手写Spring源码（简化版）
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目录
一、准备工作
1.0 项目目录
1.1 Spring包下的类
1.1.1 容器类
1.1.2 @ComponentScan注解
1.1.3 @Component注解
1.1.4 @Autowired注解
1.1.5 @Scope注解
1.1.6 Bean的声明类：BeanDefinition
1.1.7 Bean名回调接口：BeanNameAware
1.1.8 初始化接口：InitializingBean
1.1.9 Bean后置处理器接口：BeanPostProcessor
1.2 用户业务相关类
1.2.1 测试类创建容器
1.2.2 配置类AppConfig
1.2.3 UserService
1.2.4 OrderService，用于依赖注入
1.2.5 Bean后置处理器接口实现类：MyBeanPostProcessor
二、完善容器类：VinceApplicationContext
2.0 创建Bean流程
2.1 代码实现
2.1.1 成员变量
2.1.2 构造方法，参数是配置类
2.1.3 createBean()方法
2.1.4 getBean()方法
三、所有代码
一、准备工作
1.0 项目目录
1.1 Spring包下的类
com.vince.spring包下的类：
1.1.1 容器类
对比一下创建Spring容器的方式，我们需要模拟的是AnnotationConfigApplicationContext类。
- ClassPathXmlApplicationContext：是需要传入一个xml配置文件，告诉Spring需要按照指定的配置创建一个Spring容器ApplicationContext，创建完之后就可以通过getBean从容器中拿到相应的bean对象
- AnnotationConfigApplicationContext ：也是一个容器，只是传入的是以Java配置类的形式传入。可以在类上加上@ComponentScan定义Spring等下需要扫描的路径。还可以通过@Bean的方法（等于bean标签），通过这种注解的方式，给容器加入一个Bean
public class Test { public static void main(String[] args) { ClassPathXmlApplicationContext classPathXmlApplicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml"); classPathXmlApplicationContext.getBean("user"); AnnotationConfigApplicationContext annotationConfigApplicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); SpringCodeApplicationContext applicationContext = new SpringCodeApplicationContext(AppConfig.class); } }参考Spring框架可知，这个容器类需要有构造方法、传入参数、
getBean()方法
package com.vince.spring;
//模拟AnnotationConfigApplicationContext
public class VinceApplicationContext{
private Class configClass;
//构造方法，参数是配置类的字节码文件
public SpringCodeApplicationContext(Class configClass) {
//1.赋值配置类成员变量
this.configClass = configClass;
// 2.解析配置类
// 通过反射，判断配置类字节码有没有注解@ComponentScan
// 如果有，就根据@ComponentScan传入的扫描路径，扫描那个包下的Bean
// 3.实例化bean
}
//容器里拥有getBean()方法，获取Bean
public Object getBean(String beanName){
return null;
}
1.1.2 @ComponentScan注解
package com.vince.spring;
/**
* 用于扫描指定包路径的Bean
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//注解生命周期，不仅被保存到class文件中，jvm加载class文件之后，仍然存在
//@Target用来表示注解作用范围，超过这个作用范围，编译的时候就会报错。
@Target(ElementType.TYPE)//注解范围是：接口、类、枚举、注解
public @interface ComponentScan {
String value() default "";
}1.1.3 @Component注解
package com.vince.spring;
/**
* 注解为Bean
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//注解生命周期，不仅被保存到class文件中，jvm加载class文件之后，仍然存在
@Target(ElementType.TYPE)//注解范围是：接口、类、枚举、注解
public @interface Component {
String value() default "";
}1.1.4 @Autowired注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface Autowired {
}1.1.5 @Scope注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//注解生命周期，不仅被保存到class文件中，jvm加载class文件之后，仍然存在
@Target(ElementType.TYPE)//注解范围是：接口、类、枚举、注解
public @interface Scope {
String value() default "";
}1.1.6 Bean的声明类：BeanDefinition
BeanDefinition 定义 Bean 的配置元信息，包含：
- Bean 的类名
- 设置父 bean 名称、是否为 primary、
- Bean 行为配置信息，作用域、自动绑定模式、生命周期回调、延迟加载、初始方法、销毁方法等
- Bean 之间的依赖设置，dependencies
- 构造参数、属性设置
//Bean的声明类，用来描述Bean；里面定义的Bean的类型（Class格式）和作用域
public class BeanDefinition {
private Class type;
private String scope;
@Override
public String toString() {
return "BeanDefinition{" +
"type=" + type +
", scope='" + scope + '\'' +
'}';
}
public Class getType() {
return type;
}
public void setType(Class type) {
this.type = type;
}
public String getScope() {
return scope;
}
public void setScope(String scope) {
this.scope = scope;
}
}
1.1.7 Bean名回调接口：BeanNameAware
//回调接口，主要setter方法给Bean的beanName变量赋值。Aware译为明白的，意识到的。
public interface BeanNameAware {
