轻松手写Spring的IOC
我们知道，ioc（控制反转）和di（依赖注入）是spring里面很重要的东西，那么，我们如何自己手写出这样的代码呢？
什么是IOC
IOC，Inversion of Control，即控制反转，这个不是一种什么技术，而是一种思想，平时我们写代码，都是把对象自己new出来，而现在我们用控制反转这种思想，把对象的创建交给了程序，那么我们就不需要手动创建对象了，这样降低了程序的耦合度。
这是spring的核心，贯穿始终。对于spring框架来说，就是由spring来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。这是什么意思呢，举个简单的例子，我们是如何找女朋友的？常见的情况是，我们到处去看哪里有长得漂亮身材又好的mm，然后打听她们的兴趣爱好、qq号、电话号、wx号，想办法认识她们，投其所好送其所要，然后嘿嘿……这个过程是复杂深奥的，我们必须自己设计和面对每个环节。传统的程序开发也是如此，在一个对象中，如果要使用另外的对象，就必须得到它（自己new一个，或者从JNDI中查询一个），使用完之后还要将对象销毁（比如Connection等），对象始终会和其他的接口或类藕合起来。
那么IoC是如何做的呢？有点像通过婚介找女朋友，在我和女朋友之间引入了一个第三者：婚姻介绍所。婚介管理了很多男男女女的资料，我可以向婚介提出一个列表，告诉它我想找个什么样的女朋友，比如长得像李嘉欣，身材像林熙雷，唱歌像周杰伦，速度像卡洛斯，技术像齐达内之类的，然后婚介就会按照我们的要求，提供一个mm，我们只需要去和她谈恋爱、结婚就行了。
简单明了，如果婚介给我们的人选不符合要求，我们就会抛出异常。整个过程不再由我自己控制，而是有婚介这样一个类似容器的机构来控制。Spring所倡导的开发方式就是如此，所有的类都会在spring容器中登记，告诉spring你是个什么东西，你需要什么东西，然后spring会在系统运行到适当的时候，把你要的东西主动给你，同时也把你交给其他需要你的东西。所有的类的创建、销毁都由 spring来控制，也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象，而是spring。对于某个具体的对象而言，以前是它控制其他对象，现在是所有对象都被spring控制，所以这叫控制反转。
什么是DI
DI—Dependency Injection，即“依赖注入”：组件之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心具体的资源来自何处，由谁实现。
理解DI的关键是：“谁依赖谁，为什么需要依赖，谁注入谁，注入了什么”，那我们来深入分析一下：
●谁依赖于谁：当然是应用程序依赖于IoC容器；
●为什么需要依赖：应用程序需要IoC容器来提供对象需要的外部资源；
●谁注入谁：很明显是IoC容器注入应用程序某个对象，应用程序依赖的对象；
●注入了什么：就是注入某个对象所需要的外部资源（包括对象、资源、常量数据）。
IoC和DI由什么关系呢？其实它们是同一个概念的不同角度描述，由于控制反转概念比较含糊（可能只是理解为容器控制对象这一个层面，很难让人想到谁来维护对象关系），所以2004年大师级人物Martin Fowler又给出了一个新的名字：“依赖注入”，相对IoC 而言，“依赖注入”明确描述了“被注入对象依赖IoC容器配置依赖对象”。
IOC也叫依赖注入(DI)
2004年，Martin Fowler探讨了同一个问题，既然IOC是控制反转，那么到底是“哪些方面的控制被反转了呢？”，经过详细地分析和论证后，他得出了答案：“获得依赖对象的过程被反转了”。控制被反转之后，获得依赖对象的过程由自身管理变为了由IOC容器主动注入。于是，他给“控制反转”取了一个更合适的名字叫做“依赖注入（Dependency Injection）”。他的这个答案，实际上给出了实现IOC的方法：注入。所谓依赖注入，就是由IOC容器在运行期间，动态地将某种依赖关系注入到对象之中。
实现IOC和DI
首先，我们需要掌握两项必要的知识
- 反射
- 注解
如果对注解和反射没有怎么了解的，可以看看我之前的写的博客，java的反射和注解
建立项目
首先，我们先创建基本的项目，并且分好包
- dao
- entity
- service
- Annoation
- reflect
我们模拟的例子是学生借书，所以，我们先创建好每个包下的java文件
实体类下的User,Book
public class Book {
private int id;
private String name;
public Book(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public Book(){}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Book{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
public class User implements Serializable {
private int id;
private String username;
private String password;
public User(int id, String username, String password) {
this.id = id;
this.username = username;
this.password = password;
}
public User(){}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"id=" + id +
", username='" + username + '\'' +
", password='" + password + '\'' +
'}';
}
}
dao层的UserDao，UserDaoImpl,BookDao,BookDaoImpl
public interface BookDao {
User findBookById();
List<User> findAllBook();
List<User>findBookByBookName(String username);
void save(Book book);
}
public class BookDaoImpl implements BookDao {
@Override
public User findBookById() {
System.out.println("这里是BookDao-findBookById");
return null;
}
@Override
public List<User> findAllBook() {
System.out.println("这里是BookDao-findAllBook");
return null;
}
@Override
public List<User> findBookByBookName(String username) {
System.out.println("这里是BookDao-findBookByBookName");
return null;
}
@Override
public void save(Book book) {
System.out.println("这里是BookDao-save");
}
}
public interface UserDao {
User findUserById();
List<User>findAllUser();
List<User>findUserByUserName(String username);
void save(User user);
}
public class UserDaoImpl implements UserDao {
@Override
public User findUserById() {
