【Spring系列】- 手写模拟Spring框架
1|0简单模拟Spring
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1|1前言
上次已经学习了Java的设计模式,接下来就先来学习一下如何手写模拟简易的Spring,通过动手实践,才会更好的了解spring底层原理,今天就简单的模拟Spring容器是如何创建,bean又是如何注入的。
来看一下本次案例的spring类图
1|2Spring容器
模拟spring,首先就是需要一个容器,是Spring的核心,一切Spring bean都存储在Spring容器内,并由其通过IoC技术管理。Spring容器也就是一个bean工厂(BeanFactory)。应用中bean的实例化,获取,销毁等都是由这个bean工厂管理的。就像我们刚开始学习的时候接触的ApplicationContext,就是spring的容器,他就是为了完成容器的配置,初始化,管理bean的。因此笔者自己创建了一个LydApplicationContext来模拟简单的spring容器。
开始使用
首先通过new LydApplicationContext(AppConfig.class)
实例化对象,在通过applicationContext.getBean("userService")
去获得bean对象。然而在容器的初始化可是做了许多的事情,包括扫描、实例化bean等等操作。
初始容器创建:
1|3Spring扫描底层实现
Spring容器建好之后我们就需要通过配置文件的注解获取扫描路径,我们需要获取所有的bean,并且需要实例对象。在此我们需要一个配置文件,就是使用new LydApplicationContext(AppConfig.class)
实例携带的配置类,当然这里有好多的形式,也可以是通过xml文件来处理。
配置文件AppConfig.java
这个就是为了提供扫描的包路径的,不做任何操作,所以不需要其他代码。
通过注解存放这个包路径,在后面可以通过这个注解来获取包路径,所以就需要我们创建一个ComponentScan
注解。
编写ComponentScan注解
这个注解是用来spring容器扫描包为之提供包路径。
编写Component注解
在Spring中,通过Component
注解将bean注入Spring容器中,这里我们也采用高这个注解。
获取包路径
既然已经通过注解将包路径存在配置类中,接下来就可以通过这个注解来得到。但是,在这里需要注意的是,我们扫描的并非是java源文件,而是编译后的class文件。我们需要在LydApplicationContext
的构造方法中去实现。
首先,我们需要通过isAnnotationPresent方法先判断是否存在ComponentScan
注解,在通过类的getAnnotation
方法来得到注解。这样就可以直接得到注解上的值。这个值就是我们写入的包路径,注意,这里的路径是com.lyd.service,而我们需要用替换方法将'.'替换成'/',因为在后面获取资源路径的时候,用的是com/lyd/service
这种形式,也就是相对路径。
接下来需要获取资源路径,这个时候就需要用到类加载器LydApplicationContext.class.getClassLoader()
,类加载器中有一个getResource(path)
方法,这个可以根据传入的路径获取相应的资源,最后是能够拼出我们需要的绝对路径。
通过类加载器得到的资源有个获取File的方法,然后我们通过File file = new File(resource.getFile())
;将资源转成File类型,因为他可以表示一个地址或者是具体文件。扫描就是扫描文件路径,也就是文件夹。我们可以打印看一下这个地址:
判断是否为文件夹,如果是,那就获取里面的所有文件,在通过遍历这些文件,获取绝对路径。
因为我们要的是编译的.class文件,因此需要在遍历文件的时候进行判断文件是否为.class文件。为了拿到这个类,需要通过全限定名使用类加载器获取类 ,也就是利用反射机制。我们都知道,spring是通过Component注解来将bean注入spring的,因此最后就是通过判断是否有这个注解来得到一个bean。
1|4Spring生成BeanDefinition
在我们Spring容器启动或者是扫描的时候,并不建议直接实例化bean对象,因为bean是区分单例和多例的,多例bean我们是需要用到的时候再去创建。这个时候就需要生成BeanDefinition,即bean的定义,这个类存储了类和作用域(单例还是多例)。
定义Scope注解
通过Scope这个注解来标明是单例bean还是多例bean。
定义BeanDefinition
在spring中,不会在获取bean的时候再去解析是否为单例,而是通过BeanDefinition类来操作。对bean的定义,记录了bean类和作用域。
因为我们注入spring的bean对象是有Component注解,因此在扫描的时候,我们会通过这个获得到bean,在这时候去创建BeanDefinition对象。通过判断注解上的值来赋值其作用域,如果没有设置,就默认是单例模式。
