自己动手开发IOC容器
前两天写简历。写了一句：精通Spring IoC容器。怎么个精通法？还是自己动手写个IOC容器吧。
什么是IoC（Inversion of Control）？什么是DI（Dependency Injection）？不多解释。自己Google！希望你先明白几个概念，该文章不做这方面的阐述，重点关注怎样实现。我将用简要的语言从需求，设计，代码三方面来描写叙述一个简单的IoC容器，来说明IoC容器是怎样帮我们创建类的实例、怎样实现依赖注入。最后会奉上一个完整的IoC容器实例。
一、需求，实现一个IoC容器
1、需求描写叙述：
2、图中一些概念：
（1）服务元数据：一种是我们的编译好的类文件。即.class文件。还有一种是xml文件。你能够理解为spring的注解和xml两种配置bean的方式。
（2）服务定义信息：由元数据转换来的信息。即读取bean中的注解或xml文件，获取到的对象描写叙述信息。
（3）服务提供者：对象的实例。你能够理解为Spring中Bean的实例。
（4）服务定义信息存储区：保存服务定义信息的地方；
（5）服务提供者实例缓存区：保存服务提供者的地方。
3、流程描写叙述：
（1）创建容器：初始化容器。实质是初始化容器内部的工厂。然后读取元数据。转化为服务定义信息，保存到服务定义信息存储区。
（2）调用服务提供者A的方法：获取该服务提供者A的服务定义信息，推断是否有缓存，假设有，直接调用缓存中的A。假设没有，据此实例化A，放入缓存。若发现A依赖其它服务提供者B，则查找缓存，假设有。将缓存中的B注入A。否则实例化B，注入到A中，同一时候放入缓存。以此类推。
（3）上面两个是核心流程，在此基础上，扩展了几个流程：
1）获取全部服务提供者定义信息。
2）获取全部服务提供者实例。
3）获取某个服务提供者实例；
4）热载入新的服务提供者。
二、设计。依据需求，以面向对象为基础。融合几种设计模式来勾勒IOC容器。
注：因为源代码较多，会占非常大篇幅。所以仅仅给出了部分核心代码实现，全部代码见我的CSDN CODE，见文章末尾的说明。
1、UML。类图
2、设计说明
从类图能够看出，严格依照面向接口的方式编程，松耦合的设计保证了可扩展性和灵活性。
我定义了一套实现IOC容器的规范，这套规范的直接表现就是一组接口及其关系。有没有一点J2EE的感觉。然后，我给出了各个接口的一个默认实现，也就是给出了一个容器的默认实现。其它开发人员既能够所有我的默认实现或所有使用自己定义实现，也能够部分组件使用默认实现。部分组件实现自己定义实现。
3、介绍接口与默认实现。即扩展点。
（1）Container接口及默认实现
核心代码：
import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/22
* @Description :容器的核心接口
*/
public interface IContainer{
//获取容器的某个服务提供者实例
public Object getBean(String name);
//依据服务提供者名称，服务名称，參数来获取容器提供的服务
//由三者确定一个唯一的服务。
public Object getService(String beanName,String serviceName,Object... args);
//获取容器全部服务描写叙述信息
public IDataContext getBeanDefinitionContext();
//获取容器中某个服务提供者的描写叙述信息
public BeanEntity getBeanDefinition(String name);
//获取容器中全部服务提供者实例的缓存
public IDataContext getBeanCacheContext();
//热载入新的服务提供者
public void initContainerService(String resource);
}
说明：Container採用外观模式。充当Factory的外观层。Container能够自己定义实现，这是扩展点一。
并且使用了工厂模式和策略模式实现容器内部详细工厂的动态载入。
（2）Factory接口与默认实现
核心代码：
import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;
import com.tgb.handler.HandlerDecorator;
import java.io.Serializable;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/22
* @Description : 抽象的服务工厂。定义处理服务的算法骨架，详细由其子类实现。
*/
//使用模板方法模式定义算法的骨架。详细实现有对应的子类去做。
public abstract class AbstractBeanFactory implements IBeanFactory, Serializable {
//----------组件初始化----------begin-----
protected IDataContext beanDefinitionContext;//服务描写叙述信息的存储区
protected IDataContext beanCacheContext; //服务提供者实例的缓存区
protected HandlerDecorator handlerDecorator;//转换器（元数据到服务描写叙述信息）
//设置服务描写叙述信息的存储区
public abstract void setBeanDefinitionContext(String beanDefinitionContextName, String resource);
//设置服务提供者实例的缓存区
public abstract void setBeanCacheContext(String beanCacheContextName);
//设置转换器（元数据到服务描写叙述信息）
public abstract void setHandler(String defaultHandler, String handlerName);
@Override
//模板方法
//注冊服务组件。初始化服务描写叙述信息
public final void registerBeanDefinition(String resource, String cacheContext, String definitionContext, String defaultHandler, String customHandler) {
this.setHandler(defaultHandler, customHandler);
this.setBeanCacheContext(cacheContext);
this.setBeanDefinitionContext(definitionContext, resource);
}
//----------组件初始化----------end-----
//----------服务提供者的生命周期-----begin--------
//获取某个服务提供者的服务描写叙述信息
public abstract BeanEntity getBeanDefinition(String name);
//检查该服务提供者的实例是否有缓存
public abstract boolean containsBeanCache(String name);
//从缓存中获取服务提供者的实例
public abstract Object getBeanCache(String name);
