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1 spring使用回顾
自定义spring框架前#xff0c;先回顾一下spring框架的使用#xff0c;从而分析spring的核心#xff0c;并对核心功能进行模拟。 数据访问层。定义UserDao接口及其子实现类 public interface UserDao {public void add();
}public…自定义简易版springIoc
1 spring使用回顾
自定义spring框架前先回顾一下spring框架的使用从而分析spring的核心并对核心功能进行模拟。 数据访问层。定义UserDao接口及其子实现类 public interface UserDao {public void add();
}public class UserDaoImpl implements UserDao {public void add() {System.out.println(userDaoImpl ....);}
}业务逻辑层。定义UserService接口及其子实现类 public interface UserService {public void add();
}public class UserServiceImpl implements UserService {private UserDao userDao;public void setUserDao(UserDao userDao) {this.userDao userDao;}public void add() {System.out.println(userServiceImpl ...);userDao.add();}
}定义UserController类使用main方法模拟controller层 public class UserController {public static void main(String[] args) {//创建spring容器对象ApplicationContext applicationContext new ClassPathXmlApplicationContext(applicationContext.xml);//从IOC容器中获取UserService对象UserService userService applicationContext.getBean(userService, UserService.class);//调用UserService对象的add方法userService.add();}
}编写配置文件。在类路径下编写一个名为ApplicationContext.xml的配置文件 ?xml version1.0 encodingUTF-8?
beans xmlns:xsihttp://www.w3.org/2001/XMLSchema-instancexmlnshttp://www.springframework.org/schema/beansxmlns:contexthttp://www.springframework.org/schema/contextxsi:schemaLocationhttp://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsdbean iduserService classcom.kuangzeng.service.impl.UserServiceImplproperty nameuserDao refuserDao/property/beanbean iduserDao classcom.kuangzeng.dao.impl.UserDaoImpl/bean/beans代码运行结果如下 通过上面代码及结果可以看出
userService对象是从applicationContext容器对象获取到的也就是userService对象交由spring进行管理。上面结果可以看到调用了UserDao对象中的add方法也就是说UserDao子实现类对象也交由spring管理了。UserService中的userDao变量我们并没有进行赋值但是可以正常使用说明spring已经将UserDao对象赋值给了userDao变量。
上面三点体现了Spring框架的IOCInversion of Control和DIDependency Injection, DI
2 spring核心功能结构
Spring大约有20个模块由1300多个不同的文件构成。这些模块可以分为:
核心容器、AOP和设备支持、数据访问与集成、Web组件、通信报文和集成测试等下面是 Spring 框架的总体架构图 核心容器由 beans、core、context 和 expressionSpring Expression LanguageSpEL4个模块组成。
spring-beans和spring-core模块是Spring框架的核心模块包含了控制反转Inversion of ControlIOC和依赖注入Dependency InjectionDI。BeanFactory使用控制反转对应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码进行了分离。BeanFactory属于延时加载也就是说在实例化容器对象后并不会自动实例化Bean只有当Bean被使用时BeanFactory才会对该 Bean 进行实例化与依赖关系的装配。spring-context模块构架于核心模块之上扩展了BeanFactory为它添加了Bean生命周期控制、框架事件体系及资源加载透明化等功能。此外该模块还提供了许多企业级支持如邮件访问、远程访问、任务调度等ApplicationContext 是该模块的核心接口它的超类是 BeanFactory。与BeanFactory不同ApplicationContext实例化后会自动对所有的单实例Bean进行实例化与依赖关系的装配使之处于待用状态。spring-context-support模块是对Spring IoC容器及IoC子容器的扩展支持。spring-context-indexer模块是Spring的类管理组件和Classpath扫描组件。spring-expression 模块是统一表达式语言EL的扩展模块可以查询、管理运行中的对象同时也可以方便地调用对象方法以及操作数组、集合等。它的语法类似于传统EL但提供了额外的功能最出色的要数函数调用和简单字符串的模板函数。EL的特性是基于Spring产品的需求而设计的可以非常方便地同Spring IoC进行交互。
1.1 bean概述
Spring 就是面向 Bean 的编程BOP,Bean Oriented ProgrammingBean 在 Spring 中处于核心地位。Bean对于Spring的意义就像Object对于OOP的意义一样Spring中没有Bean也就没有Spring存在的意义。Spring IoC容器通过配置文件或者注解的方式来管理bean对象之间的依赖关系。
spring中bean用于对一个类进行封装。如下面的配置
bean iduserService classcom.kuangzeng.service.impl.UserServiceImplproperty nameuserDao refuserDao/property
/bean
bean iduserDao classcom.kuangzeng.dao.impl.UserDaoImpl/bean为什么Bean如此重要呢
spring 将bean对象交由一个叫IOC容器进行管理。bean对象之间的依赖关系在配置文件中体现并由spring完成。
3 Spring IOC相关接口分析
3.1 BeanFactory解析
Spring中Bean的创建是典型的工厂模式这一系列的Bean工厂即IoC容器为开发者管理对象之间的依赖关系提供了很多便利和基础服务在Spring中有许多IoC容器的实现供用户选择其相互关系如下图所示。 其中BeanFactory作为最顶层的一个接口定义了IoC容器的基本功能规范BeanFactory有三个重要的子接口ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory和AutowireCapableBeanFactory。但是从类图中我们可以发现最终的默认实现类是DefaultListableBeanFactory它实现了所有的接口。
