spring最核心思想--ioc控制反转

2020-03-30 16:06:19来源：博客园阅读 ()

spring最核心思想--ioc控制反转

一核心概念

控制反转：将bean的生成交给容器，程序可以从容器中获取指定的bean。

个人理解：此优势也是spring能够流行并成为java主流框架的主要原因，java是帮助java程序员以对象的方式管理 内存，而spring则是一个管理对象的框架。如果使用spring，在开发中基本上不需要考虑内存相关的问题。

接下来从一个设计者的思路去交流下spring的设计思路

二需求

基于以上的需求，我们需要做的核心的需求的是：生成，管理bean,向使用者提供。

三设计

看到这，是不是第一反应就是可以用工厂模式，没错，spring框架中针对此设计也是工厂模式。核心类为Beanactory，核心方法为getBean()。

1 public interface BeanFactory {
2     /**
3      * 获取bean
4      * @param name bean的名字
5      * @return bean 实例
6      * @throws Exception
7      */
8     Object getBean(String name) throws Exception;
9 }

现在有个工厂，同时我们面对2个问题：

1BeanFactory如何知道生成什么样的bean（bean是由用户指定的）？

2用户如何定义一个bean，便于用户使用也便于beanFactory？

接下来先考虑第二个问题，现在谁也不知道用户将定义怎样的bean，那就来个万能大法，先定义的一个接口专门做这个事，接口为BeanDefinition。

回到第一个问题，我们如何将BeanDefinition告诉给BeanFactory？解决这个问题同时我们还要考虑可扩展性。这个解决方案是注册模式。

public interface BeanDefinitionRegistry {
　　/**

 　　* 注册bean定义
 　　* @param beanName bean名称（bean的唯一标识）
 　　* @param beanDefinition bean定义
 　　* @throws BeanDefinitionRegistException 注册异常
 　　*/

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

每个bean通过BeanDefinitionRegistry接口通知给BeanFactory。

目前只剩下一个问题：BeanDefinition如何定义，通俗点就是BeanDefinition里面都有什么。

Bean生成都有哪些情况，

1是否单例

2bean类名

3生成方式：

　　3.1指定初始化方法

　　　　必须的信息：bean的类名

　　3.2通过工厂模式

　　　　3.2.1静态的

public class PersonFactory{  

　　public static Person getPerson(){
　　   return new Person();  
　　}
}

　　　　3.2.2成员方法

public class PersonFactory{  
    public Person getPerson(){
       return new Person();  
    } 
}

　　　工厂模式下，必须获取的信息如下：工厂bean的命，工厂方法名

　　3.3new的方式

4销毁的方法

具体接口如下：

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();

    /**
     * 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;
    }

}

ioc容器的主要设计均已设计完成。

简单的实现源代码如下：

package core.ioc.impl;


import core.exception.BeanDefinitionRegistException;
import core.ioc.BeanDefinition;
import core.ioc.BeanDefinitionRegistry;
import core.ioc.BeanFactory;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;


import javax.xml.ws.WebServiceException;
import java.io.Closeable;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class DefaultBeanFactory implements BeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Closeable {

    private final Log logger = LogFactory.getLog(DefaultBeanFactory.class);

    //存在beanDefinition的缓存
    private Map<String,BeanDefinition> beanDefinitionMap= new ConcurrentHashMap<>(256);
    //存放单例bean实例的缓存
    private Map<String,Object> beanMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

    //获取bean实例
    public Object getBean(String name) throws Exception {
        return this.doGetBean(name);
    }

    protected Object doGetBean(String beanName) throws InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        //验证bean不能为空
        Objects.requireNonNull(beanName,"beanName不能为空");

        //查看是否已经创建，如果已经创建则直接从缓存中取得返回
        Object instance = beanMap.get(beanName);
        if(null!=instance){
            return instance;
        }

        //如果没有创建，则需要创建，
        BeanDefinition bd = this.getBeanDefinition(beanName);
        Objects.requireNonNull(bd,"beanDefinition 不能为空");

        Class<?> type=bd.getBeanClass();
        if(type!=null){
            if(StringUtils.isBlank(bd.getFactoryMethodName())){
                //构造方法来构造对象
                instance =this.createInstanceByConstructor(bd);
            }else{
                //通过静态工厂方法创建对象
                instance=this.createInstanceByStaticFactoryMethod(bd);

            }
        }else{
            //通过工厂bean方式来构造对象
            instance=this.createInstanceByFactoryBean(bd);
        }


        //执行初始化方法，比如说给属性赋值等
        this.doInit(bd,instance);

