五分钟,手撸一个Spring容器

大家好,我是老三,Spring是我们最常用的开源框架,经过多年发展,Spring已经发展成枝繁叶茂的大树,让我们难以窥其全貌。

这节,我们回归Spring的本质,五分钟手撸一个Spring容器,揭开Spring神秘的面纱!

从什么是IOC开始?

Spring——春天,Java编程世界的春天是由一位音乐家——Rod Johnson带来的。

Rod Johnson先后编写了两本巨著《Expert One-on-One J2EE Design and Development》、《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》,拉起了挑战正统Java EE框架EJB的大旗。

Rod Johnson两大著作-来自百度百科

Rod Johnson不仅是一名旗手,更是开发了Spring这一轻量级框架,像一名勇敢的龙骑兵一样,对EJB发动了冲锋,并最终战胜了EJB,让Spring成为Java EE事实上的标准。

Spring Logo

Spring的两大内核分别是IOC和AOP,其中最最核心的是IOC。

所谓的IOC(控制反转):就是由容器来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。以前是我们想要什么,就自己创建什么,现在是我们需要什么,容器就给我们送来什么。

引入IOC之前和引入IOC之后

也就是说,控制对象生命周期的不再是引用它的对象,而是容器。对具体对象,以前是它控制其它对象,现在所有对象都被容器控制,所以这就叫控制反转

控制反转示意图

也许你还听到另外一个概念DI(依赖注入),它指的是容器在实例化对象的时候把它依赖的类注入给它,我们也可以认为,DI是IOC的补充和实现。

工厂和Spring容器

Spring是一个成熟的框架,为了满足扩展性、实现各种功能,所以它的实现如同枝节交错的大树一样,现在让我们把视线从Spring本身移开,来看看一个萌芽版的Spring容器怎么实现。

Spring的IOC本质就是一个大工厂,我们想想一个工厂是怎么运行的呢?

工厂运行

  • 生产产品:一个工厂最核心的功能就是生产产品。在Spring里,不用Bean自己来实例化,而是交给Spring,应该怎么实现呢?——答案毫无疑问,反射

    那么这个厂子的生产管理是怎么做的?你应该也知道——工厂模式

  • 库存产品:工厂一般都是有库房的,用来库存产品,毕竟生产的产品不能立马就拉走。Spring我们都知道是一个容器,这个容器里存的就是对象,不能每次来取对象,都得现场来反射创建对象,得把创建出的对象存起来。

  • 订单处理:还有最重要的一点,工厂根据什么来提供产品呢?订单。这些订单可能五花八门,有线上签签的、有到工厂签的、还有工厂销售上门签的……最后经过处理,指导工厂的出货。

    在Spring里,也有这样的订单,它就是我们bean的定义和依赖关系,可以是xml形式,也可以是我们最熟悉的注解形式。

那对应我们的萌芽版的Spring容器是什么样的呢?

mini版本Spring IOC

订单:Bean定义

Bean可以通过一个配置文件定义,我们会把它解析成一个类型。

Bean定义

  • beans.properties

    为了偷懒,这里直接用了最方便解析的properties,用一个<key,value>类型的配置来代表Bean的定义,其中key是beanName,value是class

    userDao:cn.fighter3.bean.UserDao
    
  • BeanDefinition.java

    bean定义类,配置文件中bean定义对应的实体

    public class BeanDefinition {
    
        private String beanName;
    
        private Class beanClass;
         //省略getter、setter  
     }   
    

获取订单:资源加载

接下订单之后,就要由销售向生产部门交接,让生产部门知道商品的规格、数量之类。

资源加载器,就是来完成这个工作的,由它来完成配置文件中配置的加载。

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;
    }

}

订单分配:Bean注册

对象注册器,这里用于单例bean的缓存,我们大幅简化,默认所有bean都是单例的。可以看到所谓单例注册,也很简单,不过是往HashMap里存对象。

public class BeanRegister {

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

    /**
     * 获取单例Bean
     *
     * @param beanName bean名称
     * @return
     */
    public Object getSingletonBean(String beanName) {
        return singletonMap.get(beanName);
    }

    /**
     * 注册单例bean
     *
     * @param beanName
     * @param bean
     */
    public void registerSingletonBean(String beanName, Object bean) {
        if (singletonMap.containsKey(beanName)) {
            return;
        }
        singletonMap.put(beanName, bean);
    }

}

生产车间:对象工厂

好了,到了我们最关键的生产部门了,在工厂里,生产产品的是车间,在IOC容器里,生产对象的是BeanFactory。

BeanFactory

  • 对象工厂,我们最核心的一个类,在它初始化的时候,创建了bean注册器,完成了资源的加载。

  • 获取bean的时候,先从单例缓存中取,如果没有取到,就创建并注册一个bean

    public class BeanFactory {
    
        private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();
    
        private BeanRegister beanRegister;
    
        public BeanFactory() {
            //创建bean注册器
            beanRegister = new BeanRegister();
            //加载资源
            this.beanDefinitionMap = new ResourceLoader().getResource();
        }
    
        /**
         * 获取bean
         *
         * @param beanName bean名称
         * @return
         */
        public Object getBean(String beanName) {
            //从bean缓存中取
            Object bean = beanRegister.getSingletonBean(beanName);
            if (bean != null) {
                return bean;
            }
            //根据bean定义,创建bean
            return createBean(beanDefinitionMap.get(beanName));
        }
    
        /**
         * 创建Bean
         *
         * @param beanDefinition bean定义
         * @return
         */
        private Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {
            try {
                Object bean = beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
                //缓存bean
                beanRegister.registerSingletonBean(beanDefinition.getBeanName(), bean);
                return bean;
            } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }
    

生产销售:测试

  • UserDao.java

    我们的Bean类,很简单

    public class UserDao {
    
        public void queryUserInfo(){
            System.out.println("A good man.");
        }
    }
    
  • 单元测试

    public class ApiTest {
        @Test
        public void test_BeanFactory() {
            //1.创建bean工厂(同时完成了加载资源、创建注册单例bean注册器的操作)
            BeanFactory beanFactory = new BeanFactory();
    
            //2.第一次获取bean(通过反射创建bean,缓存bean)
            UserDao userDao1 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
            userDao1.queryUserInfo();
    
            //3.第二次获取bean(从缓存中获取bean)
            UserDao userDao2 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
            userDao2.queryUserInfo();
        }
    }
    
  • 运行结果

    A good man.
    A good man.
    

至此,我们一个萌芽版的Spring容器就完成了。

考虑一下,它有哪些不足呢?是否还可以抽象、扩展、解耦……

细细想想这些东西,你是不是对真正的Spring IOC容器为何如此复杂,有所理解了呢?


参考:

[1]. 《Spring揭秘》

[2].小傅哥 《手撸Spring》

[3].《精通Spring4.X企业应用开发实战》


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本图文内容来源于网友网络收集整理提供,作为学习参考使用,版权属于原作者。
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