System.out.println("这里是UserDao-findUserById");
return null;
}
@Override
public List<User> findAllUser() {
System.out.println("这里是UserDao-findAllUser");
return null;
}
@Override
public List<User> findUserByUserName(String findUserByUserName) {
System.out.println("这里是UserDao-findUserById");
return null;
}
@Override
public void save(User user) {
System.out.println("这里是UserDao-save");
}
}
service层的UserService,UserserviceImpl,BookService,BookServiceImpl
public interface BookService {
void borrow(User user, Book book);
}
public class BookServiceImpl implements BookService {
@Override
public void borrow(User user,Book book) {
}
}
public interface UserService {
void login();
void regist();
}
public class UserServiceImpl implements UserService {
private UserDao userDao=new UserDaoImpl();
@Override
public void login() {
userDao.findUserByUserName("刘水龙");
System.out.println("登录业务的实现");
}
@Override
public void regist() {
userDao.save(new User(1,"刘水龙","222"));
System.out.println("注册业务的实现");
}
}
基本思路
通过配置文件把类放入ioc容器
我们知道ioc有一个ioc容器，把全部的对象放入ioc容器之中，这样我们就不需要自己去手动创建对象了，那么我们是怎么把对象放入ioc容器之中的呢？很简单，在这里我们使用了Map
我们在refect包下创建ApplicationContext的java文件
public class ApplicationContext<T> {
private HashMap<Class,Object> beanFactory=new HashMap<>();
private static String filePath;
public T getBean(Class clazz){
return (T)beanFactory.get(clazz);
}
}
这里我们创建了一个bean工厂，在ApplicationContext被实例化后，就会去自动读取配置类文件，把全部的需要放入ioc的容器放入bean工厂，那么如何把配置类文件放入bean工厂呢？我们需要新建议一个类
我们在ApplicationContext下写一个initContext方法，同时创建一个和com文件同级的config文件夹，写好配置文件
com.znb.service.BookService=com.znb.service.BookServiceImpl
com.znb.dao.BookDao=com.znb.dao.BookDaoImpl
public void initContext() throws Exception {
InputStream resource = ApplicationContext.class.getClassLoader().getResourceAsStream("config/bean.config");
Properties properties=new Properties();
properties.load(resource);
Set<Object> keys=properties.keySet();
System.out.println(properties);
System.out.println(keys);
for (Object key : keys) {
// System.out.println(key.toString());
beanFactory.put(Class.forName(key.toString()), Class.forName(properties.getProperty(key.toString())).newInstance());
}
System.out.println(beanFactory.keySet());
System.out.println(beanFactory);
}
在这里我们通过properties类获取配置文件，然后把properties的文件的key放进set集合中，
然后通过反射，将全部的类放进bean工厂，之后需要的时候，就可以直接从bean工厂获取
现在，我们测试一下，写一个BootStrap类
public class BookStrap {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ApplicationContext applicationContext=new ApplicationContext();
applicationContext.initContext();
}
}
可以看到，当我们需要的时候，直接从bean工厂里面拿就可以了，这就是通过配置文件把类放入ioc容器
通过注解把类放入ioc容器
我们通过配置文件把类放入ioc容器，但是这样似乎很麻烦，每次需要放入ioc容器的时候，我们都需要自己去写一次配置文件，那么我们也没有什么方法简化这个步骤呢？
新建注解
我们在Annotation文件下新建一个注解 Bean
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Bean {
}
在ApplicationContext下写两个方法，一个initContextByAnnotation，一个loadOne
public void initContextByAnnotation() throws Exception {
//扫描包
filePath = ApplicationContext.class.getClassLoader().getResource("").getFile();
loadOne(new File(filePath));
}
private void loadOne(File fileParent) {
if (fileParent.isDirectory()) {
File[] childrenFiles = fileParent.listFiles();
if(childrenFiles == null || childrenFiles.length == 0){
return;
}
for (File child : childrenFiles) {
if (child.isDirectory()) {
//如果是个文件夹就继续调用该方法,使用了递归
loadOne(child);
} else {
//通过文件路径转变成全类名,第一步把绝对路径部分去掉
String pathWithClass = child.getAbsolutePath().substring(filePath.length() - 1);
//选中class文件
if (pathWithClass.contains(".class")) {
// com.xinzhi.dao.UserDao
//去掉.class后缀，并且把 \ 替换成 .
