從零實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Spring Bean容器的代碼案例

更新時(shí)間：2023年06月01日 08:34:05 作者：Cosolar

Spring是一個(gè)非常流行的Java?Web開(kāi)發(fā)框架，它提供了強(qiáng)大的依賴注入、面向切面編程、聲明式事務(wù)管理等功能，為開(kāi)發(fā)者提供了高效、快速地構(gòu)建Web應(yīng)用程序的工具，在這篇文章中，咱們將一步一步地構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的SpringBean容器,需要的朋友可以參考下

最近在學(xué)習(xí)Spring這個(gè)框架源碼時(shí)，我明白我們不僅需要掌握其基本使用方法，還應(yīng)該深入了解其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。本博文將會(huì)帶領(lǐng)大家一步一步地實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的 Spring Bean 容器，涉及到容器接口和實(shí)現(xiàn)、Bean的定義和注冊(cè)、Bean的依賴注入、Bean的生命周期管理等多個(gè)方面，旨在幫助讀者更加深入地理解Spring內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制。

如果你想更加深入地了解Spring框架的內(nèi)部原理，或者想從零開(kāi)始手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Spring Bean容器的話，歡迎以后一起學(xué)習(xí)探討，共同進(jìn)步！

在這篇文章中，放松心情，提高興趣，咱們將一步一步地構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的Spring Bean容器，包括如下內(nèi)容：

容器接口和實(shí)現(xiàn)
Bean 的定義和注冊(cè)
Bean 的依賴注入
Bean 的生命周期管理

1. 容器接口和實(shí)現(xiàn)

我們先定義一個(gè)容器接口 BeanFactory，包含三個(gè)方法：獲取 Bean、注冊(cè) Bean、是否包含 Bean。

public interface BeanFactory {
    Object getBean(String name);
    void registerBean(String name, Object bean);
    boolean containsBean(String name);
}

然后，我們可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn) SimpleBeanFactory。這個(gè)實(shí)現(xiàn)采用了一個(gè) Map<String, Object> 來(lái)存儲(chǔ) Bean，其中鍵為 Bean 名稱，值為 Bean 實(shí)例。

public class SimpleBeanFactory implements BeanFactory {
    private final Map<String, Object> beans = new HashMap<>();
    @Override
    public Object getBean(String name) {
        return beans.get(name);
    }
    @Override
    public void registerBean(String name, Object bean) {
        beans.put(name, bean);
    }
    @Override
    public boolean containsBean(String name) {
        return beans.containsKey(name);
    }
}

2. Bean 的定義和注冊(cè)

在 Spring 中，Bean 是通過(guò) XML 或注解來(lái)定義的。但是我們這里為了簡(jiǎn)化，還是采用常規(guī)的方式來(lái)定義和注冊(cè) Bean。

我們定義一個(gè) BeanDefinition 類，用于保存 Bean 的定義信息。其中包含了 Bean 的名稱、類型、構(gòu)造函數(shù)參數(shù)、屬性等。

public class BeanDefinition {
    private final Class<?> type;
    private final Object[] constructorArgs;
    private final Map<String, Object> properties = new HashMap<>();
    public BeanDefinition(Class<?> type, Object[] constructorArgs) {
        this.type = type;
        this.constructorArgs = constructorArgs;
    }
    public void setProperty(String name, Object value) {
        properties.put(name, value);
    }
    public Class<?> getType() {
        return type;
    }
    public Object[] getConstructorArgs() {
        return constructorArgs;
    }
    public Map<String, Object> getProperties() {
        return properties;
    }
}

