分析Spring框架之設(shè)計與實現(xiàn)資源加載器
一、前言
你寫的代碼,能接的住產(chǎn)品加需求嗎?
接,是能接的,接幾次也行,哪怕就一個類一片的 if...else 也可以!但接完成什么樣可就不一定了,會不會出事故也不是能控制住的。
那出事故時,你說因為我寫 if...else 多了導(dǎo)致代碼爛了,但可是你先動的手?。耗阏f的需求還得加、你說的老板讓上線、你說的合同都簽了,搬磚碼農(nóng)的我沒辦法,才以堆代碼平需求,需求太多不好搞,我才以搬磚平需求!諸侯不服,我才以兵服諸侯,你不服,我就打到你服!
但代碼爛了有時候并不是因為需求加的快、也不是著急上線。因為往往在承接產(chǎn)品需求的前幾次,一個功能邏輯的設(shè)計并不會太復(fù)雜,也不會有多急迫,甚至?xí)舫鲎屇阕鲈O(shè)計、做評審、做開發(fā)的時間,如果這個時候仍不能把以后可能會發(fā)生的事情評估到需求里,那么導(dǎo)致代碼的混亂從一開始就已經(jīng)埋下了,以后只能越來越亂!
承接需求并能把它做好,這來自于對需求的理解,產(chǎn)品場景開發(fā)的經(jīng)驗以及對代碼實踐落地的把控能力等綜合多方面因素的結(jié)果。就像你現(xiàn)在做的開發(fā)中,你的代碼有哪些是經(jīng)常變化的,有哪些是固定通用的,有哪些是負(fù)責(zé)邏輯拼裝的、有哪些是來做核心實現(xiàn)的。那么現(xiàn)在如果你的核心共用層做了頻繁變化的業(yè)務(wù)層包裝,那么肯定的說,你的代碼即將越來越亂,甚至可能埋下事故的風(fēng)險!
在我們實現(xiàn)的 Spring 框架中,每一個章節(jié)都會結(jié)合上一章節(jié)繼續(xù)擴展功能,就像每一次產(chǎn)品都在加需求一樣,那么在學(xué)習(xí)的過程中可以承上啟下的對照和參考,看看每一個模塊的添加都是用什么邏輯和技術(shù)細(xì)節(jié)實現(xiàn)的。這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),會非常有利于你以后在設(shè)計和實現(xiàn),自己承接產(chǎn)品需求時做的具體開發(fā),代碼的質(zhì)量也會越來越高,越來越有擴展性和可維護(hù)性。
二、目標(biāo)
在完成 Spring 的框架雛形后,現(xiàn)在我們可以通過單元測試進(jìn)行手動操作 Bean 對象的定義、注冊和屬性填充,以及最終獲取對象調(diào)用方法。但這里會有一個問題,就是如果實際使用這個 Spring 框架,是不太可能讓用戶通過手動方式創(chuàng)建的,而是最好能通過配置文件的方式簡化創(chuàng)建過程。需要完成如下操作:
如圖中我們需要把步驟:2、3、4整合到Spring框架中,通過 Spring 配置文件的方式將 Bean 對象實例化。接下來我們就需要在現(xiàn)有的 Spring 框架中,添加能解決 Spring 配置的讀取、解析、注冊Bean的操作。
三、設(shè)計
依照本章節(jié)的需求背景,我們需要在現(xiàn)有的 Spring 框架雛形中添加一個資源解析器,也就是能讀取classpath、本地文件和云文件的配置內(nèi)容。這些配置內(nèi)容就是像使用 Spring 時配置的 Spring.xml 一樣,里面會包括 Bean 對象的描述和屬性信息。 在讀取配置文件信息后,接下來就是對配置文件中的 Bean 描述信息解析后進(jìn)行注冊操作,把 Bean 對象注冊到 Spring 容器中。整體設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖:
- 資源加載器屬于相對獨立的部分,它位于 Spring 框架核心包下的IO實現(xiàn)內(nèi)容,主要用于處理Class、本地和云環(huán)境中的文件信息。
- 當(dāng)資源可以加載后,接下來就是解析和注冊 Bean 到 Spring 中的操作,這部分實現(xiàn)需要和 DefaultListableBeanFactory 核心類結(jié)合起來,因為你所有的解析后的注冊動作,都會把 Bean 定義信息放入到這個類中。
- 那么在實現(xiàn)的時候就設(shè)計好接口的實現(xiàn)層級關(guān)系,包括我們需要定義出 Bean 定義的讀取接口
BeanDefinitionReader
以及做好對應(yīng)的實現(xiàn)類,在實現(xiàn)類中完成對 Bean 對象的解析和注冊。
四、實現(xiàn)
4.1、工程結(jié)構(gòu)
small-spring-step-05
└── src
├── main
│ └── java
│ └── cn.bugstack.springframework
│ ├── beans
│ │ ├── factory
│ │ │ ├── factory
│ │ │ │ ├── AutowireCapableBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinition.java
│ │ │ │ ├── BeanReference.java
│ │ │ │ ├── ConfigurableBeanFactory.java