String fullName = pathWithClass.replaceAll("\\\\", ".").replace(".class", "");
try {
Class<?> aClass = Class.forName(fullName);
//把非接口的类实例化放在map中
if(!aClass.isInterface()){
Bean annotation = aClass.getAnnotation(Bean.class);
if(annotation != null){
Object instance = aClass.newInstance();
//判断一下有没有接口
if(aClass.getInterfaces().length > 0) {
//如果有接口把接口的class当成key，实例对象当成value
System.out.println("正在加载【"+ aClass.getInterfaces()[0] +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
beanFactory.put(aClass.getInterfaces()[0], instance);
}else{
//如果有接口把自己的class当成key，实例对象当成value
System.out.println("正在加载【"+ aClass.getName() +"】,实例对象是：" + instance.getClass().getName());
beanFactory.put(aClass, instance);
}
}
}
} catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException | InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
然后，我们给全部的接口实现类写上@Bean注解
@Bean
public class BookDaoImpl implements BookDao {
@Override
public User findBookById() {
System.out.println("这里是BookDao-findBookById");
return null;
}
@Override
public List<User> findAllBook() {
System.out.println("这里是BookDao-findAllBook");
return null;
}
@Override
public List<User> findBookByBookName(String username) {
System.out.println("这里是BookDao-findBookByBookName");
return null;
}
@Override
public void save(Book book) {
System.out.println("这里是BookDao-save");
}
}
都按照这个格式写，其余的我就省略了，然后我们测试一下
public static void main(String[] args) throws Exception {
ApplicationContext applicationContext=new ApplicationContext();
applicationContext.initContextByAnnotation();
}
结果：
这个时候，写了@Bean的类都全部进入了IOC容器，当我们需要，只需要自己调用就可以了
依赖注入
我们已经简单的实现了IOC，那么现在来实现一下依赖注入，我们在ApplicationContext里面新写一个assembleObject方法，然后在initContextByAnnotation调用
private void assembleObject() {
for(Map.Entry<Class,Object> entry : beanFactory.entrySet()){
//就是咱们放在容器的对象
Object obj = entry.getValue();
Class<?> aClass = obj.getClass();
Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
for (Field field : declaredFields){
AutoWired annotation = field.getAnnotation(AutoWired.class);
if( annotation != null ){
field.setAccessible(true);
try {
System.out.println("正在给【"+obj.getClass().getName()+"】属性【" + field.getName() + "】注入值【"+ beanFactory.get(field.getType()).getClass().getName() +"】");
field.set(obj,beanFactory.get(field.getType()));
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
public void initContextByAnnotation() throws Exception {
//扫描包
filePath = ApplicationContext.class.getClassLoader().getResource("").getFile();
loadOne(new File(filePath));
assembleObject();
}
然后我们在去接口实现类上写上自己需要的接口，以及注释
public class BookServiceImpl implements BookService {
@AutoWired
private UserDao userDao;
@AutoWired
private BookDao bookDao;
@Override
public void borrow(User user,Book book) {
userDao.save(user);
System.out.println(user.getUsername()+"借了"+book.getName());
}
}
测试一下
public class BookStrap {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ApplicationContext applicationContext=new ApplicationContext();
// applicationContext.initContext();
// System.out.println("======================");
// System.out.println(applicationContext.getBean(BookDao.class));
applicationContext.initContextByAnnotation();
BookService bean = (BookService)applicationContext.getBean(BookService.class);
bean.borrow(new User(1,"刘水龙","00"),new Book(1,"黄书"));
}
}
结果：
总结：
在我们写ssm项目，或者springboot项目的时候，我们都会要用到ioc和di，因为这样可以降低系统的耦合性，以后修改迭代起来也很方便，但是由于ioc和di采用了大量的反射，所以性能消耗很大，而且由于ioc容器注入了大量的对象，所以启动起来会比较的慢。
整体的思想，是通过反射，来将对象注入ioc的容器里面，然后直接把接口的实现类创建，这样就不需要自己new对象，就可以需要什么就拿什么了。