Spring 源码解析（二）

作者: 当年明月_3025 | 来源:发表于2019-06-10 21:57 被阅读0次

第一章为源码解析。
第二章为实现一个简单的 IOC 容器。
第三章进阶 Spring 插件开发。

手动实现一个 IOC/DI 容器

上一篇文章里我们已经对 Spring 的源码有了一个大概的认识，对于 Spring 中的一些组件，比如 Aware，PostProcessor，ApplicationContext 有了一定的认识，下面我们就来手动实现一个 IOC/DI 容器。

项目整体用 maven 构建，里面有两个模块，MySpring 为 IOC/DI 的核心，Demo 为测试项目。

先来看看整体的项目结构，目前为第一个版本，好多需要完善的地方。最近好忙。

myspring.png
首先我们把几个重要的注解定义出来。
@Autowired，自动注入注解，用来实现 DI 功能。
@Controller，控制层注解，暂时不实现 SpringMVC 相关的功能。后续分析完 SpringMVC 源码后会实现。
@Service，服务层注解，与 Spring 中的 @Component 作用相同，就是将这个 Bean 交给 Spring 来管理。
@Repository，持久层注解，将这个 Bean 交给 Spring 来管理。
暂时先定义这几个注解。

这几个注解的定义与代码都是一样的，就是将注解定义出来。
```
 @Target(ElementType.TYPE)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 public @interface Service {
 
     String value() default "";
 }
```

首先我们也定义一个 BeanFactory 工厂方法作为最上层的容器。里面主要有一个 getBean 方法用来从容器中获取 Bean，当然这里面已经包含了 Bean
的实例化过程。getBean 方法调用抽象的 doGetBean 方法，最后交给子类实现。

 package org.springframework.ioc.factory;
 
 /**
  * 容器对象的工厂类，生产容器对象
  *
  */
 public abstract class BeanFactory {
 
     public Object getBean(String beanName){
         return doGetBean(beanName);
     }
 
     protected abstract Object doGetBean(String beanName);
 
 }

定义一个 ApplicationContext 继承 BeanFactory，在里面添加 xml
处理工具类和包的扫描路径。这个类也是一个抽象类。里面包含两个实例参数，配置文件路径和 xml 处理工具。

 package org.paul.springframework.ioc.bean;
 
 import org.paul.springframework.ioc.factory.BeanFactory;
 import org.paul.springframework.ioc.xml.XmlUtil;
 
 public abstract class ApplicationContext extends BeanFactory {
 
     protected String configLocation;
     protected XmlUtil xmlUtil = null;
 
     public ApplicationContext(){
     }
 
     public ApplicationContext(String configLocations){
         this.configLocation = configLocations;
         xmlUtil = new XmlUtil();
     }
 
 }

在看容器的最终实现类之前，我们先把 xmlUtil 和配置文件的结构给大家看一下。
xmlUtil 的作用就是解析配置文件获得类的所描路径。

 package org.springframework.ioc.xml;
 
 import org.dom4j.Document;
 import org.dom4j.DocumentException;
 import org.dom4j.Element;
 import org.dom4j.io.SAXReader;
 import java.io.InputStream;
 
 /**
  * 解析容器的配置文件中扫描包的路径
  *
  */
 public class XmlUtil {
     public String handlerXMLForScanPackage(String configuration){
         InputStream ins = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(configuration);
         SAXReader reader = new SAXReader();
         try{
             Document document = reader.read(ins);
             Element root = document.getRootElement();
             Element element = root.element("package-scan");
             String res = element.attributeValue("component-scan");
             return res;
         }catch (DocumentException e){
             e.printStackTrace();
         }
         return null;
     }
 }

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
 <beans>
     <package-scan component-scan="com.spring.demo" />
 </beans>

容器的最终实现类，基于注解的 xml 扫描容器配置类。

首先定义两个线程安全的 List 和一个 ConcurrentHashMap，分别用来保存扫描类的路径，类和实例对象。
在 AnnotationApplicationContext 的构造函数里，分别实现了以下的功能。
调用父类的初始化方法，将 xml 工具实例化。
使用 xmlUtil 和配置文件路径获取到扫描的包路径。
获取到包路径后，执行包的扫描操作。
将里面有对应注解的 Bean 注入到容器中。
将对象创建出来，先忽略依赖关系。
执行容器实例管理和对象运行期间的依赖装配。

 package org.springframework.ioc.bean;
 
 import java.io.File;
 import java.io.FileFilter;
 import java.lang.reflect.Field;
 import java.net.URISyntaxException;
 import java.net.URL;
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.Collections;
 import java.util.List;
 import java.util.Map;
 import java.util.Map.Entry;
 import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
 
 import org.springframework.ioc.annotation.Autowired;
 import org.springframework.ioc.annotation.Component;
 import org.springframework.ioc.annotation.Controller;
 import org.springframework.ioc.annotation.Repository;
 import org.springframework.ioc.annotation.Service;
 
 public class AnnotationApplicationContext extends ApplicationContext {
     
     //保存类路径的缓存
     private static List<String> classCache = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
     