│ │ │ │ └── SingletonBeanRegistry.java
│ │ │ ├── support
│ │ │ │ ├── AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── AbstractBeanDefinitionReader.java
│ │ │ │ ├── AbstractBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinitionReader.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinitionRegistry.java
│ │ │ │ ├── CglibSubclassingInstantiationStrategy.java
│ │ │ │ ├── DefaultListableBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── DefaultSingletonBeanRegistry.java
│ │ │ │ ├── InstantiationStrategy.java
│ │ │ │ └── SimpleInstantiationStrategy.java
│ │ │ ├── support
│ │ │ │ └── XmlBeanDefinitionReader.java
│ │ │ ├── BeanFactory.java
│ │ │ ├── ConfigurableListableBeanFactory.java
│ │ │ ├── HierarchicalBeanFactory.java
│ │ │ └── ListableBeanFactory.java
│ │ ├── BeansException.java
│ │ ├── PropertyValue.java
│ │ └── PropertyValues.java
│ ├── core.io
│ │ ├── ClassPathResource.java
│ │ ├── DefaultResourceLoader.java
│ │ ├── FileSystemResource.java
│ │ ├── Resource.java
│ │ ├── ResourceLoader.java
│ │ └── UrlResource.java
│ └── utils
│ └── ClassUtils.java
└── test
└── java
└── cn.bugstack.springframework.test
├── bean
│ ├── UserDao.java
│ └── UserService.java
└── ApiTest.java
Spring Bean 容器資源加載和使用類關(guān)系,如圖 6-3
- 本章節(jié)為了能把 Bean 的定義、注冊和初始化交給 Spring.xml 配置化處理,那么就需要實現(xiàn)兩大塊內(nèi)容,分別是:資源加載器、xml資源處理類,實現(xiàn)過程主要以對接口
Resource
、ResourceLoader
的實現(xiàn),而另外BeanDefinitionReader
接口則是對資源的具體使用,將配置信息注冊到 Spring 容器中去。 - 在 Resource 的資源加載器的實現(xiàn)中包括了,ClassPath、系統(tǒng)文件、云配置文件,這三部分與 Spring 源碼中的設(shè)計和實現(xiàn)保持一致,最終在 DefaultResourceLoader 中做具體的調(diào)用。
- 接口:BeanDefinitionReader、抽象類:AbstractBeanDefinitionReader、實現(xiàn)類:XmlBeanDefinitionReader,這三部分內(nèi)容主要是合理清晰的處理了資源讀取后的注冊 Bean 容器操作。接口管定義,抽象類處理非接口功能外的注冊Bean組件填充,最終實現(xiàn)類即可只關(guān)心具體的業(yè)務(wù)實現(xiàn)
另外本章節(jié)還參考 Spring 源碼,做了相應(yīng)接口的集成和實現(xiàn)的關(guān)系,雖然這些接口目前還并沒有太大的作用,但隨著框架的逐步完善,它們也會發(fā)揮作用。如圖 6-4
- BeanFactory,已經(jīng)存在的 Bean 工廠接口用于獲取 Bean 對象,這次新增加了按照類型獲取 Bean 的方法:
<T> T getBean(String name, Class<T> requiredType)
- ListableBeanFactory,是一個擴展 Bean 工廠接口的接口,新增加了
getBeansOfType
、getBeanDefinitionNames()
方法,在 Spring 源碼中還有其他擴展方法。 - HierarchicalBeanFactory,在 Spring 源碼中它提供了可以獲取父類 BeanFactory 方法,屬于是一種擴展工廠的層次子接口。Sub-interface implemented by bean factories that can be part of a hierarchy.