我們可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的類 BeanDefinitionReader，用于從配置文件中讀取 Bean 定義信息，并將其轉(zhuǎn)換成 BeanDefinition 對(duì)象。

public class BeanDefinitionReader {
    private final ResourceLoader resourceLoader;
    public BeanDefinitionReader(ResourceLoader resourceLoader) {
        this.resourceLoader = resourceLoader;
    }
    public List<BeanDefinition> readBeanDefinitions(String location) throws Exception {
        InputStream inputStream = resourceLoader.getResource(location).getInputStream();
        Properties props = new Properties();
        props.load(inputStream);
        List<BeanDefinition> result = new ArrayList<>();
        for (Map.Entry<Object, Object> entry : props.entrySet()) {
            String name = (String) entry.getKey();
            String[] args = ((String) entry.getValue()).split(",");
            Class<?> type = Class.forName(args[0]);
            Object[] constructorArgs = new Object[args.length - 1];
            for (int i = 1; i < args.length; i++) {
                constructorArgs[i - 1] = args[i];
            }
            BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(type, constructorArgs);
            result.add(beanDefinition);
        }
        return result;
    }
}

我們可以在配置文件中定義 Bean，比如：

userService=com.example.UserService,dao

表示我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)名為 userService 的 Bean，類型為 com.example.UserService，構(gòu)造函數(shù)參數(shù)為一個(gè)類型為 dao 的字符串。這個(gè)字符串可以用來(lái)表示依賴的其他 Bean。

然后，我們可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的類 BeanDefinitionRegistry，用于管理所有的 BeanDefinition，并提供一些注冊(cè)方法。

public interface BeanDefinitionRegistry {
    void registerBeanDefinition(String name, BeanDefinition beanDefinition);
    BeanDefinition getBeanDefinition(String name);
}

3. Bean 的依賴注入

在 Spring 中，Bean 的依賴注入主要通過(guò)構(gòu)造函數(shù)或?qū)傩赃M(jìn)行注入。這里我們先實(shí)現(xiàn)屬性注入。

我們可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的類 BeanFactoryPostProcessor，用于在 Bean 實(shí)例化之前，對(duì) Bean 的定義信息進(jìn)行修改。在這個(gè)方法中，我們可以將依賴的其他 Bean 注入到當(dāng)前 Bean 的屬性中。

public interface BeanFactoryPostProcessor {
    void postProcessBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory);
}
public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory {
    private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitions = new HashMap<>();
    private final Map<String, Object> beans = new HashMap<>();
    public void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor beanPostProcessor) {
        // TODO: addBeanPostProcessor
    }
    public void addBeanFactoryPostProcessor(BeanFactoryPostProcessor beanFactoryPostProcessor) {
        beanFactoryPostProcessor.postProcessBeanFactory(this);
    }
    public void preInstantiateSingletons() {
        // TODO: preInstantiateSingletons
    }
    @Override
    public Object getBean(String name) throws Exception {
        // TODO: getBean
    }
    @Override
    public void registerBean(String name, Object bean) {
        beans.put(name, bean);
    }
    @Override
    public boolean containsBean(String name) {
        return beans.containsKey(name);
    }
}
public class AutowiredAnnotationBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    private final BeanFactory beanFactory;
    public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor(BeanFactory beanFactory) {
        this.beanFactory = beanFactory;
    }
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws Exception {
        // TODO: postProcessBeforeInitialization
    }
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws Exception {
        // TODO: postProcessAfterInitialization
    }
}

4. Bean 的生命周期管理

在 Spring 中，Bean 的生命周期是由容器來(lái)管理的。在創(chuàng)建某個(gè) Bean 之前，容器會(huì)先調(diào)用它的 postProcessBeforeInitialization 方法對(duì)其進(jìn)行修改，而在銷毀它時(shí)，容器會(huì)調(diào)用其 destroy 方法。