     //保存需要注入的类的缓存
     private static List<Class<?>> beanDefinition = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Class<?>>());
 
     //保存类实例的容器
     private static Map<String,Object> beanFactory = new ConcurrentHashMap<>();
     
     public AnnotationApplicationContext(String configuration) {
         super(configuration);
         String path  = xmlUtil.handlerXMLForScanPackage(configuration);
         System.out.println(path);
         
         //执行包的扫描操作
         scanPackage(path);
         //注册bean
         registerBean();
         //把对象创建出来，忽略依赖关系
         doCreateBean();
         //执行容器管理实例对象运行期间的依赖装配
         diBean();
     }
 
 
 
     @Override
     protected Object doGetBean(String beanName) {
         return beanFactory.get(beanName);
     }
     
     /**
      * 扫描包下面所有的 .class 文件的类路径到上面的List中
      * 
      */
     private void scanPackage(final String path) {
         URL url = this.getClass().getClassLoader().getResource(path.replaceAll("\\.", "/"));
         try {
             File file = new File(url.toURI());
             
             file.listFiles(new FileFilter(){
                 //pathname 表示当前目录下的所有文件
                 @Override
                 public boolean accept(File pathname) {
                     //递归查找文件
                     if(pathname.isDirectory()){
                         scanPackage(path+"."+pathname.getName());
                     }else{
                         if(pathname.getName().endsWith(".class")){
                             String classPath = path + "." + pathname.getName().replace(".class","");
                             classCache.add(classPath);
                         }
                     }
                     return true;
                 }
                 
             });
         } catch (URISyntaxException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         
         
     }
     
 
     /**
      * 根据类路径获得 class 对象
      */
     private void registerBean() {
         if(classCache.isEmpty()){
             return;
         }
         
         
         for(String path:classCache){
             try {
                 //使用反射，通过类路径获取class 对象
                 Class<?> clazz = Class.forName(path);
                 //找出需要被容器管理的类，比如，@Component，@Controller，@Service，@Repository
                 if(clazz.isAnnotationPresent(Repository.class)||clazz.isAnnotationPresent(Service.class)
                         ||clazz.isAnnotationPresent(Controller.class)|| clazz.isAnnotationPresent(Component.class)){
                     beanDefinition.add(clazz);
                 }
             } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // TODO Auto-generated catch block
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         
     }
 
     
     /**
      * 
      * 根据类对象，创建实例
      */
     private void doCreateBean() {
         if(beanDefinition.isEmpty()){
             return;
         }
         
 
         for(Class clazz:beanDefinition){
             try {
                 Object instance = clazz.newInstance();
                 //将首字母小写的类名作为默认的 bean 的名字
                 String aliasName = lowerClass(clazz.getSimpleName());
                 //先判断@ 注解里面是否给了 Bean 名字，有的话，这个就作为 Bean 的名字
                 if(clazz.isAnnotationPresent(Repository.class)){
                     Repository repository = (org.springframework.ioc.annotation.Repository) clazz.getAnnotation(Repository.class);
                     if(!"".equals(repository.value())){
                         aliasName = repository.value();
                     }
                 }   
                 if(clazz.isAnnotationPresent(Service.class)){
                     Service service = (org.springframework.ioc.annotation.Service) clazz.getAnnotation(Service.class);
                     if(!"".equals(service.value())){
                         aliasName = service.value();
                     }
                 }
                 if(clazz.isAnnotationPresent(Controller.class)){
                     Controller controller = (org.springframework.ioc.annotation.Controller) clazz.getAnnotation(Controller.class);
                     if(!"".equals(controller.value())){
                         aliasName = controller.value();
                     }
                 }
                 if(clazz.isAnnotationPresent(Component.class)){
                     Component component = (org.springframework.ioc.annotation.Component) clazz.getAnnotation(Component.class);
                     if(!"".equals(component.value())){
                         aliasName = component.value();
                     }
                 }
                 if(beanFactory.get(aliasName)== null){
                     beanFactory.put(aliasName, instance);
                 }
                 