那么为何要定义这么多层次的接口呢
每个接口都有它的使用场合主要是为了区分在Spring内部操作过程中对象的传递和转化对对象的数据访问所做的限制。例如
ListableBeanFactory接口表示这些Bean可列表化。HierarchicalBeanFactory表示这些Bean 是有继承关系的也就是每个 Bean 可能有父 BeanAutowireCapableBeanFactory 接口定义Bean的自动装配规则。
这三个接口共同定义了Bean的集合、Bean之间的关系及Bean行为。最基本的IoC容器接口是BeanFactory来看一下它的源码
public interface BeanFactory {String FACTORY_BEAN_PREFIX ;//根据bean的名称获取IOC容器中的的bean对象Object getBean(String name) throws BeansException;//根据bean的名称获取IOC容器中的的bean对象并指定获取到的bean对象的类型这样我们使用时就不需要进行类型强转了T T getBean(String name, ClassT requiredType) throws BeansException;Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;T T getBean(ClassT requiredType) throws BeansException;T T getBean(ClassT requiredType, Object... args) throws BeansException;T ObjectProviderT getBeanProvider(ClassT requiredType);T ObjectProviderT getBeanProvider(ResolvableType requiredType);//判断容器中是否包含指定名称的bean对象boolean containsBean(String name);//根据bean的名称判断是否是单例boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;boolean isTypeMatch(String name, Class? typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;NullableClass? getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;String[] getAliases(String name);
}在BeanFactory里只对IoC容器的基本行为做了定义根本不关心你的Bean是如何定义及怎样加载的。正如我们只关心能从工厂里得到什么产品不关心工厂是怎么生产这些产品的。
BeanFactory有一个很重要的子接口就是ApplicationContext接口该接口主要来规范容器中的bean对象是非延时加载即在创建容器对象的时候就对象bean进行初始化并存储到一个容器中。 要知道工厂是如何产生对象的我们需要看具体的IoC容器实现Spring提供了许多IoC容器实现比如
ClasspathXmlApplicationContext : 根据类路径加载xml配置文件并创建IOC容器对象。FileSystemXmlApplicationContext 根据系统路径加载xml配置文件并创建IOC容器对象。AnnotationConfigApplicationContext 加载注解类配置并创建IOC容器。
3.2 BeanDefinition解析
Spring IoC容器管理我们定义的各种Bean对象及其相互关系而Bean对象在Spring实现中是以BeanDefinition来描述的如下面配置文件
bean iduserDao classcom.kuangzeng.dao.impl.UserDaoImpl/beanbean标签还有很多属性scope、init-method、destory-method等。其继承体系如下图所示。 3.3 BeanDefinitionReader解析
Bean的解析过程非常复杂功能被分得很细因为这里需要被扩展的地方很多必须保证足够的灵活性以应对可能的变化。Bean的解析主要就是对Spring配置文件的解析。这个解析过程主要通过BeanDefinitionReader来完成看看Spring中BeanDefinitionReader的类结构图如下图所示。 看看BeanDefinitionReader接口定义的功能来理解它具体的作用
public interface BeanDefinitionReader {//获取BeanDefinitionRegistry注册器对象BeanDefinitionRegistry getRegistry();NullableResourceLoader getResourceLoader();NullableClassLoader getBeanClassLoader();BeanNameGenerator getBeanNameGenerator();/*下面的loadBeanDefinitions都是加载bean定义从指定的资源中*/int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException;int loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeanDefinitionStoreException;int loadBeanDefinitions(String location) throws BeanDefinitionStoreException;int loadBeanDefinitions(String... locations) throws BeanDefinitionStoreException;
}3.4 BeanDefinitionRegistry解析
BeanDefinitionReader用来解析bean定义并封装BeanDefinition对象而我们定义的配置文件中定义了很多bean标签所以就有一个问题解析的BeanDefinition对象存储到哪儿答案就是BeanDefinition的注册中心而该注册中心顶层接口就是BeanDefinitionRegistry。
public interface BeanDefinitionRegistry extends AliasRegistry {//往注册表中注册beanvoid registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)throws BeanDefinitionStoreException;//从注册表中删除指定名称的beanvoid removeBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;//获取注册表中指定名称的beanBeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;//判断注册表中是否已经注册了指定名称的beanboolean containsBeanDefinition(String beanName);//获取注册表中所有的bean的名称String[] getBeanDefinitionNames();int getBeanDefinitionCount();boolean isBeanNameInUse(String beanName);
