【框架源码】手写Spring框架IOC容器核心流程

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简介: 【框架源码】手写Spring框架IOC容器核心流程

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要是想要了解Spring IOC底层,首先我们就得先了解什么是IOC。

IOC就是控制反转,把对象创建和对象之间的调用过程交给Spring进行管理。

使用IOC目的就是之前我们创建对象的方式都是用new的方式创建,这个方式有个缺点,被创建对象的类的位置一旦被改动,new就会报错,类与类之间的关联度太大,为了降低耦合度,将创建对象交给IOC容器处理。

IOC底层原理也是运用主要技术包括:xml解析、工厂设计模式、反射。

IOC主要是通过内部工厂类解析配置文件id属性对应的class属性,利用反射Class.forName()方法,参数是class属性值,来回去对应的类,进而获取对象

下面我们就来用自己的方式来实现Spring IOC的核心功能点。

Spring IOC 核心功能点如下:

支持读取xml文件,创建多个bean

提供接口根据id获取容器bean

根据xml配置,需要支持对象注入功能

支持判断容器里面是否存在bean和获取class类型

采用适当的接口抽取和封装,使用方式和spring框架基本类似

这是我们在Spring框架中创建Bean的方式:

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接下来,我们就按照Spring的这中创建Bean的方式自定义一个简易的IOC框架。

创建一个maven项目。

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首先,我们先加入一个依赖,然后创建一些环境测试类,OrderMapper、OrderService、OrderServiceImpl、beans.xml。

    <!--JDOM 是一种使用 XML 的独特 Java 工具包,用于快速开发 XML 应用程序。JDOM 是一个开源项目,它基于树形结构,利用纯 Java 的技术对 XML 文档实现解析、生成、序列化及多种操作。-->
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.jdom</groupId>
            <artifactId>jdom</artifactId>
            <version>2.0.2</version>
        </dependency>
    </dependencies>
public class OrderMapper {
    public void saveOrder(String orderNo){
        System.out.println("当前订单:"+orderNo+" 已经落入数据库。");
    }
}
public interface OrderService {
    void saveOrder(String orderNo);
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    //注意这个OrderMapper 的 set、get方法一定要写,我们一会用反射的机制去设置属性。
    private OrderMapper orderMapper;
    public OrderMapper getOrderMapper() {
        return orderMapper;
    }
    public void setOrderMapper(OrderMapper orderMapper) {
        this.orderMapper = orderMapper;
    }
    @Override
    public void saveOrder(String orderNo) {
        orderMapper.saveOrder(orderNo);
    }
}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<beans>
    <bean id="orderMapper" class="com.lixiang.mapper.OrderMapper">
    </bean>
    <bean id="orderService" class="com.lixiang.service.impl.OrderServiceImpl">
        <property name="orderMapper" bean="orderMapper" />
    </bean>
</beans>

ok,准备完测试类,我们来定义BeanFactory,仿照Spring的方式,定义几个方法。

/**
 * @author lixiang
 * @date 2023/5/22 08:26
 */
public interface BeanFactory {
    /**
     * 根据名称获取bean
     * @param name
     * @return
     */
    Object getBean(String name);
    /**
     * 判断bean是否在容器里面
     * @param name
     * @return
     */
    boolean containsBean(String name);
    /**
     * 根据名称获取bean的类型
     * @param name
     * @return
     */
    Class<?> getType(String name) ;
}

