纯手写SpringFramework-第二代（原创）

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个人简介

作者是一个来自河源的大三在校生，以下笔记都是作者自学之路的一些浅薄经验，如有错误请指正，将来会不断的完善笔记，帮助更多的Java爱好者入门。

文章目录

- 个人简介
- 纯手写SpringFramework-第二代
- - 详细介绍Spring是什么？
  - 我们手写的第二代Spring新增了什么？
  - 手写Spring的生命周期
  - 项目结构图
  - 新增内容
  - - DI依赖注入
    - Aware回调
    - InitializingBean初始化bean
    - PostProcessor机制
    - cglib实现AOP
    - - cglib代理过程
  - 手写Spring的源码
  - 测试手写的Spring
  - 手写SpringFramework第三代预告

纯手写SpringFramework-第二代

详细介绍Spring是什么？

再来介绍一下什么是Spring，一方面为了字数防止限流、另一方面是为了有的朋友直接看第二代手写SpringFramework而不知道什么是Spring。为了防止这种情况（之后的每一篇都要介绍一下伟大的Spring），当然这是题外话了=__=

Spring是一个开源框架，它由Rod Johnson创建。它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发。从简单性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都可以从Spring中受益。

Spring是一个轻量级的控制反转(IOC)和面向切面(AOP)的容器框架。

轻量——从大小与开销两方面而言Spring都是轻量的。完整的Spring框架可以在一个大小只有1MB多的JAR文件里发布。并且Spring所需的处理开销也是微不足道的。此外，Spring是非侵入式的：典型地，Spring应用中的对象不依赖于Spring的特定类。

控制反转——Spring通过一种称作控制反转（IoC）的技术促进了松耦合。当应用了IoC，一个对象依赖的其它对象会通过被动的方式传递进来，而不是这个对象自己创建或者查找依赖对象。你可以认为IoC与JNDI相反——不是对象从容器中查找依赖，而是容器在对象初始化时不等对象请求就主动将依赖传递给它。

面向切面——Spring提供了面向切面编程的丰富支持，允许通过分离应用的业务逻辑与系统级服务（例如审计（auditing）和事务（transaction）管理）进行内聚性的开发。应用对象只实现它们应该做的——完成业务逻辑——仅此而已。它们并不负责（甚至是意识）其它的系统级关注点，例如日志或事务支持。

容器——Spring包含并管理应用对象的配置和生命周期，在这个意义上它是一种容器，你可以配置你的每个bean如何被创建——基于一个可配置原型（prototype），你的bean可以创建一个单独的实例或者每次需要时都生成一个新的实例——以及它们是如何相互关联的。然而，Spring不应该被混同于传统的重量级的EJB容器，它们经常是庞大与笨重的，难以使用。

框架——Spring可以将简单的组件配置、组合成为复杂的应用。在Spring中，应用对象被声明式地组合，典型地是在一个XML文件里。Spring也提供了很多基础功能（事务管理、持久化框架集成等等），将应用逻辑的开发留给了你。

MVC——Spring的作用是整合，但不仅仅限于整合，Spring 框架可以被看做是一个企业解决方案级别的框架。客户端发送请求，服务器控制器（由DispatcherServlet实现的)完成请求的转发，控制器调用一个用于映射的类HandlerMapping，该类用于将请求映射到对应的处理器来处理请求。HandlerMapping 将请求映射到对应的处理器Controller（相当于Action）在Spring 当中如果写一些处理器组件，一般实现Controller 接口，在Controller 中就可以调用一些Service 或DAO 来进行数据操作 ModelAndView 用于存放从DAO 中取出的数据，还可以存放响应视图的一些数据。如果想将处理结果返回给用户，那么在Spring 框架中还提供一个视图组件ViewResolver，该组件根据Controller 返回的标示，找到对应的视图，将响应response 返回给用户。