public void setBeanName(String beanName);
}1.1.8 初始化接口：InitializingBean
//初始化Bean的接口，有个方法，
public interface InitializingBean {
//在属性填充后执行
public void afterPropertiesSet();
}1.1.9 Bean后置处理器接口：BeanPostProcessor
本接口的两个方法在初始化之前和之后执行，可以通过实现类使用JDK的Proxy
//Bean后置处理器接口
public interface BeanPostProcessor {
//在Bean 的初始化方法（如 @PostConstruct 注解的方法）被调用之前被自动调用
public Object postProcessBeforeInitialization(String beanName,Object bean);
//在 Bean 的初始化方法被调用之后被自动调用
public Object postProcessAfterInitialization(String beanName,Object bean);
}1.2 用户业务相关类
com.vince.service包下的类：
1.2.1 测试类创建容器
package com.vince.spring;
public class Test {
public static void main(String[] args){
//模拟AnnotationConfigApplicationContext容器，构造参数传入配置类
VinceApplicationContext applicationContext = new VinceApplicationContext(AppConfig.class);
UserInterface userService = (UserInterface)applicationContext.getBean("userService");
userService.test();
}
}
1.2.2 配置类AppConfig
package com.vince.spring;
// com/springCode/service/UserService.java
@ComponentScan("com.springCode.service")
public class AppConfig {
}
1.2.3 UserService
package com.vince.service;
public interface UserInterface {
public void test();
}@Component
//@Scope("prototype") //多例
public class UserService implements BeanNameAware , InitializingBean ,UserInterface{
@Autowired
private OrderService orderService;
private String beanName;
@Override
public void test(){
System.out.println(orderService);
}
@Override
public void setBeanName(String beanName) {
this.beanName = beanName;
}
@Override
public void afterPropertiesSet() {
System.out.println("初始化方法");
}
}1.2.4 OrderService，用于依赖注入
@Component
//@Scope("prototype") //多例
public class OrderService {
public void submitOrder(){
System.out.println("下单。。。");
}
}1.2.5 Bean后置处理器接口实现类：MyBeanPostProcessor
//Bean后置处理器实现类，两个方法在初始化之前和之后执行，可以通过实现类使用JDK的Proxy.newProxyInstance()；基于反射实现aop。
@Component
public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(String beanName, Object bean) {
if ("userService".equals(beanName)) {
System.out.println("BeanPostProcessor实现类的postProcessBeforeInitialization()方法");
}
return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(String beanName, Object bean) {
if ("userService".equals(beanName)) {
//代理对象，通过JDK的Proxy.newProxyInstance()；基于反射实现aop。
// 第一个参数类加载器，第二个参数接口的class对象，第三个参数重写invoke()的InvocationHandler实现类
Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(MyBeanPostProcessor.class.getClassLoader(),
bean.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("切面逻辑，BeanPostProcessor实现类的postProcessAfterInitialization()方法");
return method.invoke(bean,args);
}
});
return proxyInstance;
}
return bean;
}
}二、完善容器类：VinceApplicationContext
2.0 创建Bean流程
注解容器类构造方法创建Bean：
- 获取Bean扫描路径：获取配置类的Class对象，基于反射获取@ComponentScan注解里设置的扫描路径；
- 遍历扫描Bean：遍历扫描路径里每个类的字节码文件，用类加载器加载成class对象，基于反射判断@Component等注解，有的话这个类就是Bean类。
- BeanPostProcessor实例化后存列表：如果Bean类是BeanPostProcessor接口的实现类，那么就将这个Bean类实例化并存进成员变量List
里； - 创建并赋值BeanDefinition对象：创建BeanDefinition对象并赋值，type变量赋值Bean类的class对象，scope变量赋值作用域（通过反射获取@Scope注解值）。BeanDefinition存储Bean的对象、作用域等元信息。
- beanDefinitionMap添加键值对：把Bean名和它对应的BeanDefinition对象，以键值对形式添加到容器类成员变量beanDefinitionMap里。beanDefinitionMap线程安全，是ConcurrentHashMap类型。
- BeanPostProcessor实例化后存列表：如果Bean类是BeanPostProcessor接口的实现类，那么就将这个Bean类实例化并存进成员变量List
- 遍历beanDefinitionMap创建Bean：遍历beanDefinitionMap的键，调用createBean()方法创建Bean。createBean()方法具体逻辑：
- 实例化：基于反射，根据Bean类的Class对象推断构造方法、创建实例，如果是单例就存入单例池。实例化这个方法在getBean()时候也会用到，所以抽取成私有方法，这个方法获取Bean先判断作用域，单例的话就优先根据Bean名从单例池取，单例池没有就调用createBean()方法，根据Bean名和对应的BeanDefinition创建Object类型的Bean对象。