然后创建ClassPathXmlApplicationContext,上下文对象,用于加载resources下的xml文件。

/**
 * @author lixiang
 * @date 2023/5/22 08:29
 */
public class ClassPathXmlApplicationContext implements BeanFactory{
    /**
     * 定义map用于存放bean
     */
    private Map<String,Object> beans = new HashMap<>();
    public ClassPathXmlApplicationContext() throws Exception {
        //init 方法 做 解析和注入
        init();
    }
    /**
     * 初始化,核心就在这个
     */
    private void init() throws Exception {
        SAXBuilder saxBuilder = new SAXBuilder();
        //获取资源路径的xml文件
        InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(fileName);
        //将xml文件构建成Document
        Document document = saxBuilder.build(resourceAsStream);
        //获取根结点的Element,对应的就是beans
        Element rootElement = document.getRootElement();
        //获取下面的bean节点
        List<Element> elements = rootElement.getChildren("bean");
        //遍历
        for (int i = 0; i < elements.size(); i++) {
            Element element = elements.get(i);
            //获取id属性
            String id = element.getAttributeValue("id");
            //获取class信息
            String clazz = element.getAttributeValue("class");
            //反射创建对象
            Object obj = Class.forName(clazz).getDeclaredConstructor().newInstance();
            //放到map中存储
            beans.put(id, obj);
            //判断属性中是否有需要注入的对象
            for(Element propertyElement: element.getChildren("property")){
                //获取名称
                String name = propertyElement.getAttributeValue("name");
                //获取bean的定义
                String bean = propertyElement.getAttributeValue("bean");
                //获取bean
                Object beanObject = beans.get(bean);
                //设置set方法
                String methodName = "set" + name.substring(0,1).toUpperCase() + name.substring(1);
                Class<?> aClass = beanObject.getClass();
                //反射将属性设置进去
                Method m = obj.getClass().getMethod(methodName,aClass);
                m.invoke(obj, beanObject);
            }
        }
    }
    @Override
    public Object getBean(String name) {
        return beans.get(name);
    }
    @Override
    public boolean containsBean(String name) {
        return beans.containsKey(name);
    }
    @Override
    public Class<?> getType(String name) {
        if(beans.containsKey(name)){
            return beans.get(name).getClass();
        }
        return null;
    }
}

创建测试主函数,按照之前Spring 创建的方式写。

/**
 * @author lixiang
 * @date 2023/5/22 08:11
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String fileName= "beans.xml";
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext(fileName);
        OrderService orderService = (OrderService)applicationContext.getBean("orderService");
        orderService.saveOrder("202388474754758834");
        boolean containsBean = applicationContext.containsBean("orderService");
        System.out.println(containsBean);
        Class<?> type = applicationContext.getType("orderService");
        System.out.println(type.getName());
    }
}

我们先看运行结果,没有问题,对象被创建,并且调用方法。

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那么下面我们看debug看下它是怎么执行的,核心逻辑就在于init方法。

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Spring中顶层类 BeanFactory

最核心的接口之一,主要负责创建和管理bean对象实例,具体包括定义、加载、实例化和维护Bean之间的依赖关系等

主要作用

加载Bean的配置信息:BeanFactory根据XML文件中定义的Bean信息构造Bean实例,并装载到容器中。

实例化Bean:BeanFactory在Bean的定义信息加载后,利用Java反射机制来实例化Bean,并根据依赖关系装配Bean实例。

维护Bean之间的依赖关系:BeanFactory能够自动识别Bean之间的依赖关系,实现Bean的依赖注入

提供统一的配置方式:BeanFactory可以将所有Bean的配置信息放在一起,提供统一的配置入口。

对Bean进行作用域管理:BeanFactory负责对Bean的作用域进行管理,如:单例、多例等。

BeanFactory 只是个接口,并不是IOC容器的具体实现,Spring容器给出了很多种实现,

ClassPathXmlApplicationContext 使用XML配置

AnnotationConfigApplicationContext 使用注解配置

ApplicationContext、ConfigurableApplicationContext

BeanFactory、ListableBeanFactory

总结

BeanFactory是顶层接口,定义多数最基础的API,称为【基础容器】

对应BeanFactory的子类ApplicationContext,可以基于不同需求拓展更多的功能,称为【高级容器】

这样的设计避免全部功能都集中在一个类,分散到不同接口,实现的时候根据需求选择即可

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