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一、背景
作为一个后端程序员，Spring框架是在开发中必不可少的，相信很多人都学过Spring的底层原理并且看过很多源码。但是对我来说，实操是一个会加深对代码的理解和掌握程度的事情，所以在学习spring原理的时候，跟着视频写了下面的代码。
二、简易版Spring代码
注解里面都会涉及到两个注解，@Rentention 和 @Target，这两个注解的作用分别是：
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME): 这个注解指定了注解的保留策略为RUNTIME，意味着这个注解不仅会被编译到class文件中，而且在运行时通过反射还能够被程序读取。这是使得运行时动态处理注解成为可能的关键；
@Target(ElementType.TYPE): 这个注解指定了注解的应用目标为TYPE，意味着这个注解只能用于类、接口（包括注解类型）或枚举的声明上。
1、Autowired注解：用于依赖注入
package com.xxx.spring;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface Autowired {
boolean required() default true;
}
2、Component注解：声明当前类是一个bean对象，由Spring来管理生命周期
这里面value()方法的作用：在使用Component注解的时候可以指定当前bean的name，这里面value的作用是获取beanName。
package com.xxx.spring;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Component {
String value() default "";
}
3、ComponentScan注解：用于指定bean的扫描路径
package com.xxx.spring;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface ComponentScan {
String value() default "";
}
4、Scope注解：指定当前bean是多例还是单例，多例是prototype，默认是单例
package com.xxx.spring;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Scope {
String value() default "";
}
5、BeanDefinition类：保存一个bean的定义
package com.xxx.spring;
public class BeanDefinition {
private Class clazz;
private String scope;
public Class getClazz() {
return clazz;
}
public void setClazz(Class clazz) {
this.clazz = clazz;
}
public String getScope() {
return scope;
}
public void setScope(String scope) {
this.scope = scope;
}
}
6、BeanPostProcessor接口：接口中包含的是简易版的方法，可用于AOP，在生成bean对象以后，根据业务需求对bean对象进行进一步的处理
package com.xxx.spring;
public interface BeanPostProcessor {
Object postProcessorBeforeInitialization(Object bean, String beanName);
Object postProcessorAfterInitialization(Object bean, String beanName);
}
7、XXXApplicationContext类
package com.xxx.spring;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class XXXApplicationContext {
// 配置类
private Class configClass;
// 保存bean定义的map
private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();
private Map<String, Object> singletonObjects = new HashMap<>(); // 单例池
// 保存bean后处理器，在初始化前后对指定bean进行特定的处理
private List<BeanPostProcessor> beanPostProcessorList = new ArrayList<>();
public XXXApplicationContext(Class configClass) {
this.configClass = configClass;
scan(configClass); // beanDefinition
preInstantiateSingletons(); // 实例化单例--->单例池
}
/**
* 遍历保存bean定义的map：
* 如果当前bean对象是单例，调用createBean方法，并且放入单例池；
*/
private void preInstantiateSingletons() {
for(Map.Entry<String, BeanDefinition> entry : beanDefinitionMap.entrySet()) {
BeanDefinition beanDefinition = entry.getValue();
String beanName = entry.getKey();
if (beanDefinition.getScope().equals("singleton")) {
Object bean = createBean(beanName, beanDefinition);
singletonObjects.put(beanName, bean);
}
}
}
/**
* 创建bean对象
* 1、根据bean定义创建一个bean的对象；
* 2、遍历当前对象里面的所有属性，如果当前属性使用了@Autowired注解，调用getBean()方法获取对应的bean对象，把bean对象
* 赋值给当前属性，其中一定要有filed.setAccessible(true);这行代码，作用是：设置当前字段可访问，这样就可以访问和修改
* 这个字段的值；
* 3、初始化前的代码，spring框架里面当前方法返回的是null。如果返回的是对象，就不会继续执行后面的代码，所以要返回null；
* 4、初始化代码；
* 5、初始化后的代码：其中代理可以在这里实现；
* 6、返回创建好的bean对象。
* @param beanName
* @param beanDefinition
* @return
*/
private Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) {
try {
Class clazz = beanDefinition.getClazz();
Object instance = clazz.newInstance();
// 依赖注入，这里Autowired注解如果required = true，如果getBean为null的话，就会报错，需要其他处理逻辑
for (Field filed : clazz.getDeclaredFields()) {
if (filed.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
String name = filed.getName();
Object bean = getBean(name);
filed.setAccessible(true);
filed.set(instance, bean);
}
}
// 初始化前
for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessorList) {
beanPostProcessor.postProcessorBeforeInitialization(instance, beanName);
}
// 初始化
if (instance instanceof InitializingBean) {
// 这里的后处理方法可以给defaultUser赋值
((InitializingBean)instance).afterPropertiesSet();
}
// 初始化后
for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessorList) {
beanPostProcessor.postProcessorAfterInitialization(instance, beanName);
}
return instance;
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 扫描指定路径下面的bean对象
* 1、从指定的配置类里面获取ComponentScan注解，得到要扫描的路径；
* 2、使用类加载器获取对应路径下面的所有文件；
* 3、遍历所有文件：
* 如果当前文件以.class结尾，那么获取以com开头，以类名结尾的字符串，比如：com/xxx/test/userService
* 用'.'替换字符串中的'/'
* 如果当前类里面包含Component注解，
* 如果是BeanPostProcessor的实现类，就放到对应的list里面；
* 获取Component里面的value，也就是beanName；
* 把当前clazz和beanName放到bean定义的map中，同时根据scope注解设置是singleton还是prototype
* @param configClass
*/
private void scan(Class configClass) {
// 解析配置类,获取扫描路径
ComponentScan annotation = (ComponentScan) configClass.getAnnotation(ComponentScan.class);
String path = annotation.value();
path = path.replace(".", "/");
