手把手帶你實(shí)現(xiàn)一個(gè)萌芽版的Spring容器

更新時(shí)間：2022年03月04日 17:02:20 作者：三分惡

大家好，我是老三，Spring是我們最常用的開源框架，經(jīng)過多年發(fā)展，Spring已經(jīng)發(fā)展成枝繁葉茂的大樹，讓我們難以窺其全貌，這節(jié)，我們回歸Spring的本質(zhì)，五分鐘手?jǐn)]一個(gè)Spring容器，揭開Spring神秘的面紗

從什么是IOC開始？

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

Rod Johnson先后編寫了兩本巨著《Expert One-on-One J2EE Design and Development》、《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》，拉起了挑戰(zhàn)正統(tǒng)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(fā)了Spring這一輕量級(jí)框架，像一名勇敢的龍騎兵一樣，對(duì)EJB發(fā)動(dòng)了沖鋒，并最終戰(zhàn)勝了EJB，讓Spring成為Java EE事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

Spring Logo

Spring的兩大內(nèi)核分別是IOC和AOP，其中最最核心的是IOC。

所謂的IOC（控制反轉(zhuǎn)）：就是由容器來負(fù)責(zé)控制對(duì)象的生命周期和對(duì)象間的關(guān)系。以前是我們想要什么，就自己創(chuàng)建什么，現(xiàn)在是我們需要什么，容器就給我們送來什么。

引入IOC之前和引入IOC之后

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

控制反轉(zhuǎn)示意圖

也許你還聽到另外一個(gè)概念DI（依賴注入），它指的是容器在實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候把它依賴的類注入給它，我們也可以認(rèn)為，DI是IOC的補(bǔ)充和實(shí)現(xiàn)。

工廠和Spring容器

Spring是一個(gè)成熟的框架，為了滿足擴(kuò)展性、實(shí)現(xiàn)各種功能，所以它的實(shí)現(xiàn)如同枝節(jié)交錯(cuò)的大樹一樣，現(xiàn)在讓我們把視線從Spring本身移開，來看看一個(gè)萌芽版的Spring容器怎么實(shí)現(xiàn)。

Spring的IOC本質(zhì)就是一個(gè)大工廠，我們想想一個(gè)工廠是怎么運(yùn)行的呢？

工廠運(yùn)行

生產(chǎn)產(chǎn)品：一個(gè)工廠最核心的功能就是生產(chǎn)產(chǎn)品。在Spring里，不用Bean自己來實(shí)例化，而是交給Spring，應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)呢？——答案毫無疑問，反射。

那么這個(gè)廠子的生產(chǎn)管理是怎么做的？你應(yīng)該也知道——工廠模式。

庫存產(chǎn)品：工廠一般都是有庫房的，用來庫存產(chǎn)品，畢竟生產(chǎn)的產(chǎn)品不能立馬就拉走。Spring我們都知道是一個(gè)容器，這個(gè)容器里存的就是對(duì)象，不能每次來取對(duì)象，都得現(xiàn)場來反射創(chuàng)建對(duì)象，得把創(chuàng)建出的對(duì)象存起來。

訂單處理：還有最重要的一點(diǎn)，工廠根據(jù)什么來提供產(chǎn)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……最后經(jīng)過處理，指導(dǎo)工廠的出貨。

在Spring里，也有這樣的訂單，它就是我們bean的定義和依賴關(guān)系，可以是xml形式，也可以是我們最熟悉的注解形式。

那對(duì)應(yīng)我們的萌芽版的Spring容器是什么樣的呢？

mini版本Spring IOC

訂單：Bean定義

Bean可以通過一個(gè)配置文件定義，我們會(huì)把它解析成一個(gè)類型。

Bean定義

beans.properties

為了偷懶，這里直接用了最方便解析的properties，用一個(gè)<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(duì)應(yīng)的實(shí)體

public class BeanDefinition {

    private String beanName;

    private Class beanClass;
     //省略getter、setter  
 }

獲取訂單：資源加載

接下訂單之后，就要由銷售向生產(chǎn)部門交接，讓生產(chǎn)部門知道商品的規(guī)格、數(shù)量之類。

資源加載器，就是來完成這個(gè)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注冊(cè)

對(duì)象注冊(cè)器，這里用于單例bean的緩存，我們大幅簡化，默認(rèn)所有bean都是單例的?？梢钥吹剿^單例注冊(cè)，也很簡單，不過是往HashMap里存對(duì)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);
    }

    /**
     * 注冊(cè)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(chǎn)車間：對(duì)象工廠

好了，到了我們最關(guān)鍵的生產(chǎn)部門了，在工廠里，生產(chǎn)產(chǎn)品的是車間，在IOC容器里，生產(chǎn)對(duì)象的是BeanFactory。

BeanFactory

對(duì)象工廠，我們最核心的一個(gè)類，在它初始化的時(shí)候，創(chuàng)建了bean注冊(cè)器，完成了資源的加載。

獲取bean的時(shí)候，先從單例緩存中取，如果沒有取到，就創(chuàng)建并注冊(cè)一個(gè)bean

public class BeanFactory {

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

    private BeanRegister beanRegister;

    public BeanFactory() {
        //創(chuàng)建bean注冊(cè)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(jù)bean定義，創(chuàng)建bean
        return createBean(beanDefinitionMap.get(beanName));
    }

    /**
     * 創(chuàng)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(chǎn)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(chuàng)建bean工廠(同時(shí)完成了加載資源、創(chuàng)建注冊(cè)單例bean注冊(cè)器的操作)
        BeanFactory beanFactory = new BeanFactory();

        //2.第一次獲取bean（通過反射創(chuàng)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(yùn)行結(jié)果