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IoC 基于注解的执行原理
手写代码的思路：
1、自定义一个 MyAnnotationConfigApplicationContext，构造器中传入要扫描的包。
2、获取这个包下的所有类。
3、遍历这些类，找出添加了 @Component 注解的类，获取它的 Class 和对应的 beanName，封装成一个 BeanDefinition，存入集合 Set，这个机会就是 IoC 自动装载的原材料。
4、遍历 Set 集合，通过反射机制创建对象，同时检测属性有没有添加 @Value 注解，如果有还需要给属性赋值，再将这些动态创建的对象以 k-v 的形式存入缓存区。
5、提供 getBean 等方法，通过 beanName 取出对应的 bean 即可。
代码实现
先写两个实体类：在Account中引用了Order
package com.zeng.entity;
import com.zeng.Autowired;
import com.zeng.Component;
import com.zeng.Qualifier;
import com.zeng.Value;
import lombok.Data;
@Component("myOrder")
@Data
public class Order {
@Value("2")
private Integer id;
@Value("sbsb")
private String name;
@Value("100.3")
private Float price;
}
package com.zeng.entity;
import com.zeng.Autowired;
import com.zeng.Component;
import com.zeng.Qualifier;
import com.zeng.Value;
import lombok.Data;
@Component
@Data
public class Account {
@Value("1")
private Integer id;
@Value("张三")
private String name;
@Value("20")
private Integer age;
@Autowired
@Qualifier("myOrder")
private Order order;
}
编写BeanDefinition 类，里面有beanName和beanClass两个字段：
package com.zeng;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
//将class和beanName封装成BeanDefinition
@Data
@AllArgsConstructor
public class BeanDefinition {
private String beanName;
private Class beanClass;
}
@Autowired注解：
package com.zeng;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Autowired {
}
@Component注解：
package com.zeng;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Component {
String value() default "";
}
@Qualifier注解：
package com.zeng;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Qualifier {
String value();
}
@Value注解：
package com.zeng;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Value {
String value();
}
定义扫描包的组件：
package com.zeng;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.*;
//扫描包的组件
public class MyAnnotationConfigApplicationContext {
private Map<String,Object> ioc = new HashMap<>();
private List<String> beanNames = new ArrayList<>();
private Map<String,Object> typeMap = new HashMap<>();
public MyAnnotationConfigApplicationContext(String pack) {
//遍历包，找到所有目标类(原材料)
Set<BeanDefinition> beanDefinitions = findBeanDefinitions(pack);
//根据原材料创建bean
createObject(beanDefinitions);
//自动装载
autowireObject(beanDefinitions);
}
public void autowireObject(Set<BeanDefinition> beanDefinitions){
Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFields) {
Autowired annotation = declaredField.getAnnotation(Autowired.class);
if(annotation!=null){
Qualifier qualifier = declaredField.getAnnotation(Qualifier.class);
if(qualifier!=null){
//如果指定了名字，byName
try {
String beanName = qualifier.value();
Object bean = getBean(beanName);
String fieldName = declaredField.getName();
String methodName = "set"+fieldName.substring(0, 1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
Method method = clazz.getMethod(methodName, declaredField.getType());
//获取当前这个对象
Object object = getBean(beanDefinition.getBeanName());
method.invoke(object, bean);
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
//byType再byName
String type = declaredField.getType().getSimpleName();
Object bean = typeMap.get(type);
//如果type重复，就byName
// if (bean 不唯一 ){
// //获取名字
// String beanName = declaredField.getName();;
// bean = getBean(beanName);
// }
String fieldName = declaredField.getName();
String methodName = "set"+fieldName.substring(0, 1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
try {
Method method = clazz.getMethod(methodName, declaredField.getType());
//获取当前这个对象
Object object = getBean(beanDefinition.getBeanName());
method.invoke(object, bean);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
public Object getBean(String beanName){
return ioc.get(beanName);
}
public Object getBeanByType(String type){
return typeMap.get(type);
}
public String[] getBeanDefinitionNames(){
return beanNames.toArray(new String[0]);
}
public Integer getBeanDefinitionCount(){
return beanNames.size();
}
public void createObject(Set<BeanDefinition> beanDefinitions){
Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
while (iterator.hasNext()){
BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
//获取类型
String type = clazz.getSimpleName();
String beanName = beanDefinition.getBeanName();
//通过类名拿到对象
try {
//创建的对象
Object object = clazz.getConstructor().newInstance();
//完成属性的赋值,存入缓存
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field declaredField : declaredFields) {
Value valueAnnotation = declaredField.getAnnotation(Value.class);
if (valueAnnotation != null){
//获取@Value的值
String value = valueAnnotation.value();
//获取属性名
String filedName = declaredField.getName();
//获取属性的set方法
String methodName = "set"+filedName.substring(0,1).toUpperCase()+filedName.substring(1);
Method method = clazz.getMethod(methodName,declaredField.getType());
//完成数据类型转换,否则报错
Object val = null;
switch (declaredField.getType().getName()){
case "java.lang.Integer":
val = Integer.parseInt(value);
break;
case "java.lang.String":
val = value;
break;
case "java.lang.Float":
val = Float.parseFloat(value);
break;
}
//执行set方法
method.invoke(object, val);
}
}
//byName
ioc.put(beanName,object);
//byType
typeMap.put(type,object);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public Set<BeanDefinition> findBeanDefinitions(String pack){
//1.获取包下的所有类
Set<Class<?>> classes = MyTools.getClasses(pack);
//2.遍历这些类，找到添加了注解的类