}继承结构图如下 从上面类图可以看到BeanDefinitionRegistry接口的子实现类主要有以下几个 DefaultListableBeanFactory 在该类中定义了如下代码就是用来注册bean private final MapString, BeanDefinition beanDefinitionMap new ConcurrentHashMap(256);SimpleBeanDefinitionRegistry 在该类中定义了如下代码就是用来注册bean private final MapString, BeanDefinition beanDefinitionMap new ConcurrentHashMap(64);3.5 创建容器
ClassPathXmlApplicationContext对Bean配置资源的载入是从refresh方法开始的。refresh方法是一个模板方法规定了 IoC 容器的启动流程有些逻辑要交给其子类实现。它对 Bean 配置资源进行载入ClassPathXmlApplicationContext通过调用其父类AbstractApplicationContext的refresh方法启动整个IoC容器对Bean定义的载入过程。
4 自定义SpringIOC
现要对下面的配置文件进行解析并自定义Spring框架的IOC对涉及到的对象进行管理。
?xml version1.0 encodingUTF-8?
beansbean iduserService classcom.kuangzeng.service.impl.UserServiceImplproperty nameuserDao refuserDao/property/beanbean iduserDao classcom.kuangzeng.dao.impl.UserDaoImpl/bean
/beans4.1 定义bean相关的pojo类
4.1.1 PropertyValue类
用于封装bean的属性体现到上面的配置文件就是封装bean标签的子标签property标签数据。
public class PropertyValue {private String name;private String ref;private String value;public PropertyValue() {}public PropertyValue(String name, String ref,String value) {this.name name;this.ref ref;this.value value;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name name;}public String getRef() {return ref;}public void setRef(String ref) {this.ref ref;}public String getValue() {return value;}public void setValue(String value) {this.value value;}
}4.1.2 MutablePropertyValues类
一个bean标签可以有多个property子标签所以再定义一个MutablePropertyValues类用来存储并管理多个PropertyValue对象。
public class MutablePropertyValues implements IterablePropertyValue {private final ListPropertyValue propertyValueList;public MutablePropertyValues() {this.propertyValueList new ArrayListPropertyValue();}public MutablePropertyValues(ListPropertyValue propertyValueList) {this.propertyValueList (propertyValueList ! null ? propertyValueList : new ArrayListPropertyValue());}public PropertyValue[] getPropertyValues() {return this.propertyValueList.toArray(new PropertyValue[0]);}public PropertyValue getPropertyValue(String propertyName) {for (PropertyValue pv : this.propertyValueList) {if (pv.getName().equals(propertyName)) {return pv;}}return null;}Overridepublic IteratorPropertyValue iterator() {return propertyValueList.iterator();}public boolean isEmpty() {return this.propertyValueList.isEmpty();}public MutablePropertyValues addPropertyValue(PropertyValue pv) {for (int i 0; i this.propertyValueList.size(); i) {PropertyValue currentPv this.propertyValueList.get(i);if (currentPv.getName().equals(pv.getName())) {this.propertyValueList.set(i, new PropertyValue(pv.getName(),pv.getRef(), pv.getValue()));return this;}}this.propertyValueList.add(pv);return this;}public boolean contains(String propertyName) {return getPropertyValue(propertyName) ! null;}
}4.1.3 BeanDefinition类
BeanDefinition类用来封装bean信息的主要包含id即bean对象的名称、class需要交由spring管理的类的全类名及子标签property数据。
public class BeanDefinition {private String id;private String className;private MutablePropertyValues propertyValues;public BeanDefinition() {propertyValues new MutablePropertyValues();}public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id id;}public String getClassName() {return className;}public void setClassName(String className) {this.className className;}public void setPropertyValues(MutablePropertyValues propertyValues) {this.propertyValues propertyValues;}public MutablePropertyValues getPropertyValues() {return propertyValues;}
}4.2 定义注册表相关类
4.2.1 BeanDefinitionRegistry接口
BeanDefinitionRegistry接口定义了注册表的相关操作定义如下功能
注册BeanDefinition对象到注册表中从注册表中删除指定名称的BeanDefinition对象根据名称从注册表中获取BeanDefinition对象判断注册表中是否包含指定名称的BeanDefinition对象获取注册表中BeanDefinition对象的个数获取注册表中所有的BeanDefinition的名称
