手把手帶你實現一個萌芽版的Spring容器

2022-03-04 19:00:15

從什麼是IOC開始？

Spring——春天，Java程式設計世界的春天是由一位音樂家——Rod Johnson帶來的。

Rod Johnson先後編寫了兩本鉅著《Expert One-on-One J2EE Design and Development》、《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》，拉起了挑戰正統Java EE框架EJB的大旗。

Rod Johnson不僅是一名旗手，更是開發了Spring這一輕量級框架，像一名勇敢的龍騎兵一樣，對EJB發動了衝鋒，並最終戰勝了EJB，讓Spring成為Java EE事實上的標準。

Spring的兩大核心分別是IOC和AOP，其中最最核心的是IOC。

所謂的IOC（控制反轉）：就是由容器來負責控制物件的生命週期和物件間的關係。以前是我們想要什麼，就自己建立什麼，現在是我們需要什麼，容器就給我們送來什麼。

也就是說，控制物件生命週期的不再是參照它的物件，而是容器。對具體物件，以前是它控制其它物件，現在所有物件都被容器控制，所以這就叫控制反轉。

也許你還聽到另外一個概念DI（依賴注入），它指的是容器在範例化物件的時候把它依賴的類注入給它，我們也可以認為，DI是IOC的補充和實現。

工廠和Spring容器

Spring是一個成熟的框架，為了滿足擴充套件性、實現各種功能，所以它的實現如同枝節交錯的大樹一樣，現在讓我們把視線從Spring本身移開，來看看一個萌芽版的Spring容器怎麼實現。

Spring的IOC本質就是一個大工廠，我們想想一個工廠是怎麼執行的呢？

生產產品：一個工廠最核心的功能就是生產產品。在Spring裡，不用Bean自己來範例化，而是交給Spring，應該怎麼實現呢？——答案毫無疑問，反射。

那麼這個廠子的生產管理是怎麼做的？你應該也知道——工廠模式。

庫存產品：工廠一般都是有庫房的，用來庫存產品，畢竟生產的產品不能立馬就拉走。Spring我們都知道是一個容器，這個容器裡存的就是物件，不能每次來取物件，都得現場來反射建立物件，得把建立出的物件存起來。

訂單處理：還有最重要的一點，工廠根據什麼來提供產品呢？訂單。這些訂單可能五花八門，有線上籤籤的、有到工廠籤的、還有工廠銷售上門籤的……最後經過處理，指導工廠的出貨。

在Spring裡，也有這樣的訂單，它就是我們bean的定義和依賴關係，可以是xml形式，也可以是我們最熟悉的註解形式。

那對應我們的萌芽版的Spring容器是什麼樣的呢？

訂單：Bean定義

Bean可以通過一個組態檔定義，我們會把它解析成一個型別。

beans.properties

為了偷懶，這裡直接用了最方便解析的properties，用一個<key,value>型別的設定來代表Bean的定義，其中key是beanName，value是class

userDao:cn.fighter3.bean.UserDao

BeanDefinition.java

bean定義類，組態檔中bean定義對應的實體

public class BeanDefinition {

    private String beanName;

    private Class beanClass;
     //省略getter、setter  
 }

獲取訂單：資源載入

接下訂單之後，就要由銷售向生產部門交接，讓生產部門知道商品的規格、數量之類。

資源載入器，就是來完成這個工作的，由它來完成組態檔中設定的載入。

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;
    }

}

訂單分配：Bean註冊

物件註冊器，這裡用於單例bean的快取，我們大幅簡化，預設所有bean都是單例的。可以看到所謂單例註冊，也很簡單，不過是往HashMap裡存物件。

public class BeanRegister {

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

    /**
     * 獲取單例Bean
     *
     * @param beanName bean名稱
     * @return
     */
    public Object getSingletonBean(String beanName) {
        return singletonMap.get(beanName);
    }

    /**
     * 註冊單例bean
     *
     * @param beanName
     * @param bean
     */
    public void registerSingletonBean(String beanName, Object bean) {
        if (singletonMap.containsKey(beanName)) {
            return;
        }
        singletonMap.put(beanName, bean);
    }

}

生產車間：物件工廠

好了，到了我們最關鍵的生產部門了，在工廠裡，生產產品的是車間，在IOC容器裡，生產物件的是BeanFactory。

物件工廠，我們最核心的一個類，在它初始化的時候，建立了bean註冊器，完成了資源的載入。

獲取bean的時候，先從單例快取中取，如果沒有取到，就建立並註冊一個bean

public class BeanFactory {

    private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();

    private BeanRegister beanRegister;

    public BeanFactory() {
        //建立bean註冊器
        beanRegister = new BeanRegister();
        //載入資源
        this.beanDefinitionMap = new ResourceLoader().getResource();
    }

    /**
     * 獲取bean
     *
     * @param beanName bean名稱
     * @return
     */
    public Object getBean(String beanName) {
        //從bean快取中取
        Object bean = beanRegister.getSingletonBean(beanName);
        if (bean != null) {
            return bean;
        }
        //根據bean定義，建立bean
        return createBean(beanDefinitionMap.get(beanName));
    }

    /**
     * 建立Bean
     *
     * @param beanDefinition bean定義
     * @return
     */
    private Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {
        try {
            Object bean = beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
            //快取bean
            beanRegister.registerSingletonBean(beanDefinition.getBeanName(), bean);
            return bean;
        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

生產銷售：測試

UserDao.java

我們的Bean類，很簡單

public class UserDao {

    public void queryUserInfo(){
        System.out.println("A good man.");
    }
}

單元測試

public class ApiTest {
    @Test
    public void test_BeanFactory() {
        //1.建立bean工廠(同時完成了載入資源、建立註冊單例bean註冊器的操作)
        BeanFactory beanFactory = new BeanFactory();

        //2.第一次獲取bean（通過反射建立bean，快取bean）
        UserDao userDao1 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
        userDao1.queryUserInfo();

        //3.第二次獲取bean（從快取中獲取bean）
        UserDao userDao2 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
        userDao2.queryUserInfo();
    }
}

執行結果