                 //判断当前类是否实现了接口
                 Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
                 if(interfaces == null){
                     continue;
                 }
                 //把当前接口的路径作为key存储到容器中
                 for(Class<?> interf:interfaces){
                     beanFactory.put(interf.getName(), instance);
                 }
                 
 
                 
             } catch (InstantiationException e) {
                 e.printStackTrace();
             } catch (IllegalAccessException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         
         
         for (Entry<String, Object> entry : beanFactory.entrySet()) { 
               System.out.println("Key = " + entry.getKey() + ", Value = " + entry.getValue()); 
             }
         
         
     }
     
     /**
      * 对创建好的对象进行依赖注入
      */
     private void diBean() {
         if(beanFactory.isEmpty()){
             return;
         }
         
         for(Class<?> clazz:beanDefinition){
             String aliasName = lowerClass(clazz.getSimpleName());
             //先判断@ 注解里面是否给了 Bean 名字，有的话，这个就作为 Bean 的名字
             if(clazz.isAnnotationPresent(Repository.class)){
                 Repository repository = (org.springframework.ioc.annotation.Repository) clazz.getAnnotation(Repository.class);
                 if(!"".equals(repository.value())){
                     aliasName = repository.value();
                 }
             }   
             if(clazz.isAnnotationPresent(Service.class)){
                 Service service = (org.springframework.ioc.annotation.Service) clazz.getAnnotation(Service.class);
                 if(!"".equals(service.value())){
                     aliasName = service.value();
                 }
             }
             if(clazz.isAnnotationPresent(Controller.class)){
                 Controller controller = (org.springframework.ioc.annotation.Controller) clazz.getAnnotation(Controller.class);
                 if(!"".equals(controller.value())){
                     aliasName = controller.value();
                 }
             }
             if(clazz.isAnnotationPresent(Component.class)){
                 Component component = (org.springframework.ioc.annotation.Component) clazz.getAnnotation(Component.class);
                 if(!"".equals(component.value())){
                     aliasName = component.value();
                 }
             }
             
             //根据别名获取到被装配的 bean 的实例
             Object instance = beanFactory.get(aliasName);
             try{
                 //从类中获取参数，判断是否有 @Autowired 注解
                 Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
                 for(Field f:fields){
                     if(f.isAnnotationPresent(Autowired.class)){
                         System.out.println("12312312312123");
                         //开启字段的访问权限
                         f.setAccessible(true);
                         Autowired autoWired = f.getAnnotation(Autowired.class);
                         if(!"".equals(autoWired.value())){
                             System.out.println("111111111111111111111");
                             //注解里写了别名
                             f.set(instance, beanFactory.get(autoWired.value()));
                             
                         }else{
                             //按类型名称
                             String fieldName = f.getType().getName();
                             f.set(instance, beanFactory.get(fieldName));
                         }
                     }
                 }
             }catch(Exception e){
                 e.printStackTrace();
             }
             
         }
         
     }
 
 
     private String lowerClass(String simpleName) {
         char[] chars = simpleName.toCharArray();
         chars[0] += 32;
         return chars.toString();
     }
 
 }

在 Demo 模块中定义类似与 SpringMVC 的三层架构，并在 Service 层注入 Dao，在 Dao 层我们只打印了一句话，为了验证 DI 成功。

 package org.Demo;

 import static org.junit.Assert.assertTrue;
 
 import org.junit.Test;
 import org.springframework.ioc.bean.AnnotationApplicationContext;
 import org.springframework.ioc.bean.ApplicationContext;
 
 import com.spring.demo.Service.BookService;
 
 /**
  * Unit test for simple App.
  */
 public class AppTest 
 {
     public static void main(String[] args){
 
         ApplicationContext ctx = new AnnotationApplicationContext("applicationContext.xml");
         BookService bookService = (BookService) ctx.getBean("bookService");
         bookService.action();
     }
 }

测试结果：

 // 容器中的 Bean
 Key = bookDao, Value = com.spring.demo.Dao.BookDaoImpl@3d494fbf
 Key = [C@4fca772d, Value = com.spring.demo.controller.BookController@1ddc4ec2
 Key = bookService, Value = com.spring.demo.Service.BookServiceImpl@133314b
 Key = com.spring.demo.Dao.BookDao, Value = com.spring.demo.Dao.BookDaoImpl@3d494fbf
 Key = com.spring.demo.Service.BookService, Value = com.spring.demo.Service.BookServiceImpl@133314b
 
 // service 调用 dao 层的方法，成功打印。
 我在读书

这样一个 IOC/DI 容器就构建成功了，整个项目源码在 github，希望大家 star 一下，一起改进（多提 pull request）。
项目源码

Spring 源码解析（二）

手动实现一个 IOC/DI 容器

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