        //如果是单例，则将bean实例放入缓存中
        if(bd.isSingleton()){
            beanMap.put(beanName,instance);
        }

        return instance;
    }


    /**
     * 通过构造方法来构造对象
     * @param bd dean定义
     * @return bean实例
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws InstantiationException
     */
    private Object createInstanceByConstructor(BeanDefinition bd) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        return bd.getBeanClass().newInstance();
    }

    /**
     * 通过静态工厂方法创建bean
     * @param bd bean定义
     * @return bean 实例
     * @throws NoSuchMethodException
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws IllegalAccessException
     */
    private Object createInstanceByStaticFactoryMethod(BeanDefinition bd) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        Class<?> type=bd.getBeanClass();
        Method m=type.getMethod(bd.getFactoryMethodName(),null);
        return m.invoke(type,null);
    }

    /**
     * 通过工厂bean 方式来构造对象
     * @param bd
     * @return
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    private Object createInstanceByFactoryBean(BeanDefinition bd) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InstantiationException {
        Object factoryBean =this.doGetBean(bd.getFactoryBeanName());
        Method m=factoryBean.getClass().getMethod(bd.getFactoryMethodName(),null);

        return m.invoke(factoryBean,null);

    }




    /**
     * 初始化
     * @param bd
     * @param instance
     * @throws NoSuchMethodException
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws IllegalAccessException
     */
    private void doInit(BeanDefinition bd,Object instance) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        if(StringUtils.isNotBlank(bd.getInitMehtodName())){
            Method m=instance.getClass().getMethod(bd.getInitMehtodName(),null);
            m.invoke(instance,null);
        }
    }




    @Override
    public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) throws BeanDefinitionRegistException {
        Objects.requireNonNull(beanName,"注册bean需要给入beanName");
        Objects.requireNonNull(beanDefinition,"注册bean需要给入beanDefinition");

        //检验给如的bean是否合法
        if(!beanDefinition.validata()){
            throw new BeanDefinitionRegistException(String.format("名字为[%s]的bean的定义不合法：%s",beanName,beanDefinition));
        }

        //验证beanDefinition已经存在
        if(this.containBeanDefinition(beanName)){
            throw new BeanDefinitionRegistException(String.format("名字为[%s]的bean定义已经存在:%s",
                    beanName,this.getBeanDefinition(beanName)));
        }

        this.beanDefinitionMap.put(beanName,beanDefinition);
    }

    /**
     * 获取beanDefinition
     * @param beanName bean的名称 唯一标识
     * @return beanDefinition
     */
    @Override
    public BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) {
        return this.beanDefinitionMap.get(beanName);
    }


    /**
     * 验证beanDefinition是否已经存在
     * @param beanName bean的名称 唯一标识
     * @return true：已存在 false：不存在
     */
    @Override
    public boolean containBeanDefinition(String beanName) {
        return this.beanDefinitionMap.containsKey(beanName);
    }

    /**
     * 执行指定的销毁方法
     * @throws WebServiceException
     */
    @Override
    public void close() throws WebServiceException {
        //执行单例实例的销毁方法
        for(Map.Entry<String,BeanDefinition> e:this.beanDefinitionMap.entrySet()){
            String beanName=e.getKey();
            BeanDefinition bd=e.getValue();

            if(bd.isSingleton() && StringUtils.isNotBlank(bd.getDestroyMethodName())){
                Object instance = this.beanMap.get(beanName);
                try {
                    Method m = instance.getClass().getMethod(bd.getDestroyMethodName());
                    m.invoke(instance,null);
                } catch (NoSuchMethodException e1) {
                    logger.error(String.format("执行bean[%s] %s 的 销毁方法异常！",beanName,bd), e1);
                    e1.printStackTrace();
                } catch (IllegalAccessException e1) {
                    logger.error(String.format("执行bean[%s] %s 的 销毁方法异常！",beanName,bd), e1);
                    e1.printStackTrace();
                } catch (InvocationTargetException e1) {
                    logger.error(String.format("执行bean[%s] %s 的 销毁方法异常！",beanName,bd), e1);
                    e1.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

DefaultBeanFactory

package core.ioc.impl;

import core.ioc.BeanDefinition;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class GenericBeanDefinition implements BeanDefinition {


    private Class<?> beanClass;

    //是否为单例
    private String scope = BeanDefinition.SCOPE_SINGLETION;

    //bean工厂的名称
    private String factoryBeanName;
    //bean工厂方法名
    private String factoryMethodName;

    //初始化方法
    private String initMethodName;
    //销毁方法
    private String destroyMethodName;