- AutowireCapableBeanFactory,是一個自動化處理Bean工廠配置的接口,目前案例工程中還沒有做相應(yīng)的實現(xiàn),后續(xù)逐步完善。
- ConfigurableBeanFactory,可獲取 BeanPostProcessor、BeanClassLoader等的一個配置化接口。
- ConfigurableListableBeanFactory,提供分析和修改Bean以及預(yù)先實例化的操作接口,不過目前只有一個 getBeanDefinition 方法。
4.2、資源加載接口定義和實現(xiàn)
cn.bugstack.springframework.core.io.Resource
public interface Resource { InputStream getInputStream() throws IOException; }
在 Spring 框架下創(chuàng)建 core.io 核心包,在這個包中主要用于處理資源加載流。定義 Resource 接口,提供獲取 InputStream 流的方法,接下來再分別實現(xiàn)三種不同的流文件操作:classPath、FileSystem、URL
ClassPath:cn.bugstack.springframework.core.io.ClassPathResource
public class ClassPathResource implements Resource { private final String path; private ClassLoader classLoader; public ClassPathResource(String path) { this(path, (ClassLoader) null); } public ClassPathResource(String path, ClassLoader classLoader) { Assert.notNull(path, "Path must not be null"); this.path = path; this.classLoader = (classLoader != null ? classLoader : ClassUtils.getDefaultClassLoader()); } @Override public InputStream getInputStream() throws IOException { InputStream is = classLoader.getResourceAsStream(path); if (is == null) { throw new FileNotFoundException( this.path + " cannot be opened because it does not exist"); } return is; } }
這一部分的實現(xiàn)是用于通過 ClassLoader
讀取 ClassPath
下的文件信息,具體的讀取過程主要是:classLoader.getResourceAsStream(path)
FileSystem:cn.bugstack.springframework.core.io.FileSystemResource
public class FileSystemResource implements Resource { private final File file; private final String path; public FileSystemResource(File file) { this.file = file; this.path = file.getPath(); } public FileSystemResource(String path) { this.file = new File(path); this.path = path; } @Override public InputStream getInputStream() throws IOException { return new FileInputStream(this.file); } public final String getPath() { return this.path; } }
通過指定文件路徑的方式讀取文件信息,這部分大家肯定還是非常熟悉的,經(jīng)常會讀取一些txt、excel文件輸出到控制臺。
Url:cn.bugstack.springframework.core.io.UrlResource
public class UrlResource implements Resource{ private final URL url; public UrlResource(URL url) { Assert.notNull(url,"URL must not be null"); this.url = url; } @Override public InputStream getInputStream() throws IOException { URLConnection con = this.url.openConnection(); try { return con.getInputStream(); } catch (IOException ex){ if (con instanceof HttpURLConnection){ ((HttpURLConnection) con).disconnect(); } throw ex; } } }
通過 HTTP 的方式讀取云服務(wù)的文件,我們也可以把配置文件放到 GitHub 或者 Gitee 上。
4.3、包裝資源加載器
按照資源加載的不同方式,資源加載器可以把這些方式集中到統(tǒng)一的類服務(wù)下進(jìn)行處理,外部用戶只需要傳遞資源地址即可,簡化使用。
定義接口:cn.bugstack.springframework.core.io.ResourceLoader
public interface ResourceLoader { /** * Pseudo URL prefix for loading from the class path: "classpath:" */ String CLASSPATH_URL_PREFIX = "classpath:"; Resource getResource(String location); }
定義獲取資源接口,里面?zhèn)鬟f location 地址即可。
實現(xiàn)接口:cn.bugstack.springframework.core.io.DefaultResourceLoader
