01Spring源码-手写篇-手写IoC实现

Posted 2022-08-27 波波烤鸭

Spring源码手写篇-手写IoC

一、IoC分析

1.Spring的核心

  在Spring中非常核心的内容是 IOC和 AOP.

2.IoC的几个疑问?

2.1 IoC是什么？

  IoC:Inversion of Control 控制反转，简单理解就是：依赖对象的获得被反转了。

2.2 IoC有什么好处?

IoC带来的好处：

1. 代码更加简洁，不需要去new 要使用的对象了
2. 面向接口编程，使用者与具体类，解耦，易扩展、替换实现者
3. 可以方便进行AOP编程

2.3 IoC容器做了什么工作?

  IoC容器的工作：负责创建，管理类实例，向使用者提供实例。

2.4 IoC容器是否是工厂模式的实例?

  是的，IoC容器负责来创建类实例对象，需要从IoC容器中get获取。IoC容器我们也称为Bean工厂。

  那么我们一直说的Bean是什么呢？bean：组件，也就是类的对象!!!

二、IoC实现

  通过上面的介绍我们也清楚了IoC的核心就是Bean工厂，那么这个Bean工厂我们应该要如何来设计实现它呢？我们来继续分析。

1.Bean工厂的作用

  首先Bean工厂的作用我们上面也分析了就是创建，管理Bean，并且需要对外提供Bean的实例。

2.Bean工厂的初步设计

  基于Bean工厂的基本作用，我们可以来分析Bean工厂应该具备的相关行为。

  首先Bean工厂应该要对外提供获取bean实例的方法，所以需要定义一个getBean()方法。同时工厂需要知道生产的bean的类型，所以getBean()方法需要接受对应的参数，同时返回类型这块也可能有多个类型，我们就用Object来表示。这样Bean工厂的定义就出来了。

  上面定义了Bean工厂对外提供bean实例的方法，但是Bean工厂如何知道要创建上面对象，怎么创建该对象呢？

  所以在这里我们得把Bean的定义信息告诉BeanFactory工厂，然后BeanFactory工厂根据Bean的定义信息来生成对应的bean实例对象。所以在这儿我们要考虑两个问题

1. 我们需要定义一个模型来表示该如何创建Bean实例的信息，也就是Bean定义。
2. Bean工厂需要提供行为来接收这些Bean的定义信息。

3.Bean的定义

  根据上面的接收我们就清楚了Bean定义的意义了。那么我们来定义Bean定义的模型要考虑几个问题。

3.1 Bean定义的作用是什么?

  作用肯定是告诉Bean工厂应该如何来创建某类的Bean实例

3.2 获取实例的方式有哪些?

3.3 我们需要在BeanDefinition中给Bean工厂提供哪些信息?

这样一来我们就清楚了BeanDefinition应该要具有的基本功能了。

3.4 增强功能要求

  当然我们可以在现有的基础上增强要求，比如Bean工厂创建的是单例对象，具有特定的初始化方法和销毁逻辑的方法。

  同时创建BeanDefinition的一个通用实现类：GenericBeanDefinition。

具体代码为：

/**
 * bean定义接口
 */
public interface BeanDefinition 

    String SCOPE_SINGLETION = "singleton";

    String SCOPE_PROTOTYPE = "prototype";

    /**
     * 类
     */
    Class<?> getBeanClass();

    /**
     * Scope
     */
    String getScope();

    /**
     * 是否单例
     */
    boolean isSingleton();

    /**
     * 是否原型
     */
    boolean isPrototype();

    /**
     * 工厂bean名
     */
    String getFactoryBeanName();

    /**
     * 工厂方法名
     */
    String getFactoryMethodName();

    /**
     * 初始化方法
     */
    String getInitMethodName();

    /**
     * 销毁方法
     */
    String getDestroyMethodName();

    boolean isPrimary();

    /**
     * 校验bean定义的合法性
     */
    default boolean validate() 
        // 没定义class,工厂bean或工厂方法没指定，则不合法。
        if (this.getBeanClass() == null) 
            if (StringUtils.isBlank(getFactoryBeanName()) || StringUtils.isBlank(getFactoryMethodName())) 
                return false;
            
        

        // 定义了类，又定义工厂bean，不合法
        if (this.getBeanClass() != null && StringUtils.isNotBlank(getFactoryBeanName())) 
            return false;
        

        return true;
    

4.Bean的注册

  Bean的定义清楚后，我们要考虑的就是如何实现BeanDefinition和BeanFactory的关联了。

  在这儿我们可以专门定义一个 BeanDefinitionRegistry来实现Bean定义的注册功能。

  那么我们需要考虑 BeanDefinitionRegistry 应该具备的功能，其实也简单就两个：

1. 注册BeanDefinition
2. 获取BeanDefinition

  同时为了保证能够区分每个BeanDefinition的定义信息，我们得给每一个Bean定义一个唯一的名称。

具体实现代码:

public interface BeanDefinitionRegistry 

	void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) throws BeanDefinitionRegistException;

	BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName);

	boolean containsBeanDefinition(String beanName);

5.BeanFactory实现

  到现在为止我们来看看已经实现的相关设计功能：

  通过上面的分析我们接下来就要考虑BeanFactory的功能实现了。我们先来实现一个最基础的默认的Bean工厂：DefaultBeanFactory。需要DefaultBeanFactory实现如下的5个功能

1. 实现Bean定义信息的注册
2. 实现Bean工厂定义的getBean方法
3. 实现初始化方法的执行
4. 实现单例的要求
5. 实现容器关闭是执行单例的销毁操作

具体看代码的案例代码，代码太多就不贴出来了。

思考：对于单例bean，我们可否提前实例化?

三、IoC增强

  上面第一版本的IoC容器我们已经实现了，我们可以在这个基础上来基础迭代增强IoC的功能

1.Bean别名的增强

  Bean除了标识唯一的名称外，还可以有任意个别名，别名也是唯一的。别名的特点

1. 可以有多个别名
2. 也可以是别名的别名
3. 别名也是唯一的

   实现的时候我们需要考虑的问题

1. 数据结构
2. 功能点

具体代码交给大家课后尝试实现。

2. Type类型的增强

  上面实现的是根据 bean的 name来获取Bean实例，我们还希望能扩展通过 Type来获取实例对象。这时对应的接口为：

  也就是需要实现根据Type找到Bean对象的功能。正常的实例逻辑为：

  但是上面的实现方案有点吃性能，我们可以尝试优化下，我们可以提前把Type和Bean的对应关系找出来，然后用Map缓存起来处理。对应的存储方式通过Map来处理

我们需要考虑几个问题：

1. Map中存储的数据用什么合适？
2. type和bean是一对一的关系吗？
3. 何时建立该关系呢？

private Map<Class<?>, Set<String>> typeMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

  具体的实现我们可以在DefaultBeanFactory中添加一个buildTypeMap()方法来处理这个事情

  buildTypeMap()方法处理的逻辑如下：

  然后我们在BeanFactory中添加一个getType方法，封装获取Bean的Type的逻辑，方便buildTypeMap()方法的使用。最后就是getBean(Class<T>) 方法的实现了。因为Class对应的类型可能有多个，这时需要通过Primary来处理了。

IoC容器-核心部分类图

总结：应用设计的原则：

1. 抽象，行为抽象分类处理(接口)
2. 继承，扩展功能
3. 面向接口编程
4. 单一职责原则

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