- 属性填充：基于反射，根据Bean类的Class对象获取它所有属性，将注解了@Autowired等的属性开启私有成员访问限制，通过getBean(名或类)方法给该属性填充它的Bean对象。getBean()方法：判断作用域，如果单例则调用createBean()再放入单例池再返回，如果原型则调用createBean()后直接返回。简化起见这里暂时只考虑一级缓存，二级三级缓存暂时不考虑。
- 处理Aware回调：如果Bean实例实现了BeanNameAware接口（通过instanceof判断），调用Bean重写的setBeanName()方法，给Bean实例的beanName变量赋值。
- 执行所有BeanPostProcessor的初始化前方法：遍历BeanPostProcessor列表，执行每个BeanPostProcessor对象里的postProcessBeforeInitialization()方法。本方法可以通过JDK的Proxy.newProxyInstance()实现动态代理返回目标对象的代理对象。
- 初始化：如果Bean实例实现了InitializingBean接口（通过instanceof判断），调用Bean重写的afterPropertiesSet()方法，处理初始化逻辑。afterPropertiesSet译为“在属性填充之后”
- 执行所有BeanPostProcessor的初始化后方法：遍历BeanPostProcessor列表，执行每个BeanPostProcessor对象里的postProcessAfterInitialization()方法。本方法可以通过JDK的Proxy.newProxyInstance()实现动态代理返回目标对象的代理对象。
- 放进单例池：如果是单例还要把Object类型Bean的代理对象放进单例池singletonObjects。
2.1 代码实现
spring包下的VinceApplicationContext类
2.1.1 成员变量
private Class configClass;//配置类的Class对象
//Bean名和它对应的BeanDefinition键值对；
private ConcurrentHashMap beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>();
//单例池；map存各Bean名所对应的Bean实例
private ConcurrentHashMap singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();
//存放扫描包路径下的所有BeanPostProcessor类
private ArrayList beanPostProcessorList = new ArrayList<>(); 2.1.2 构造方法，参数是配置类
//构造方法，参数是配置类的Class对象
public VinceApplicationContext(Class configClass) {
//1.赋值配置类成员变量
this.configClass = configClass;
// 2.通过反射，判断配置类Class对象有没有注解@ComponentScan；如果有，就解析ComponentScan对象
// --->BeanDefinition -->beanDefinitionMap
if (configClass.isAnnotationPresent(ComponentScan.class)) {
//解析ComponentScan对象
ComponentScan componentScanAnnotation = (ComponentScan) configClass.getAnnotation(ComponentScan.class);
// 获取ComponentScan对象的value，也就是用户传入的扫描路径。例如@ComponentScan("com.vince.service")，扫描这个包下的Bean
String path = componentScanAnnotation.value();// com.vince.service
// 将包名中的点号替换为斜杠
path = path.replace(".","/");//com/vince/service
// 获取容器类的类加载器
ClassLoader classLoader = VinceApplicationContext.class.getClassLoader();
// 类加载器获取扫描包的绝对路径
URL resource = classLoader.getResource(path);//file:/D:/xxx/com/vince/service
// 把URL绝对路径对象封装成File对象
File file = new File(resource.getFile());
// 如果File对象是目录，则遍历判断扫描目录下的文件是不是bean；
if (file.isDirectory()) {
File[] files = file.listFiles();
//遍历“扫描路径”下所有文件中，找到Bean，创建对应BeanDefinition对象，并存到map里；
// 判断Bean方式：基于反射，判断该字节码文件对应的类有没有@Component注解
for (File f: files) {
String fileName = f.getAbsolutePath();
if (fileName.endsWith(".class")) {
//将文件名转为类名；D:\xxx\com\vince\service\AppConfig.class ----> AppConfig
//这里其实不应该写死成“com”，只是方便起见，其实应该用更复杂的逻辑截取全名为类名
String className = fileName.substring(fileName.indexOf("com"), fileName.indexOf(".class"));
className = className.replace("\\",".");
try {
//根据类的全限定名加载类
Class clazz = classLoader.loadClass(className);
//如果该类有@Component注解
if (clazz.isAnnotationPresent(Component.class)) {
System.out.println("容器类构造方法里，扫描@ComponentScan('xx')，发现xx路径下这个类是Bean："+clazz.getName());
//a.如果@Component("类名")有设置类名，Bean名就是设置的这个类名
Component component = clazz.getAnnotation(Component.class);
String beanName = component.value();
//判断这个Bean类是不是BeanPostProcessor接口的实现类，如果是的话就通过反射创建实例，并放进处理器列表里。
//注意不能用instanceof，因为instanceof是实例与类的关系比较，isAssignableFrom是类和接口的关系比较
if (BeanPostProcessor.class.isAssignableFrom(clazz)) {
BeanPostProcessor instance = (BeanPostProcessor) clazz.newInstance();
beanPostProcessorList.add(instance);
System.out.println("这个Bean是BeanPostProcessor接口的实现类，需要加入list里，以供所有Bean初始化之前和之后增强");
}
