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Young Kbt
2023-10-27
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Spring6 - 手写容器

我们都知道，Spring 框架的 XML 是基于 Java 反射机制实现的，下面我们先回顾一下 Java 反射。

# 回顾 Java 反射

Java 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为 Java 语言的反射机制。简单来说，反射机制指的是程序在运行时能够获取自身的信息。

要想解剖一个类，必须先要 获取到该类的 Class 对象。而剖析一个类或用反射解决具体的问题就是使用相关 API

  • Java.lang.Class
  • Java.lang.reflect

所以，Class 对象是反射的根源。

自定义类

package cn.youngkbt.reflect;

public class Car {

    // 属性
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    // 无参数构造
    public Car() {
    }

    // 有参数构造
    public Car(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    // 普通方法
    private void run() {
        System.out.println("私有方法-run.....");
    }

    //get和set方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}
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编写测试类

package cn.youngkbt.reflect;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestCar {

    // 1、获取 Class 对象多种方式
    @Test
    public void test01() throws Exception {
        // 1 类名.class
        Class clazz1 = Car.class;

        // 2 对象.getClass()
        Class clazz2 = new Car().getClass();

        // 3 Class.forName("全路径")
        Class clazz3 = Class.forName("cn.youngkbt.reflect.Car");

        // 实例化
        Car car = (Car)clazz3.getConstructor().newInstance();
        System.out.println(car);
    }

    // 2、获取构造方法
    @Test
    public void test02() throws Exception {
        Class clazz = Car.class;
        // 获取所有构造
        // getConstructors() 获取所有 public 的构造方法
        // Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        // getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法 public private
        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor c:constructors) {
            System.out.println("方法名称："+c.getName()+" 参数个数："+c.getParameterCount());
        }

        // 指定有参数构造创建对象
        // 1. 构造 public
        // Constructor c1 = clazz.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
        // Car car1 = (Car)c1.newInstance("夏利", 10, "红色");
        // System.out.println(car1);
        
        // 2. 构造 private
        Constructor c2 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class);
        c2.setAccessible(true);
        Car car2 = (Car)c2.newInstance("捷达", 15, "白色");
        System.out.println(car2);
    }

    // 3、获取属性
    @Test
    public void test03() throws Exception {
        Class clazz = Car.class;
        Car car = (Car)clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
        // 获取所有 public 属性
        // Field[] fields = clazz.getFields();
        // 获取所有属性（包含私有属性）
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field:fields) {
            if(field.getName().equals("name")) {
                //设置允许访问
                field.setAccessible(true);
                field.set(car,"五菱宏光");
                System.out.println(car);
            }
            System.out.println(field.getName());
        }
    }

    // 4、获取方法
    @Test
    public void test04() throws Exception {
        Car car = new Car("奔驰",10,"黑色");
        Class clazz = car.getClass();
        // 1. public方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method m1:methods) {
            // System.out.println(m1.getName());
            // 执行方法 toString
            if(m1.getName().equals("toString")) {
                String invoke = (String)m1.invoke(car);
                // System.out.println("toString执行了："+invoke);
            }
        }

        // 2. private方法
        Method[] methodsAll = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method m:methodsAll) {
            // 执行方法 run
            if(m.getName().equals("run")) {
                m.setAccessible(true);
                m.invoke(car);
            }
        }
    }
}
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# 实现 Spring 的 XML

我们知道，XML（控制反转）和 DI（依赖注入）是 Spring 里面核心的东西，那么，我们如何自己手写出这样的代码呢？下面我们就一步一步写出 Spring 框架最核心的部分。

搭建子模块

搭建模块：guigu-Spring，搭建方式如其他 Spring 子模块

准备测试需要的 Bean

添加依赖

<dependencies>
    <!--junit5测试-->
    <dependency>
        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
        <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
        <version>5.3.1</version>
    </dependency>
</dependencies>
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创建 UserDao 接口

package cn.youngkbt.Spring6.test.dao;

public interface UserDao {

    public void print();
}
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创建 UserDaoImpl 实现

package cn.youngkbt.Spring6.test.dao.impl;

import cn.youngkbt.Spring.dao.UserDao;

public class UserDaoImpl implements UserDao {

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Dao层执行结束");
    }
}
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创建 UserService 接口

package cn.youngkbt.Spring6.test.service;

public interface UserService {

    public void out();
}
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创建 UserServiceImpl 实现类

package cn.youngkbt.Spring.test.service.impl;

import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Bean;
import cn.youngkbt.Spring.service.UserService;