创建好的bean对象,我们还需要将他进行保存起来,这个就需要定义ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>()
;存储beanDefinition。key是component的值,如果component没有传入beanName的值,那就使用spring的命名规则,采用类名首字母小写。
1|5getBean底层
通过传来一个beanName,通过beanDefinitionMap中获取key为beanName的BeanDefinition对象,进行判空处理。这样我们可以通过这个BeanDefinition对象去获取作用域,判断是否为单例。
获取bean
在此,我们创建单例的时候,是需要将单例保存起来的,需要定义ConcurrentHashMap<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>()
;单例池来保存单例bean。然后在getBean的时候,如果是单例bean,就可以先去单例池中寻找,如果没找到,再去创建对象。而多例模式就需要每次都去创建。
创建bean
利用反射机制,通过无参构造方法去获取实例,这里就是bean对象实例了。就可以直接返回。
在构造方法扫描后要根据生成的beanDefinitionMap去创建单例bean对象。
运行
我们可以先使用单例模式进行测试,我们不加scope注解,并且获取多个bean,可以看到得到的bean对象是同一个。
多例的时候在scope标上值,就可以看到每次获取的bean对象都是不一样的。
1|6Autowired自动依赖注入
当我们在UserService中使用RoleService,我们就需要通过Autowired注解进行依赖注入。就是需要在createBean方法中,在创建实例之后,获取类中的字段,进行依赖注入,要通过判断Autowried注解。通过字段的set方法,将bean对象注入,而这个对象如何获得呢?那就是用过getBean()方法。
1|7Aware回调机制与初始化
Aware回调
那如果我们需要获取当前bean的名字呢?那就得通过Aware回调机制。我们需要创建一个BeanNameAware接口,里面提供一个setBeanName方法。
在createBean方法中去编写回调机制,通过判断这个实例是否有BeanNameAware这个类,通过setName方法间接传递了beanName。
在UserService方法中去实现这个BeanNameAware方法,这就能够在UserService里的beanName字段中得到这个bean对象的真实的beanName了。
初始化
在spring容器中,不只是完成bean对象的创建,还需要能够对bean进行初始化。需要创建InitializingBean接口类。
在需要进行初始化的bean对象去实现这个接口的方法,这里main可以进行一些操作。在createBean中,会根据判断是否有InitializingBean类,会在实例化之后调用这个方法进行初始化。
1|8BeanPostProcessor
BeanPostProcessor可以对spring中bean的创建去做一些操作。
BeanPostProcessor接口
在spring中定义一个BeanPostProcessor接口,里面会有初始化前后操作的方法,并且将beanName和bean对象带入进行自定义的操作。
自定义BeanPostProcessor
这里可以定义自己的类去实现spring中的BeanPostProcessor,对初始化进行一些相应操作。并且能够根据某个bean对象来做不同的操作。原理就是将MyBeanPostProcessor注入到容器中,在扫描的时候将这个对象保存起来,在创建bean的时候去遍历BeanPostProcessor集合,在去调用这个实例的方法。
然而,在spring扫描的时候会进行操作,因为自己实现的BeanPostProcessor是通过Component注解注入spring容器的。因此可以通过判断有Component注解时候,进行判断是否含有BeanPostProcessor类,如果有生成BeanPostProcessor对象,并且将其实例添加到beanPostProcessorList容器中。在此就需要定义ArrayList<BeanPostProcessor> beanPostProcessorList = new ArrayList<>()
;来记录BeanPostProcessor。
接着就可以在创建bean对象的时候,在初始化前后去遍历这个BeanPostProcessor链表,调用相应的方法,就能够调用自定义的MyBeanPostProcessor的方法。
1|9AOP机制
需要通过代理对象。这样如果不进行操作,返回的对象还是原来的,如果是通过操作了,那么返回的就是代理的对象。这里就简单的打印一句话。在扫描的时候,扫到userService这个bean的时候,返回的实例就是代理对象。
1|10源码备注
spring
LydApplicationContext
service
test
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