//b.如果@Component没有设置类名，就将首字母小写后的Bean类名设为Bean名
if ("".equals(beanName)) {
beanName = Introspector.decapitalize(clazz.getSimpleName());//工具类将字符串校验后首字母小写
}
// 创建一个BeanDefinition对象，用来描述Bean，里面赋值这个Bean的类型和作用域
BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition();
//反射获取@Scope注解指定的作用域，赋值给BeanDefinition对象的scope变量
if (clazz.isAnnotationPresent(Scope.class)) {
Scope scopeAnnotation = clazz.getAnnotation(Scope.class);
beanDefinition.setScope(scopeAnnotation.value());
}else{
beanDefinition.setScope("singleton");
}
//把这个Bean的Class对象赋值给BeanDefinition对象的type变量
beanDefinition.setType(clazz);
//把所有Bean名和它对应的BeanDefinition对象映射关系，存到map里统一管理
beanDefinitionMap.put(beanName,beanDefinition);
System.out.println("Bean名："+beanName+"，BeanDefinition对象："+beanDefinition);
}
} catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
// 3.实例化bean，如果作用域是单例，则从单例池中取；取不到就创建新的Bean对象，并存入单例池
for (String beanName:beanDefinitionMap.keySet()) {
BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);
if ("singleton".equals(beanDefinition.getScope())) {
//实例化Bean
Object bean = createBean(beanName,beanDefinition);
singletonObjects.put(beanName,bean);
}
}
}2.1.3 createBean()方法
//根据Bean名和BeanDefinition对象实例化Bean的方法；私有，只供本类内部调用
//BeanDefinition对象的成员变量type就是Bean的类型（Class格式）
private Object createBean(String beanName,BeanDefinition beanDefinition){
// 获取Bean的Class格式的类型
Class clazz = beanDefinition.getType();
try {
//1.基于反射创建Bean的实例；
Object instance = clazz.getConstructor().newInstance();
//2.依赖注入
//遍历Bean类Class对象的所有属性；
for (Field f : clazz.getDeclaredFields()) {
//找出有@Autowired注解的属性，给这些属性进行填充
if (f.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
//破除 private 修饰符访问限制；这样就可以访问注入的这个依赖里面的私有成员
f.setAccessible(true);
//给该属性填充属性名对应的Bean对象。
// 该属性通过getBean能获得Bean，因为上面构造方法里已经扫描了所有的Bean，并创建了BeanDefinition对象加入到“声明map”里了。
//void set(Object obj, Object value)
//obj 表示要设置属性值的对象；value 表示要为该成员变量设置的新值。
f.set(instance,getBean(f.getName()));
}
}
// 3.Aware回调。如果Bean实例实现了BeanNameAware接口，就调用重写的setter方法，给Bean实例的beanName变量赋值
if (instance instanceof BeanNameAware) {
((BeanNameAware) instance).setBeanName(beanName);
}
// 遍历后置处理器列表，执行后置处理器的before方法，在Bean 的初始化方法（如 @PostConstruct 注解的方法）被调用之前被自动调用
for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessorList) {
instance = beanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization(beanName,instance);
}
// 初始化
if (instance instanceof InitializingBean) {
((InitializingBean) instance).afterPropertiesSet();
}
//Bean后置处理器接口的after方法，在 Bean 的初始化方法被调用之后被自动调用
for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessorList) {
instance = beanPostProcessor.postProcessAfterInitialization(beanName,instance);
}
return instance;
} catch (InstantiationException e) { //异常处理
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}2.1.4 getBean()方法
//容器类的getBean()方法，根据作用域获取Bean
public Object getBean(String beanName){
//从map里获取BeanDefinition对象
BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);
if (beanDefinition == null) {
//如果BeanDefinition对象为空，说明这个bean没有创建成功，抛异常；
throw new NullPointerException();
}else{
//如果BeanDefinition对象不为空，则判断作用域后获取Bean
String scope = beanDefinition.getScope();
if ("singleton".equals(scope)) {
//如果是单例则从单例池根据Bean名取Bean；
Object bean= singletonObjects.get(beanName);
if (bean == null) {
//如果单例池查到的是null，则新创建Bean，再给单例池赋值
bean = createBean(beanName, beanDefinition);
singletonObjects.put(beanName,bean);
}
//返回Bean
return bean;
}else{
// 多例，每次直接创建新的
return createBean(beanName, beanDefinition);
}
}
}三、所有代码
https://gitee.com/vincewm/spring-master