞭。

考慮一下，它有哪些不足呢？是否還可以抽象、擴展、解耦……

細細想想這些東西，你是不是對真正的Spring IOC容器為何如此復雜，有所理解瞭呢？

參考：

[1].《Spring揭秘》

[2].小傅哥 《手擼Spring》

[3].《精通Spring4.X企業應用開發實戰》

到此這篇關於手把手帶你實現一個萌芽版的Spring容器的文章就介紹到這瞭,更多相關Java Spring容器內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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