// 扫描加了Component注解的类--->生成Bean对象（多例Bean还是单例Bean）
ClassLoader classLoader = BhlApplicationContext.class.getClassLoader();
// 这里是相对路径，对的是classPath
URL resource = classLoader.getResource(path);
File file = new File(resource.getFile());
File[] files = file.listFiles();
for(File f : files) {
String fileName = f.getAbsolutePath();
if (fileName.endsWith(".class")) {
String className = fileName.substring(fileName.indexOf("com"), fileName.indexOf(".class"));
className = className.replace("/", ".");
try {
Class clazz = classLoader.loadClass(className);
if (clazz.isAnnotationPresent(Component.class)) {
if (BeanPostProcessor.class.isAssignableFrom(clazz)) {
BeanPostProcessor beanPostProcessor = (BeanPostProcessor) clazz.newInstance();
beanPostProcessorList.add(beanPostProcessor);
}
Component component = (Component) clazz.getAnnotation(Component.class);
String beanName = component.value();
BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition();
beanDefinition.setClazz(clazz);
if (clazz.isAnnotationPresent(Scope.class)) {
Scope scope = (Scope) clazz.getAnnotation(Scope.class);
beanDefinition.setScope(scope.value());
} else {
beanDefinition.setScope("singleton");
}
beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
}
/**
* 根据name获取bean对象
* 判断bean定义map中是否包含当前beanName；
* 如果当前scope是singleton，从单例池里面获取直接返回；
* 如果scope是prototype，调用createBean创建对象并返回。
* @param beanName
* @return
*/
public Object getBean(String beanName) { // xxx--->Map--->BeanDefinition--->scope
if (beanDefinitionMap.containsKey(beanName)) {
BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);
if (beanDefinition.getScope().equals("singleton")) {
Object singleObject = singletonObjects.get(beanName);
return singleObject;
} else {
Object prototypeObject = createBean(beanName, beanDefinition);
return prototypeObject;
}
} else {
throw new NullPointerException();
}
}
}
8、InitializingBean接口
package com.xxx.spring;
public interface InitializingBean {
void afterPropertiesSet() throws Exception;
}
三、使用自定义Spring代码
1、AppConfig类
package com.xxx.test;
import com.xxx.spring.ComponentScan;
/**
* ComponentScan里面的路径和JVM类加载器有关
* JVM类加载器：BootstrapCLassLoader:最顶层的加载类，由 C++实现，通常表示为 null，并且没有父级，主要用来加载 JDK 内部的核心类库
* （ %JAVA_HOME%/lib目录下的 rt.jar、resources.jar、charsets.jar等 jar 包和类）
* 以及被 -Xbootclasspath参数指定的路径下的所有类
* ExtensionCLassLoader:主要负责加载 %JRE_HOME%/lib/ext 目录下的 jar 包和类以及被 java.ext.dirs
* 系统变量所指定的路径下的所有类
* AppClassLoader:面向我们用户的加载器，负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。
*/
@ComponentScan("com.xxx.test")
public class AppConfig {
}
2、XXXBeanPostProcessor类
package com.xxx.test;
import com.xxx.spring.BeanPostProcessor;
import com.xxx.spring.Component;
/**
* 根据业务中的需要对bean对象进行处理，
* 如果只针对某一个特定的bean进行处理，使用 if 进行条件判断。
*
* 这里面方法的返回值是Object，如果需要的话，可以替换之前生成的bean对象。
*/
@Component
public class BhlBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessorBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
System.out.println("before -->" + bean);
return bean;
}
// 代理是在 after 方法里面实现的。
@Override
public Object postProcessorAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
System.out.println("after -->" + bean);
return bean;
}
}
3、Main类
package com.xxx.test;
import com.xxx.spring.BhlApplicationContext;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 使用自定义Spring
XXXApplicationContext applicationContext = new XXXApplicationContext(AppConfig.class);
UserService userService = (UserService) applicationContext.getBean("userService");
userService.test();
}
}4、OrderService类
package com.xxx.test;
import com.xxx.spring.Component;
import com.xxx.spring.Scope;
@Component("orderService")
@Scope("prototype") // prototype指定这是一个多例bean
public class OrderService {
}
5、UserService类
package com.xxx.test;
import com.xxx.spring.Autowired;
import com.xxx.spring.Component;
import com.xxx.spring.InitializingBean;
@Component("userService")
public class UserService implements InitializingBean { // BeanDefinition--->Map<beanName, BeanDefinition对象>--->scope属性
@Autowired
private OrderService orderService;
private User defaultUser; // MySQL ---> User ----> defaultUser
public void test() {
System.out.println(orderService);
System.out.println(defaultUser);
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
// MySQL ---> User ----> defaultUser
defaultUser = new User();
}
}
6、User类
UserService中实现了InitializingBean接口，实现了afterPropertiesSet方法，在该方法里面对bean对象中的其他字段进行了赋值。
package com.xxx.test;
public class User {
}
四、总结
这里只是简单写了一下spring框架里面的几个方法，其中很多逻辑都有欠缺的地方，没有涉及到的地方有很多，比如循环依赖的问题，在springboot中循环依赖涉及到了三个map对象，这里只有一个单例池，但是代码里面把大概的逻辑都讲了一下。
比如在启动Spring的时候，spring如何扫描的bean对象，如何把bean对象放到了容器里面，也稍微涉及了AOP的事情，可以在后处理器中进行实现。
AppConfig是启动类，通常在开发的时候main方法是写在AppConfig里面的，这里类里面指明了bean对象的扫描路径。
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