我們可以在 BeanDefinition 類中添加一些方法，用于實(shí)現(xiàn) Bean 的生命周期管理，比如 initMethod 和 destroyMethod。

public class BeanDefinition {
    private final Class<?> type;
    private final Object[] constructorArgs;
    private final Map<String, Object> properties = new HashMap<>();
    private String initMethod;
    private String destroyMethod;
    public void setInitMethod(String initMethod) {
        this.initMethod = initMethod;
    }
    public void setDestroyMethod(String destroyMethod) {
        this.destroyMethod = destroyMethod;
    }
    public Class<?> getType() {
        return type;
    }
    public Object[] getConstructorArgs() {
        return constructorArgs;
    }
    public Map<String, Object> getProperties() {
        return properties;
    }
    public void init(Object bean) throws Exception {
        if (initMethod != null) {
            Method method = bean.getClass().getMethod(initMethod);
            method.invoke(bean);
        }
    }
    public void destroy(Object bean) throws Exception {
        if (destroyMethod != null) {
            Method method = bean.getClass().getMethod(destroyMethod);
            method.invoke(bean);
        }
    }
}

然后，我們可以在 DefaultListableBeanFactory 類中添加一些方法，用于實(shí)現(xiàn) Bean 的生命周期管理。

public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory, BeanDefinitionRegistry {
    private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitions = new HashMap<>();
    private final Map<String, Object> beans = new HashMap<>();
    public void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor beanPostProcessor) {
        // TODO: addBeanPostProcessor
    }
    public void addBeanFactoryPostProcessor(BeanFactoryPostProcessor beanFactoryPostProcessor) {
        beanFactoryPostProcessor.postProcessBeanFactory(this);
    }
    public void preInstantiateSingletons() throws Exception {
        for (Map.Entry<String, BeanDefinition> entry : beanDefinitions.entrySet()) {
            String beanName = entry.getKey();
            BeanDefinition beanDefinition = entry.getValue();
            if (!beanDefinition.getType().isInterface()) {
                Object bean = createBean(beanName, beanDefinition);
                registerBean(beanName, bean);
                beanDefinition.init(bean);
            }
        }
    }
    @Override
    public Object getBean(String name) throws Exception {
        // TODO: getBean
    }
    @Override
    public void registerBean(String name, BeanDefinition beanDefinition) {
        beanDefinitions.put(name, beanDefinition);
    }
    @Override
    public BeanDefinition getBeanDefinition(String name) {
        return beanDefinitions.get(name);
    }
    @Override
    public boolean containsBean(String name) {
        return beans.containsKey(name);
    }
    private Object createBean(String name, BeanDefinition beanDefinition) throws Exception {
        Class<?> beanClass = beanDefinition.getType();
        Object[] constructorArgs = beanDefinition.getConstructorArgs();
        if (constructorArgs == null) {
            return beanClass.newInstance();
        }
        List<Object> objects = new ArrayList<>();
        for (Object arg : constructorArgs) {
            if (arg instanceof String) {
                objects.add(getBean((String) arg));
            } else {
                objects.add(arg);
            }
        }
        Constructor<?> constructor = beanClass.getConstructor(constructorArgs.getClass());
        return constructor.newInstance(objects.toArray());
    }
}

5. 總結(jié)

通過(guò)以上的步驟，我們可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)了一個(gè) Spring Bean 容器。雖然這個(gè)容器不具備 Spring 的完整的功能和特性，但是對(duì)于初學(xué)者或者想深入了解 Spring 內(nèi)部原理的開(kāi)發(fā)者而言，本文提供了一個(gè)簡(jiǎn)易的參考實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我們涉及了容器接口和實(shí)現(xiàn)、Bean 的定義和注冊(cè)、Bean 的依賴注入、Bean 的生命周期管理等多個(gè)方面。通過(guò)不斷地切分和優(yōu)化問(wèn)題，我們逐步向著完整的 Spring 功能逼近，也更加深入地了解了 Spring 內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制。

當(dāng)然，在實(shí)際使用 Spring 框架時(shí)，我們可以直接使用 Spring 自帶的 Bean 容器，通過(guò) XML 或者注解來(lái)配置和管理 Bean。但是通過(guò)手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的 Bean 容器，我們可以更加深入地理解 Spring 內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，這對(duì)于我們?nèi)蘸箝_(kāi)發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)展 Spring 應(yīng)用程序都具有重要意義。

以上就是從零實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的SpringBean容器的代碼案例的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于實(shí)現(xiàn)Spring Bean容器的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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