public class DefaultResourceLoader implements ResourceLoader { @Override public Resource getResource(String location) { Assert.notNull(location, "Location must not be null"); if (location.startsWith(CLASSPATH_URL_PREFIX)) { return new ClassPathResource(location.substring(CLASSPATH_URL_PREFIX.length())); } else { try { URL url = new URL(location); return new UrlResource(url); } catch (MalformedURLException e) { return new FileSystemResource(location); } } } }
在獲取資源的實現(xiàn)中,主要是把三種不同類型的資源處理方式進(jìn)行了包裝,分為:判斷是否為ClassPath、URL以及文件。
雖然 DefaultResourceLoader 類實現(xiàn)的過程簡單,但這也是設(shè)計模式約定的具體結(jié)果,像是這里不會讓外部調(diào)用放知道過多的細(xì)節(jié),而是僅關(guān)心具體調(diào)用結(jié)果即可。
4.4、Bean定義讀取接口
cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionReader
public interface BeanDefinitionReader { BeanDefinitionRegistry getRegistry(); ResourceLoader getResourceLoader(); void loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeansException; void loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeansException; void loadBeanDefinitions(String location) throws BeansException; }
這是一個 Simple interface for bean definition readers. 其實里面無非定義了幾個方法,包括:getRegistry()、getResourceLoader(),以及三個加載Bean定義的方法。
這里需要注意 getRegistry()、getResourceLoader(),都是用于提供給后面三個方法的工具,加載和注冊,這兩個方法的實現(xiàn)會包裝到抽象類中,以免污染具體的接口實現(xiàn)方法。
4.5、Bean定義抽象類實現(xiàn)
cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanDefinitionReader
public abstract class AbstractBeanDefinitionReader implements BeanDefinitionReader { private final BeanDefinitionRegistry registry; private ResourceLoader resourceLoader; protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) { this(registry, new DefaultResourceLoader()); } public AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, ResourceLoader resourceLoader) { this.registry = registry; this.resourceLoader = resourceLoader; } @Override public BeanDefinitionRegistry getRegistry() { return registry; } @Override public ResourceLoader getResourceLoader() { return resourceLoader; } }
抽象類把 BeanDefinitionReader 接口的前兩個方法全部實現(xiàn)完了,并提供了構(gòu)造函數(shù),讓外部的調(diào)用使用方,把Bean定義注入類,傳遞進(jìn)來。
這樣在接口 BeanDefinitionReader 的具體實現(xiàn)類中,就可以把解析后的 XML 文件中的 Bean 信息,注冊到 Spring 容器去了。以前我們是通過單元測試使用,調(diào)用 BeanDefinitionRegistry 完成Bean的注冊,現(xiàn)在可以放到 XMl 中操作了
4.6、解析XML處理Bean注冊
cn.bugstack.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader
public class XmlBeanDefinitionReader extends AbstractBeanDefinitionReader { public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) { super(registry); } public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, ResourceLoader resourceLoader) { super(registry, resourceLoader); } @Override public void loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeansException { try { try (InputStream inputStream = resource.getInputStream()) { doLoadBeanDefinitions(inputStream); } } catch (IOException | ClassNotFoundException e) { throw new BeansException("IOException parsing XML document from " + resource, e); } } @Override public void loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeansException { for (Resource resource : resources) { loadBeanDefinitions(resource); } } @Override public void loadBeanDefinitions(String