五分钟，手撸一个Spring容器！

Posted 2022-04-19 Hollis Chuang

Spring是我们最常用的开源框架，经过多年发展，Spring已经发展成枝繁叶茂的大树，让我们难以窥其全貌。

这节，我们回归Spring的本质，五分钟手撸一个Spring容器，揭开Spring神秘的面纱！

从什么是IOC开始？

Spring——春天，Java编程世界的春天是由一位音乐家——Rod Johnson带来的。

Rod Johnson先后编写了两本巨著《Expert One-on-One J2EE Design and Development》、《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》，拉起了挑战正统Java EE框架EJB的大旗。

Rod Johnson两大著作-来自百度百科

Rod Johnson不仅是一名旗手，更是开发了Spring这一轻量级框架，像一名勇敢的龙骑兵一样，对EJB发动了冲锋，并最终战胜了EJB，让Spring成为Java EE事实上的标准。

Spring Logo

Spring的两大内核分别是IOC和AOP，其中最最核心的是IOC。

所谓的IOC（控制反转）：就是由容器来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。以前是我们想要什么，就自己创建什么，现在是我们需要什么，容器就给我们送来什么。

引入IOC之前和引入IOC之后

也就是说，控制对象生命周期的不再是引用它的对象，而是容器。对具体对象，以前是它控制其它对象，现在所有对象都被容器控制，所以这就叫控制反转。

控制反转示意图

也许你还听到另外一个概念DI（依赖注入），它指的是容器在实例化对象的时候把它依赖的类注入给它，我们也可以认为，DI是IOC的补充和实现。

工厂和Spring容器

Spring是一个成熟的框架，为了满足扩展性、实现各种功能，所以它的实现如同枝节交错的大树一样，现在让我们把视线从Spring本身移开，来看看一个萌芽版的Spring容器怎么实现。

Spring的IOC本质就是一个大工厂，我们想想一个工厂是怎么运行的呢？

工厂运行

• 生产产品：一个工厂最核心的功能就是生产产品。在Spring里，不用Bean自己来实例化，而是交给Spring，应该怎么实现呢？——答案毫无疑问，反射。

  那么这个厂子的生产管理是怎么做的？你应该也知道——工厂模式。

• 库存产品：工厂一般都是有库房的，用来库存产品，毕竟生产的产品不能立马就拉走。Spring我们都知道是一个容器，这个容器里存的就是对象，不能每次来取对象，都得现场来反射创建对象，得把创建出的对象存起来。

• 订单处理：还有最重要的一点，工厂根据什么来提供产品呢？订单。这些订单可能五花八门，有线上签签的、有到工厂签的、还有工厂销售上门签的……最后经过处理，指导工厂的出货。

  在Spring里，也有这样的订单，它就是我们bean的定义和依赖关系，可以是xml形式，也可以是我们最熟悉的注解形式。

那对应我们的萌芽版的Spring容器是什么样的呢？

mini版本Spring IOC

订单：Bean定义

Bean可以通过一个配置文件定义，我们会把它解析成一个类型。

Bean定义

• beans.properties

  为了偷懒，这里直接用了最方便解析的properties，用一个<key,value>类型的配置来代表Bean的定义，其中key是beanName，value是class

  userDao:cn.fighter3.bean.UserDao

• BeanDefinition.java

  bean定义类，配置文件中bean定义对应的实体

  public class BeanDefinition 
  
      private String beanName;
  
      private Class beanClass;
       //省略getter、setter  
   

获取订单：资源加载

接下订单之后，就要由销售向生产部门交接，让生产部门知道商品的规格、数量之类。

资源加载器，就是来完成这个工作的，由它来完成配置文件中配置的加载。

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;
    

订单分配：Bean注册

对象注册器，这里用于单例bean的缓存，我们大幅简化，默认所有bean都是单例的。可以看到所谓单例注册，也很简单，不过是往HashMap里存对象。

public class BeanRegister 

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

    /**
     * 获取单例Bean
     *
     * @param beanName bean名称
     * @return
     */
    public Object getSingletonBean(String beanName) 
        return singletonMap.get(beanName);
    

    /**
     * 注册单例bean
     *
     * @param beanName
     * @param bean
     */
    public void registerSingletonBean(String beanName, Object bean) 
        if (singletonMap.containsKey(beanName)) 
            return;
        
        singletonMap.put(beanName, bean);
    

生产车间：对象工厂

好了，到了我们最关键的生产部门了，在工厂里，生产产品的是车间，在IOC容器里，生产对象的是BeanFactory。

BeanFactory

• 对象工厂，我们最核心的一个类，在它初始化的时候，创建了bean注册器，完成了资源的加载。

• 获取bean的时候，先从单例缓存中取，如果没有取到，就创建并注册一个bean

  public class BeanFactory 
  
      private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();
  
      private BeanRegister beanRegister;
  
      public BeanFactory() 
          //创建bean注册器
          beanRegister = new BeanRegister();
          //加载资源
          this.beanDefinitionMap = new ResourceLoader().getResource();
      
  
      /**
       * 获取bean
       *
       * @param beanName bean名称
       * @return
       */
      public Object getBean(String beanName) 
          //从bean缓存中取
          Object bean = beanRegister.getSingletonBean(beanName);
          if (bean != null) 
              return bean;
          
          //根据bean定义，创建bean
          return createBean(beanDefinitionMap.get(beanName));
      
  
      /**
       * 创建Bean
       *
       * @param beanDefinition bean定义
       * @return
       */
      private Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) 
          try 
              Object bean = beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
              //缓存bean
              beanRegister.registerSingletonBean(beanDefinition.getBeanName(), bean);
              return bean;
           catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) 
              e.printStackTrace();
          
          return null;
      
  

生产销售：测试

• UserDao.java

  我们的Bean类，很简单

  public class UserDao 
  
      public void queryUserInfo()
          System.out.println("A good man.");
      
  

• 单元测试

  public class ApiTest 
      @Test
      public void test_BeanFactory() 
          //1.创建bean工厂(同时完成了加载资源、创建注册单例bean注册器的操作)
          BeanFactory beanFactory = new BeanFactory();
  
          //2.第一次获取bean（通过反射创建bean，缓存bean）
          UserDao userDao1 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
          userDao1.queryUserInfo();
  
          //3.第二次获取bean（从缓存中获取bean）
          UserDao userDao2 = (UserDao) beanFactory.getBean("userDao");
          userDao2.queryUserInfo();
      
  

• 运行结果

  A good man.
  A good man.

至此，我们一个萌芽版的Spring容器就完成了。

考虑一下，它有哪些不足呢？是否还可以抽象、扩展、解耦……

细细想想这些东西，你是不是对真正的Spring IOC容器为何如此复杂，有所理解了呢？

---

参考：

• [1]. 《Spring揭秘》

• [2].小傅哥 《手撸Spring》

• [3].《精通Spring4.X企业应用开发实战》

完

往期推荐

避开10个面试大坑，接offer成功率提升至99%

知乎高赞：从源码层，拆解OracleJDK和OpenJDK有什么区别？网友：不愧是大神的回答~

开源作者去世后，代码谁来继承？

有道无术，术可成；有术无道，止于术

欢迎大家关注Java之道公众号

好文章，我在看❤️