public interface BeanDefinitionRegistry {//注册BeanDefinition对象到注册表中void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition);//从注册表中删除指定名称的BeanDefinition对象void removeBeanDefinition(String beanName) throws Exception;//根据名称从注册表中获取BeanDefinition对象BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws Exception;boolean containsBeanDefinition(String beanName);int getBeanDefinitionCount();String[] getBeanDefinitionNames();
}4.2.2 SimpleBeanDefinitionRegistry类
该类实现了BeanDefinitionRegistry接口定义了Map集合作为注册表容器。
public class SimpleBeanDefinitionRegistry implements BeanDefinitionRegistry {private MapString, BeanDefinition beanDefinitionMap new HashMapString, BeanDefinition();Overridepublic void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) {beanDefinitionMap.put(beanName,beanDefinition);}Overridepublic void removeBeanDefinition(String beanName) throws Exception {beanDefinitionMap.remove(beanName);}Overridepublic BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws Exception {return beanDefinitionMap.get(beanName);}Overridepublic boolean containsBeanDefinition(String beanName) {return beanDefinitionMap.containsKey(beanName);}Overridepublic int getBeanDefinitionCount() {return beanDefinitionMap.size();}Overridepublic String[] getBeanDefinitionNames() {return beanDefinitionMap.keySet().toArray(new String[1]);}
}4.3 定义解析器相关类
4.3.1 BeanDefinitionReader接口
BeanDefinitionReader是用来解析配置文件并在注册表中注册bean的信息。定义了两个规范
获取注册表的功能让外界可以通过该对象获取注册表对象。加载配置文件并注册bean数据。
public interface BeanDefinitionReader {//获取注册表对象BeanDefinitionRegistry getRegistry();//加载配置文件并在注册表中进行注册void loadBeanDefinitions(String configLocation) throws Exception;
}4.3.2 XmlBeanDefinitionReader类
XmlBeanDefinitionReader类是专门用来解析xml配置文件的。该类实现BeanDefinitionReader接口并实现接口中的两个功能。
public class XmlBeanDefinitionReader implements BeanDefinitionReader {private BeanDefinitionRegistry registry;public XmlBeanDefinitionReader() {this.registry new SimpleBeanDefinitionRegistry();}Overridepublic BeanDefinitionRegistry getRegistry() {return registry;}Overridepublic void loadBeanDefinitions(String configLocation) throws Exception {InputStream is this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(configLocation);SAXReader reader new SAXReader();Document document reader.read(is);Element rootElement document.getRootElement();//解析bean标签parseBean(rootElement);}private void parseBean(Element rootElement) {ListElement elements rootElement.elements();for (Element element : elements) {String id element.attributeValue(id);String className element.attributeValue(class);BeanDefinition beanDefinition new BeanDefinition();beanDefinition.setId(id);beanDefinition.setClassName(className);ListElement list element.elements(property);MutablePropertyValues mutablePropertyValues new MutablePropertyValues();for (Element element1 : list) {String name element1.attributeValue(name);String ref element1.attributeValue(ref);String value element1.attributeValue(value);PropertyValue propertyValue new PropertyValue(name,ref,value);mutablePropertyValues.addPropertyValue(propertyValue);}beanDefinition.setPropertyValues(mutablePropertyValues);registry.registerBeanDefinition(id,beanDefinition);}}
}4.4 IOC容器相关类
4.4.1 BeanFactory接口
在该接口中定义IOC容器的统一规范即获取bean对象。
public interface BeanFactory {//根据bean对象的名称获取bean对象Object getBean(String name) throws Exception;//根据bean对象的名称获取bean对象并进行类型转换T T getBean(String name, Class? extends T clazz) throws Exception;
}4.4.2 ApplicationContext接口
该接口的所以的子实现类对bean对象的创建都是非延时的所以在该接口中定义 refresh() 方法该方法主要完成以下两个功能
加载配置文件。根据注册表中的BeanDefinition对象封装的数据进行bean对象的创建。
public interface ApplicationContext extends BeanFactory {//进行配置文件加载并进行对象创建void refresh() throws IllegalStateException, Exception;