location) throws BeansException { ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader(); Resource resource = resourceLoader.getResource(location); loadBeanDefinitions(resource); } protected void doLoadBeanDefinitions(InputStream inputStream) throws ClassNotFoundException { Document doc = XmlUtil.readXML(inputStream); Element root = doc.getDocumentElement(); NodeList childNodes = root.getChildNodes(); for (int i = 0; i < childNodes.getLength(); i++) { // 判斷元素 if (!(childNodes.item(i) instanceof Element)) continue; // 判斷對象 if (!"bean".equals(childNodes.item(i).getNodeName())) continue; // 解析標(biāo)簽 Element bean = (Element) childNodes.item(i); String id = bean.getAttribute("id"); String name = bean.getAttribute("name"); String className = bean.getAttribute("class"); // 獲取 Class,方便獲取類中的名稱 Class<?> clazz = Class.forName(className); // 優(yōu)先級 id > name String beanName = StrUtil.isNotEmpty(id) ? id : name; if (StrUtil.isEmpty(beanName)) { beanName = StrUtil.lowerFirst(clazz.getSimpleName()); } // 定義Bean BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(clazz); // 讀取屬性并填充 for (int j = 0; j < bean.getChildNodes().getLength(); j++) { if (!(bean.getChildNodes().item(j) instanceof Element)) continue; if (!"property".equals(bean.getChildNodes().item(j).getNodeName())) continue; // 解析標(biāo)簽:property Element property = (Element) bean.getChildNodes().item(j); String attrName = property.getAttribute("name"); String attrValue = property.getAttribute("value"); String attrRef = property.getAttribute("ref"); // 獲取屬性值:引入對象、值對象 Object value = StrUtil.isNotEmpty(attrRef) ? new BeanReference(attrRef) : attrValue; // 創(chuàng)建屬性信息 PropertyValue propertyValue = new PropertyValue(attrName, value); beanDefinition.getPropertyValues().addPropertyValue(propertyValue); } if (getRegistry().containsBeanDefinition(beanName)) { throw new BeansException("Duplicate beanName[" + beanName + "] is not allowed"); } // 注冊 BeanDefinition getRegistry().registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition); } } }
XmlBeanDefinitionReader 類最核心的內(nèi)容就是對 XML 文件的解析,把我們本來在代碼中的操作放到了通過解析 XML 自動注冊的方式。
loadBeanDefinitions 方法,處理資源加載,這里新增加了一個內(nèi)部方法:doLoadBeanDefinitions
,它主要負(fù)責(zé)解析 xml
在 doLoadBeanDefinitions 方法中,主要是對xml的讀取 XmlUtil.readXML(inputStream)
和元素 Element 解析。在解析的過程中通過循環(huán)操作,以此獲取 Bean 配置以及配置中的 id、name、class、value、ref 信息。
最終把讀取出來的配置信息,創(chuàng)建成 BeanDefinition 以及 PropertyValue,最終把完整的 Bean 定義內(nèi)容注冊到 Bean 容器:getRegistry().registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition)
五、測試
5.1、事先準(zhǔn)備
cn.bugstack.springframework.test.bean.UserDao
public class UserDao { private static Map<String, String> hashMap = new HashMap<>(); static { hashMap.put("10001", "小傅哥"); hashMap.put("10002", "八杯水"); hashMap.put("10003", "阿毛"); } public String queryUserName(String uId) { return hashMap.get(uId); } }
cn.bugstack.springframework.test.bean.UserService
public class UserService { private String uId; private UserDao userDao; public void queryUserInfo() { return userDao.queryUserName(uId); } // ...get/set }