//创建服务提供者
public abstract Object creatBean(BeanEntity beanEntity);
//将服务提供者实例注冊到缓存
public abstract Object regiterBeanCache(String name, Object obj);
//----------服务提供者的生命周期-----end--------
@Override
//模板方法
//获取服务提供者实例
public final Object getBean(String name) {
//获取某个Bean的定义
BeanEntity beanEntity = getBeanDefinition(name);
//推断这个Bean是否已经载入到缓存，假设有，直接返回
if (containsBeanCache(name)) {
return getBeanCache(name);
}
//创建bean的实例
Object beanObject = this.creatBean(beanEntity);
//注冊到缓存
regiterBeanCache(name, beanObject);
//返回bean的实例
return beanObject;
}
//获取全部的服务描写叙述信息
public abstract IDataContext getBeanDefinitionContext();
//获取全部的服务实例缓存信息
public abstract IDataContext getBeanCacheContext();
}说明：AbstractBeanFactory採用模板方法模式，AbstractBeanFactory中定义了初始化服务定义信息和获取服务提供者实例两个模板方法。定义了算法的骨架。
模板方法依赖的方法的实现交给子类去完毕，这里交给DefaultBeanFactory完毕。
能够实现自己的BeanFactory，这是扩展点二。
（3）DataContext的接口及实现
核心代码：
import java.util.Map;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/22
* @Description :抽象的数据存储接口
*/
public interface IDataContext {
public void initData(Map<String,Object> map);
public void set(String name,Object obj);
public Object get(String name);
public Map<String,Object> getAll();
}说明：IDataContext定义了存储区域应该有的方法。两个实现，DefaultBeanDefinitionContext是服务提供者描写叙述信息存储的默认实现；DefaultBeanCacheContext是服务提供者实例存储的默认实现。能够自己定义存储区实现。这是扩展点三。
（4）Handler接口及实现
核心代码：
import java.util.Map;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/23
* @Description : 抽象的处理器装饰者
*/
//使用装饰者模式，能够动态加入功能（这里是动态加入元数据处理器）
//比如要扩展Annotation就须要自己扩展处理器，或者扩展xml处理器等等
public abstract class HandlerDecorator implements IHandler{
protected IHandler handler;
public void setHandler(IHandler handler){
this.handler=handler;
}
@Override
public Map<String, Object> convert(String string) {
if(handler!=null)
{
return handler.convert(string);
}
return null;
}
}
说明：这里採用了一个装饰者模式，默认提供了一个注解装饰者DefaultAnnotationHandler，来把元数据中注解信息转换为服务提供者定义信息。其它开发人员可继承HandlerDecorator，来实现自己的装饰者。比如把xml信息转换为服务提供者定义信息的Xmlhandler。工厂会依次实现这些装饰者解析元数据。这是扩展点四。
（5）Annotation
核心代码：
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/22
* @Description :用来标注服务的提供者
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target( {
ElementType.FIELD,
ElementType.TYPE
})
public @interface Bean {
String name();
}说明：这里提供了三个注解来描写叙述服务提供者的元数据，handler据此将元数据转换为服务提供者定义信息。其它开发人员可扩展该Annotation。实现自己的Annotation，然后自己定义解析的handler，重写factory的createBean方法就可以。这是扩展点五。
（5）定义数据结构，存储服务定义信息
import java.util.List;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : shan9liang@163.com
* @Date : 2014/6/22
* @Description :服务提供者描写叙述信息载体，其数据结构例如以下：
*
* BeanEntity
*
* name type List
* @bean注解名 Bean类型 ServicEntity的arrayList
* ServiceEntity……
*
* name value List
* @Service注解名 方法名 ParamEntity的ArrayList
* ParamEntity……
* name value
* @param注解名 參数类型
*/
public class BeanEntity {
private String name; //服务提供者名
private String type; //服务提供者实例的类型
private Object value; //服务提供者实例
private List<ServiceEntity> serviceEntityList; //服务提供者提供的全部服务
public BeanEntity(){}
public BeanEntity(String name,String type)
{
this.name=name;
this.type=type;
}
//省略get，set方法
}（6）反射Util
说明：这是java反射的工具类，封装了一些反射经常用法。
（7）热载入监听器
说明：这个监听器。将监听某个位置。假设增加新的服务提供者元数据。将被容器热载入。
三、全部代码
1、上面介绍了需求，设计，以及核心代码，假设依旧只是瘾，那来看看所有代码吧。
我已将这个小项目开源，托管到CSDN CODE 公有项目，项目首页：
https://code.csdn.net/shan9liang/ioccontainer
2、大家能够帮着改进，也能够下载查看。还有非常多改进的地方。近期工作繁忙，有空会持续更新。欢迎提出宝贵意见。