}4.4.3 AbstractApplicationContext类 作为ApplicationContext接口的子类所以该类也是非延时加载所以需要在该类中定义一个Map集合作为bean对象存储的容器。 声明BeanDefinitionReader类型的变量用来进行xml配置文件的解析符合单一职责原则。 BeanDefinitionReader类型的对象创建交由子类实现因为只有子类明确到底创建BeanDefinitionReader哪儿个子实现类对象。
public abstract class AbstractApplicationContext implements ApplicationContext {protected BeanDefinitionReader beanDefinitionReader;//用来存储bean对象的容器 key存储的是bean的id值value存储的是bean对象protected MapString, Object singletonObjects new HashMapString, Object();//存储配置文件的路径protected String configLocation;public void refresh() throws IllegalStateException, Exception {//加载BeanDefinitionbeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(configLocation);//初始化beanfinishBeanInitialization();}//bean的初始化private void finishBeanInitialization() throws Exception {BeanDefinitionRegistry registry beanDefinitionReader.getRegistry();String[] beanNames registry.getBeanDefinitionNames();for (String beanName : beanNames) {BeanDefinition beanDefinition registry.getBeanDefinition(beanName);getBean(beanName);}}
}注意该类finishBeanInitialization()方法中调用getBean()方法使用到了模板方法模式。 4.4.4 ClassPathXmlApplicationContext类
该类主要是加载类路径下的配置文件并进行bean对象的创建主要完成以下功能
在构造方法中创建BeanDefinitionReader对象。在构造方法中调用refresh()方法用于进行配置文件加载、创建bean对象并存储到容器中。重写父接口中的getBean()方法并实现依赖注入操作。
public class ClassPathXmlApplicationContext extends AbstractApplicationContext{public ClassPathXmlApplicationContext(String configLocation) {this.configLocation configLocation;//构建XmlBeanDefinitionReader对象beanDefinitionReader new XmlBeanDefinitionReader();try {this.refresh();} catch (Exception e) {}}//根据bean的id属性值获取bean对象Overridepublic Object getBean(String name) throws Exception {//return singletonObjects.get(name);Object obj singletonObjects.get(name);if(obj ! null) {return obj;}BeanDefinitionRegistry registry beanDefinitionReader.getRegistry();BeanDefinition beanDefinition registry.getBeanDefinition(name);if(beanDefinition null) {return null;}String className beanDefinition.getClassName();Class? clazz Class.forName(className);Object beanObj clazz.newInstance();MutablePropertyValues propertyValues beanDefinition.getPropertyValues();for (PropertyValue propertyValue : propertyValues) {String propertyName propertyValue.getName();String value propertyValue.getValue();String ref propertyValue.getRef();if(ref ! null !.equals(ref)) {Object bean getBean(ref);String methodName StringUtils.getSetterMethodNameByFieldName(propertyName);Method[] methods clazz.getMethods();for (Method method : methods) {if(method.getName().equals(methodName)) {method.invoke(beanObj,bean);}}}if(value ! null !.equals(value)) {String methodName StringUtils.getSetterMethodNameByFieldName(propertyName);Method method clazz.getMethod(methodName, String.class);method.invoke(beanObj,value);}}singletonObjects.put(name,beanObj);return beanObj;}Overridepublic T T getBean(String name, Class? extends T clazz) throws Exception {Object bean getBean(name);if(bean ! null) {return clazz.cast(bean);}return null;}
}4.5 自定义Spring IOC总结
4.5.1 使用到的设计模式
工厂模式。这个使用工厂模式 配置文件的方式。单例模式。Spring IOC管理的bean对象都是单例的此处的单例不是通过构造器进行单例的控制的而是spring框架对每一个bean只创建了一个对象。模板方法模式。AbstractApplicationContext类中的finishBeanInitialization()方法调用了子类的getBean()方法因为getBean()的实现和环境息息相关。迭代器模式。对于MutablePropertyValues类定义使用到了迭代器模式因为此类存储并管理PropertyValue对象也属于一个容器所以给该容器提供一个遍历方式。
spring框架其实使用到了很多设计模式如AOP使用到了代理模式选择JDK代理或者CGLIB代理使用到了策略模式还有适配器模式装饰者模式观察者模式等。
4.5.2 符合大部分设计原则
4.5.3 整个设计和Spring的设计还是有一定的出入
spring框架底层是很复杂的进行了很深入的封装并对外提供了很好的扩展性。而我们自定义SpringIOC有以下几个目的
了解Spring底层对对象的大体管理机制。了解设计模式在具体的开发中的使用。以后学习spring源码通过该案例的实现可以降低spring学习的入门成本。