@Bean
public class UserServiceImpl implements UserService {

    // private UserDao userDao;

    @Override
    public void out() {
        // userDao.print();
        System.out.println("Service层执行结束");
    }
}
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定义注解

我们通过注解的形式加载 Bean 与实现依赖注入

Bean 注解

package cn.youngkbt.Spring.core.annotation;

import Java.lang.annotation.ElementType;
import Java.lang.annotation.Retention;
import Java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import Java.lang.annotation.Target;

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Bean {
}
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依赖注入注解

package cn.youngkbt.Spring.core.annotation;

import Java.lang.annotation.ElementType;
import Java.lang.annotation.Retention;
import Java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import Java.lang.annotation.Target;

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Di {
}
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说明：上面两个注解可以随意取名。

定义 Bean 容器接口

package cn.youngkbt.Spring.core;

public interface ApplicationContext {

    Object getBean(Class clazz);
}
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编写注解 Bean 容器接口实现

AnnotationApplicationContext 基于注解扫描 Bean

package cn.youngkbt.Spring.core;

import java.util.HashMap;

public class AnnotationApplicationContext implements ApplicationContext {

    // 存储 Bean 的容器
    private HashMap<Class, Object> BeanFactory = new HashMap<>();

    @Override
    public Object getBean(Class clazz) {
        return BeanFactory.get(clazz);
    }

    /**
     * 根据包扫描加载 Bean
     */
    public AnnotationApplicationContext(String basePackage) {
        
    }
}
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编写扫描 Bean 逻辑

我们通过构造方法传入包的 base 路径，扫描被 @Bean 注解的 Java 对象，完整代码如下：

package cn.youngkbt.Spring.core;

import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Bean;

import java.io.File;
import java.util.HashMap;

public class AnnotationApplicationContext implements ApplicationContext {

    // 存储 Bean 的容器
    private HashMap<Class, Object> BeanFactory = new HashMap<>();
    private static String rootPath;

    @Override
    public Object getBean(Class clazz) {
        return BeanFactory.get(clazz);
    }

    /**
     * 根据包扫描加载 Bean
     */
    public AnnotationApplicationContext(String basePackage) {
       try {
            String packageDirName = basePackage.replaceAll("\\.", "\\\\");
            Enumeration<URL> dirs =Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                URL url = dirs.nextElement();
                String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(),"utf-8");
                rootPath = filePath.substring(0, filePath.length()-packageDirName.length());
                loadBean(new File(filePath));
            }

        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private  void loadBean(File fileParent) {
        if (fileParent.isDirectory()) {
            File[] childrenFiles = fileParent.listFiles();
            if(childrenFiles == null || childrenFiles.length == 0){
                return;
            }
            for (File child : childrenFiles) {
                if (child.isDirectory()) {
                    // 如果是个文件夹就继续调用该方法,使用了递归
                    loadBean(child);
                } else {
                    // 通过文件路径转变成全类名,第一步把绝对路径部分去掉
                    String pathWithClass = child.getAbsolutePath().substring(rootPath.length() - 1);
                    // 选中 class 文件
                    if (pathWithClass.contains(".class")) {
                        // com.xinzhi.dao.UserDao
                        // 去掉 .class 后缀，并且把 \ 替换成 .
                        String fullName = pathWithClass.replaceAll("\\\\", ".").replace(".class", "");
                        try {
                            Class<?> aClass = Class.forName(fullName);
                            // 把非接口的类实例化放在 map 中
                            if(!aClass.isInterface()){
                                Bean annotation = aClass.getAnnotation(Bean.class);
                                if(annotation != null){
                                    Object instance = aClass.newInstance();
                                    // 判断一下有没有接口
                                    if(aClass.getInterfaces().length > 0) {
                                        // 如果有接口把接口的 class 当成 key，实例对象当成 value
                                        System.out.println("正在加载【"+ aClass.getInterfaces()[0] +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
                                        BeanFactory.put(aClass.getInterfaces()[0], instance);
                                    }else{
                                        // 如果有接口把自己的 class 当成 key，实例对象当成 value
                                        System.out.println("正在加载【"+ aClass.getName() +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
                                        BeanFactory.put(aClass, instance);
                                    }
                                }
                            }
                        } catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException | InstantiationException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