（以上摘选自：《百度百科》）

我们手写的第二代Spring新增了什么？

1：AOP面向切面

2：DI依赖注入

3：Aware回调机制

4：InitializingBean初始化bean

5：PostProcessor机制

手写Spring的生命周期

推断构造方法(这里我全都采用无參构造)->创建bean对象->DI依赖注入->Aware回调(BeanName和BeanFactory)->初始化前->初始化->初始化后（AOP）
我们的Spring并没有实现完整的生命周期，所以很多并不完善。后面应该不会继续完善这个生命周期。以上的生命周期均已实现。

项目结构图

在这里插入图片描述

新增内容

直接上源码！！！

DI依赖注入

package com.springframework.core.service.impl;import com.springframework.core.annotation.MyAutowired;import com.springframework.core.annotation.MyComponent;import com.springframework.core.annotation.MyScope;import com.springframework.core.constant.ScopeType;import com.springframework.core.context.BeanNameAware;import com.springframework.core.context.InitializingBean;import com.springframework.core.service.UserService;@MyComponent //标记组件@MyScope(ScopeType.SINGLETON) //标记单例public class UserServiceImpl implements UserService, BeanNameAware, InitializingBean {    @MyAutowired //自动注入，但是目前支持byName模式    private OrderServiceImpl orderServiceImpl;    private String beanName;    @Override    public void getOrderService(){ System.out.println(orderServiceImpl);    }    @Override    public void setBeanName(String beanName) { this.beanName=beanName;    }    @Override    public void getBeanName() { System.out.println(beanName);    }    @Override    public void afterPropertiesSet() { System.out.println("初始化Bean...");    }}

  Object obj = aClass.getConstructor().newInstance();  Field[] fields = aClass.getDeclaredFields();  for (Field field : fields) {      if(field.isAnnotationPresent(MyAutowired.class)){   field.setAccessible(true);   Object bean = getBean(field.getName());   field.set(obj,bean);      }  }

1：可以看出我们先通过反射无參构造方法创建对象
2：然后获取全部字段属性，一定要这个getDeclaredFields，不然private获取不到
3：遍历Field数组，判断该字段是否有@MyAutowired注解
4：如果有这个注解的话则进行依赖注入
5：根据byName模式拿到bean并且注入

Aware回调

package com.springframework.core.context;/** * Aware回调接口的顶层接口 */public interface Aware {}

package com.springframework.core.context;/** * BeanNameAware回调接口 * @author 游政杰 */public interface BeanNameAware extends Aware {    void setBeanName(String beanName);}

  if(obj instanceof Aware){     if(obj instanceof BeanNameAware){      ((BeanNameAware) obj).setBeanName(beanName);      }  }

使用回调必须实现Aware接口，比如BeanNameAware接口

1：首先我们要判断对象是否实现了Aware接口
2：其次因为Aware回调接口有很多，所以我们要具体判断是哪个Aware
3：使用instanceof关键字找到实现了BeanNameAware的类。
4：由我们的Spring去调用而不是用户去调用。（Spring的精髓之处，控制反转IOC）
5：可以更多自己想要的Aware，比如BeanFactoryAware，这里我们不做实现。

InitializingBean初始化bean

package com.springframework.core.context;/** * 初始化bean */public interface InitializingBean {    void afterPropertiesSet();}

  if(obj instanceof InitializingBean){      ((InitializingBean) obj).afterPropertiesSet();  }

初始化bean只需要实现InitializingBean接口即可。
至于做什么Spring不管，Spring只负责调用这个方法。

PostProcessor机制

bean的处理器

package com.springframework.core.context;/** *  * @author 游政杰 * TODO: 2022/3/22 */public interface BeanPostProcessor {    //bean的前置处理器    default Object postProcessorBeforeInitialization(Object bean,String beanName){ return bean;    };    //bean的后置处理器    default Object postProcessorAfterInitialization(Object bean,String beanName){ return bean;    }}