    /**
     * 自动生成设置的方法 start
     */
    public void setBeanClass(Class<?> beanClass) {
        this.beanClass = beanClass;
    }

    public void setScope(String scope) {
        if(StringUtils.isNoneBlank(scope)){
            this.scope = scope;
        }
    }

    public void setFactoryBeanName(String factoryBeanName) {
        this.factoryBeanName = factoryBeanName;
    }

    public void setFactoryMethodName(String factoryMethodName) {
        this.factoryMethodName = factoryMethodName;
    }

    public void setInitMethodName(String initMethodName) {
        this.initMethodName = initMethodName;
    }

    public void setDestroyMethodName(String destroyMethodName) {
        this.destroyMethodName = destroyMethodName;
    }
    /**
     * 自动生成设置的方法 end
     */


    @Override
    public Class<?> getBeanClass() {
        return this.beanClass;
    }

    @Override
    public String getScope() {

        return this.scope;
    }

    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return BeanDefinition.SCOPE_SINGLETION.equals(this.scope);
    }

    @Override
    public boolean isPrototype() {
        return BeanDefinition.SCOPE_PROTOTYPE.equals(this.scope);
    }

    @Override
    public String getFactoryBeanName() {
        return this.factoryBeanName;
    }

    @Override
    public String getFactoryMethodName() {
        return this.factoryMethodName;
    }

    @Override
    public String getInitMehtodName() {
        return this.initMethodName;
    }

    @Override
    public String getDestroyMethodName() {
        return this.destroyMethodName;
    }



    @Override
    public String toString() {
        return String.format("GenericBeanDefinition [beanClass=%s, scope=%s, factoryBeanName=%s, " +
                "factoryMethodName=%s, initMethodName=%s, destroyMethodName=%s]",
                beanClass,scope,factoryBeanName,factoryMethodName,initMethodName,destroyMethodName);
    }

    /**
     * 疑问: 为什么要重写equals 方法
     *
     * 重写equals方法需要注意以下几点：
     * 1自反性：对于任何非空引用x，x.equals(x)应该返回true
     * 2对称：对于任何引用x，y，如果x.equals(y) 返回true，那么 y.equals(x)也应该返回true。
     * 3传递性：对于任何引用x，y和z，如果x=y 为true，那么y=z也一定为true，x=z也一定为true。
     * 4一致性：如果x和y引用的对象没有发生变化，那么返回调用x.equals(y),应该返回同样的结果。
     * 5非空性：对于任意非空引用x，x.equals(null)应该返回false。
     *
     * 重写equals方法，就必须重写hashCode
     * 原因是HashMap的需要
     */

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(this==obj){
            return true;
        }

        if(null==obj){
            return false;
        }

        if(getClass() !=obj.getClass()){
            return false;
        }

        GenericBeanDefinition other=(GenericBeanDefinition) obj;

        //验证每个属性是否相当，只有当每个属性均相等时，才是一个对象
        if(beanClass ==null){
            if(other.beanClass!=null){
                return false;
            }
        }else if(!beanClass.equals(other.beanClass)){
            return false;
        }

        if(destroyMethodName== null){
            if(other.destroyMethodName!=null){
                return false;
            }
        }else if(!destroyMethodName.equals(other.destroyMethodName) ){
            return false;
        }

        if(factoryBeanName== null){
            if(other.factoryBeanName!=null){
                return false;
            }
        }else if(!factoryBeanName.equals(other.factoryBeanName) ){
            return false;
        }

        if(factoryMethodName== null){
            if(other.factoryMethodName!=null){
                return false;
            }
        }else if(!factoryMethodName.equals(other.factoryMethodName) ){
            return false;
        }

        if(initMethodName== null){
            if(other.initMethodName!=null){
                return false;
            }
        }else if(!initMethodName.equals(other.initMethodName) ){
            return false;
        }

        if(scope== null){
            if(other.scope!=null){
                return false;
            }
        }else if(!scope.equals(other.scope) ){
            return false;
        }


        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + ((beanClass == null) ? 0 : beanClass.hashCode());
        result = prime * result + ((destroyMethodName == null) ? 0 : destroyMethodName.hashCode());
        result = prime * result + ((factoryBeanName == null) ? 0 : factoryBeanName.hashCode());
        result = prime * result + ((factoryMethodName == null) ? 0 : factoryMethodName.hashCode());
        result = prime * result + ((initMethodName == null) ? 0 : initMethodName.hashCode());
        result = prime * result + ((scope == null) ? 0 : scope.hashCode());
        return result;
    }
}