}
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Java类标识 Bean 注解

@Bean
public class UserServiceImpl implements UserService
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@Bean
public class UserDaoImpl implements UserDao
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测试 Bean 加载

package cn.youngkbt.Spring;

import cn.youngkbt.Spring.core.AnnotationApplicationContext;
import cn.youngkbt.Spring.core.ApplicationContext;
import cn.youngkbt.Spring.test.service.UserService;
import org.junit.jupiter.api.Test;

public class SpringXMLTest {

    @Test
    public void testXML() {
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationApplicationContext("cn.youngkbt.Spring.test");
        UserService userService = (UserService)applicationContext.getBean(UserService.class);
        userService.out();
        System.out.println("run success");
    }
}
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控制台打印测试

依赖注入

只要 userDao.print(); 调用成功，说明就注入成功

package cn.youngkbt.Spring.test.service.impl;

import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Bean;
import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Di;
import cn.youngkbt.Spring.dao.UserDao;
import cn.youngkbt.Spring.service.UserService;

@Bean
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Di
    private UserDao userDao;

    @Override
    public void out() {
        userDao.print();
        System.out.println("Service层执行结束");
    }
}
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执行第八步：报错了，说明当前 userDao 是个空对象

依赖注入实现

package cn.youngkbt.Spring.core;

import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Bean;
import cn.youngkbt.Spring.core.annotation.Di;

import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class AnnotationApplicationContext implements ApplicationContext {

    // 存储 Bean 的容器
    private HashMap<Class, Object> BeanFactory = new HashMap<>();
    private static String rootPath;

    @Override
    public Object getBean(Class clazz) {
        return BeanFactory.get(clazz);
    }

    /**
     * 根据包扫描加载 Bean
     */
    public AnnotationApplicationContext(String basePackage) {
        try {
            String packageDirName = basePackage.replaceAll("\\.", "\\\\");
            Enumeration<URL> dirs =Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                URL url = dirs.nextElement();
                String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(),"utf-8");
                rootPath = filePath.substring(0, filePath.length()-packageDirName.length());
                loadBean(new File(filePath));
            }

        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        
        // 依赖注入
        loadDi();
    }
    
    private  void loadBean(File fileParent) {
        if (fileParent.isDirectory()) {
            File[] childrenFiles = fileParent.listFiles();
            if(childrenFiles == null || childrenFiles.length == 0){
                return;
            }
            for (File child : childrenFiles) {
                if (child.isDirectory()) {
                    // 如果是个文件夹就继续调用该方法,使用了递归
                    loadBean(child);
                } else {
                    // 通过文件路径转变成全类名,第一步把绝对路径部分去掉
                    String pathWithClass = child.getAbsolutePath().substring(rootPath.length() - 1);
                    //选中class文件
                    if (pathWithClass.contains(".class")) {
                        // com.xinzhi.dao.UserDao
                        // 去掉 .class 后缀，并且把 \ 替换成 .
                        String fullName = pathWithClass.replaceAll("\\\\", ".").replace(".class", "");
                        try {
                            Class<?> aClass = Class.forName(fullName);
                            // 把非接口的类实例化放在 map 中
                            if(!aClass.isInterface()){
                                Bean annotation = aClass.getAnnotation(Bean.class);
                                if(annotation != null){
                                    Object instance = aClass.newInstance();
                                    // 判断一下有没有接口
                                    if(aClass.getInterfaces().length > 0) {
                                        // 如果有接口把接口的 class 当成 key，实例对象当成 value
                                        System.out.println("正在加载【"+ aClass.getInterfaces()[0] +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
                                        BeanFactory.put(aClass.getInterfaces()[0], instance);
                                    }else{
                                        // 如果有接口把自己的 class 当成 key，实例对象当成 value
                                        System.out.println("正在加载【"+ aClass.getName() +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
                                        BeanFactory.put(aClass, instance);
                                    }
                                }
                            }
                        } catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException | InstantiationException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    private void loadDi() {
        for(Map.Entry<Class,Object> entry : BeanFactory.entrySet()){
            // 就是咱们放在容器的对象
            Object obj = entry.getValue();
            Class<?> aClass = obj.getClass();
            Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
            for (Field field : declaredFields){
                Di annotation = field.getAnnotation(Di.class);
                if( annotation != null ){
                    field.setAccessible(true);
                    try {
                        System.out.println("正在给【"+obj.getClass().getName()+"】属性【" + field.getName() + "】注入值【"+ BeanFactory.get(field.getType()).getClass().getName() +"】");
                        field.set(obj,BeanFactory.get(field.getType()));
                    } catch (IllegalAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

}
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执行第八步：执行成功，依赖注入成功。

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#Spring6
更新时间: 2023/10/27, 16:55:50
Spring6 - 容器
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