Dao、Service,是我們平常開發(fā)經(jīng)常使用的場景。在 UserService 中注入 UserDao,這樣就能體現(xiàn)出Bean屬性的依賴了。
5.2、配置文件
important.properties
# Config File
system.key=OLpj9823dZ
spring.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans> <bean id="userDao" class="cn.bugstack.springframework.test.bean.UserDao"/> <bean id="userService" class="cn.bugstack.springframework.test.bean.UserService"> <property name="uId" value="10001"/> <property name="userDao" ref="userDao"/> </bean> </beans>
這里有兩份配置文件,一份用于測試資源加載器,另外 spring.xml 用于測試整體的 Bean 注冊功能。
5.3、單元測試(資源加載)
案例
private DefaultResourceLoader resourceLoader; @Before public void init() { resourceLoader = new DefaultResourceLoader(); } @Test public void test_classpath() throws IOException { Resource resource = resourceLoader.getResource("classpath:important.properties"); InputStream inputStream = resource.getInputStream(); String content = IoUtil.readUtf8(inputStream); System.out.println(content); } @Test public void test_file() throws IOException { Resource resource = resourceLoader.getResource("src/test/resources/important.properties"); InputStream inputStream = resource.getInputStream(); String content = IoUtil.readUtf8(inputStream); System.out.println(content); } @Test public void test_url() throws IOException { Resource resource = resourceLoader.getResource("https://github.com/fuzhengwei/small-spring/important.properties" InputStream inputStream = resource.getInputStream(); String content = IoUtil.readUtf8(inputStream); System.out.println(content); }
測試結(jié)果
# Config File
system.key=OLpj9823dZ
Process finished with exit code 0
這三個方法:test_classpath、test_file、test_url,分別用于測試加載 ClassPath、FileSystem、Url 文件,URL文件在Github,可能加載時會慢
5.4、單元測試(配置文件注冊Bean)
案例
@Test public void test_xml() { // 1.初始化 BeanFactory DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); // 2. 讀取配置文件&注冊Bean XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory); reader.loadBeanDefinitions("classpath:spring.xml"); // 3. 獲取Bean對象調(diào)用方法 UserService userService = beanFactory.getBean("userService", UserService.class); String result = userService.queryUserInfo(); System.out.println("測試結(jié)果:" + result); }
測試結(jié)果
測試結(jié)果:小傅哥
Process finished with exit code 0
在上面的測試案例中可以看到,我們把以前通過手動注冊 Bean 以及配置屬性信息的內(nèi)容,交給了 new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory)
類讀取 Spring.xml 的方式來處理,并通過了測試驗證。
六、總結(jié)
- 此時的工程結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越有 Spring 框架的味道了,以配置文件為入口解析和注冊 Bean 信息,最終再通過 Bean 工廠獲取 Bean 以及做相應(yīng)的調(diào)用操作。
- 關(guān)于案例中每一個步驟的實現(xiàn)小傅哥這里都會盡可能參照 Spring 源碼的接口定義、抽象類實現(xiàn)、名稱規(guī)范、代碼結(jié)構(gòu)等,做相應(yīng)的簡化處理。這樣大家在學(xué)習(xí)的過程中也可以通過類名或者接口和整個結(jié)構(gòu)體學(xué)習(xí) Spring 源碼,這樣學(xué)習(xí)起來就容易多了。
- 看完絕對不等于會,你只有動起手來從一個小小的工程框架結(jié)構(gòu),敲到現(xiàn)在以及以后不斷的變大、變多、變強時,才能真的掌握這里面的知識。另外每一個章節(jié)的功能實現(xiàn)都會涉及到很多的代碼設(shè)計思路,要認(rèn)真去領(lǐng)悟。當(dāng)然實踐起來是最好的領(lǐng)悟方式!
以上就是分析Spring框架之設(shè)計與實現(xiàn)資源加載器的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Spring 資源加載器的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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