Iterator<Class<?>> iterator = classes.iterator();
Set<BeanDefinition> beanDefinitions = new HashSet<>();
while (iterator.hasNext()){
Class<?> clazz = iterator.next();
Component componentAnnotation = clazz.getAnnotation(Component.class);
//如果不为null，证明添加了注解
if (componentAnnotation != null){
// System.out.println(clazz + "添加了@Component注解");
//获取@Component注解的值
String beanName = componentAnnotation.value();
if ("".equals(beanName)){
//如果beanName的值为空，类名的首字母小写后即beanName
//getSimpleName可以直接拿到类名
String className = clazz.getSimpleName();
beanName = className.substring(0,1).toLowerCase()+className.substring(1);
}
//3.将这些类封装成BeanDefinition，装载到集合中
BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(beanName,clazz);
beanDefinitions.add(beanDefinition);
beanNames.add(beanName);
}
}
return beanDefinitions;
}
}
获取包下所有类的工具：
package com.zeng;
import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.IOException;
import java.net.JarURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
import java.util.jar.JarEntry;
import java.util.jar.JarFile;
public class MyTools {
public static Set<Class<?>> getClasses(String pack) {
// 第一个class类的集合
Set<Class<?>> classes = new LinkedHashSet<Class<?>>();
// 是否循环迭代
boolean recursive = true;
// 获取包的名字 并进行替换
String packageName = pack;
String packageDirName = packageName.replace('.', '/');
// 定义一个枚举的集合 并进行循环来处理这个目录下的things
Enumeration<URL> dirs;
try {
dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
// 循环迭代下去
while (dirs.hasMoreElements()) {
// 获取下一个元素
URL url = dirs.nextElement();
// 得到协议的名称
String protocol = url.getProtocol();
// 如果是以文件的形式保存在服务器上
if ("file".equals(protocol)) {
// 获取包的物理路径
String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "UTF-8");
// 以文件的方式扫描整个包下的文件 并添加到集合中
findClassesInPackageByFile(packageName, filePath, recursive, classes);
} else if ("jar".equals(protocol)) {
// 如果是jar包文件
// 定义一个JarFile
System.out.println("jar类型的扫描");
JarFile jar;
try {
// 获取jar
jar = ((JarURLConnection) url.openConnection()).getJarFile();
// 从此jar包 得到一个枚举类
Enumeration<JarEntry> entries = jar.entries();
findClassesInPackageByJar(packageName, entries, packageDirName, recursive, classes);
} catch (IOException e) {
// log.error("在扫描用户定义视图时从jar包获取文件出错");
e.printStackTrace();
}
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return classes;
}
private static void findClassesInPackageByJar(String packageName, Enumeration<JarEntry> entries, String packageDirName, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
// 同样的进行循环迭代
while (entries.hasMoreElements()) {
// 获取jar里的一个实体 可以是目录 和一些jar包里的其他文件 如META-INF等文件
JarEntry entry = entries.nextElement();
String name = entry.getName();
// 如果是以/开头的
if (name.charAt(0) == '/') {
// 获取后面的字符串
name = name.substring(1);
}
// 如果前半部分和定义的包名相同
if (name.startsWith(packageDirName)) {
int idx = name.lastIndexOf('/');
// 如果以"/"结尾 是一个包
if (idx != -1) {
// 获取包名 把"/"替换成"."
packageName = name.substring(0, idx).replace('/', '.');
}
// 如果可以迭代下去 并且是一个包
if ((idx != -1) || recursive) {
// 如果是一个.class文件 而且不是目录
if (name.endsWith(".class") && !entry.isDirectory()) {
// 去掉后面的".class" 获取真正的类名
String className = name.substring(packageName.length() + 1, name.length() - 6);
try {
// 添加到classes
classes.add(Class.forName(packageName + '.' + className));
} catch (ClassNotFoundException e) {
// .error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
private static void findClassesInPackageByFile(String packageName, String packagePath, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
// 获取此包的目录 建立一个File
File dir = new File(packagePath);
// 如果不存在或者 也不是目录就直接返回
if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
// log.warn("用户定义包名 " + packageName + " 下没有任何文件");
return;
}
// 如果存在 就获取包下的所有文件 包括目录
File[] dirfiles = dir.listFiles(new FileFilter() {
// 自定义过滤规则 如果可以循环(包含子目录) 或则是以.class结尾的文件(编译好的java类文件)
@Override
public boolean accept(File file) {
return (recursive && file.isDirectory()) || (file.getName().endsWith(".class"));
}
});
// 循环所有文件
for (File file : dirfiles) {
// 如果是目录 则继续扫描
if (file.isDirectory()) {
findClassesInPackageByFile(packageName + "." + file.getName(), file.getAbsolutePath(), recursive, classes);
} else {
// 如果是java类文件 去掉后面的.class 只留下类名
String className = file.getName().substring(0, file.getName().length() - 6);
try {
// 添加到集合中去
// classes.add(Class.forName(packageName + '.' +
// className));
// 经过回复同学的提醒，这里用forName有一些不好，会触发static方法，没有使用classLoader的load干净
classes.add(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(packageName + '.' + className));
} catch (ClassNotFoundException e) {
// log.error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
Test：
package com.zeng;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyAnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new MyAnnotationConfigApplicationContext("com.zeng.entity");
System.out.println(applicationContext.getBeanDefinitionCount());
String[] beanDefinitionNames = applicationContext.getBeanDefinitionNames();
for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
System.out.println(beanDefinitionName);
System.out.println(applicationContext.getBean(beanDefinitionName));
}
}
}
执行结果：可以看到Account和Order已经成功注入。
在此例中，Account中引用了Order，而在Order中没有引用Accout，所以可以正常实现。但如果在Order中多加了Account字段，即Order引用了Account，此时会造成循环依赖问题，报java.lang.StackOverflowError错误。
若想解决循环依赖问题，可参照Spring框架源码，Spring框架提供了三级缓存来解决循环依赖问题。
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