实现BeanPostProcessor接口即可。

例如：

package com.springframework.core.service.impl;import com.springframework.core.annotation.MyComponent;import com.springframework.core.context.BeanPostProcessor;import com.springframework.core.context.InitializingBean;import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;import java.lang.reflect.Method;@MyComponentpublic class MyBeanPostProcess implements BeanPostProcessor, InitializingBean {    @Override    public Object postProcessorBeforeInitialization(Object bean, String beanName) { System.out.println("postProcessorBeforeInitialization"); return bean;    }    @Override    public Object postProcessorAfterInitialization(Object bean, String beanName) { System.out.println("postProcessorAfterInitialization"); return bean;    }    @Override    public void afterPropertiesSet() { System.out.println("初始化bean");    }}

看看我们手写的框架干了什么？

      if(BeanPostProcessor.class.isAssignableFrom(aClass)){   BeanPostProcessor obj = (BeanPostProcessor) aClass.getConstructor().newInstance();  beanPostProcessors.add(obj); }

我们可以看到判断完如果有MyComponent注解之后立马判断该类是否是BeanPostProcessor的实现类
然后创建这个对象
最后放入BeanPostProcessor集合中

//BeanPostProcessor集合    private CopyOnWriteArrayList<BeanPostProcessor> beanPostProcessors;//处理器-before      //通过无參构造  Object obj = aClass.getConstructor().newInstance();if(beanPostProcessors!=null&&beanPostProcessors.size()>0){      for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessors) {   obj = beanPostProcessor.postProcessorBeforeInitialization(obj, beanName);      }  }  //初始化bean  if(obj instanceof InitializingBean){      ((InitializingBean) obj).afterPropertiesSet();  }  //处理器-after  if(beanPostProcessors!=null&&beanPostProcessors.size()>0){      for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessors) {  obj=beanPostProcessor.postProcessorAfterInitialization(obj,beanName);      }  }

我们可以看出这个步骤是：bean的前置处理器->初始化bean->bean的后置处理器

cglib实现AOP

package com.springframework.core.service.impl;import com.springframework.core.annotation.MyComponent;import com.springframework.core.context.BeanPostProcessor;import com.springframework.core.context.InitializingBean;import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;import java.lang.reflect.Method;@MyComponentpublic class MyBeanPostProcess implements BeanPostProcessor, InitializingBean {    @Override    public Object postProcessorBeforeInitialization(Object bean, String beanName) { System.out.println("postProcessorBeforeInitialization"); return bean;    }    @Override    public Object postProcessorAfterInitialization(Object bean, String beanName) { System.out.println("postProcessorAfterInitialization"); //cglib实现AOP if(beanName.equals("userServiceImpl")){     Enhancer enhancer=new Enhancer();     enhancer.setSuperclass(UserServiceImpl.class);     enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {  @Override  public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {      //指定切入的方法      if(method.getName().equals("getBeanName")){   System.out.println("aop之前");   Object invoke = method.invoke(bean, objects); //执行被代理的方法   System.out.println("aop之后");   return invoke;      }      return method.invoke(bean,objects);  }     });     Object proxyObject = enhancer.create();     return proxyObject; //返回代理对象 } return bean;    }    @Override    public void afterPropertiesSet() { System.out.println("初始化bean");    }}

AOP的底层就是动态代理，由于JDK动态代理必须实现接口，所以一般来说大部分框架（例如：Spring）都不会采用JDK动态代理，而是用一个更加强大的cglib动态代理，我们也不例外，使用cglib动态代理可以避免强制统一接口。
我们在bean的后置处理器实现AOP，因为我们代理的是整个类，故调用类的所有方法都会进入这里，所以我们加了一个判断条件：
先判断beanName是否是我们要指定代理的那个类的bean（找到代理类）
再通过method.getName()找到代理类的代理方法。

cglib代理过程

要求：代理UserServiceImpl类的getBeanName方法

伪代码：

首先会生成一个代理类（当然这个类名没有这么简单），并且继承（extends）被代理类
然后会重写父类的方法。（这个重写后的方法就是代理方法）
生成被代理的类的属性，并且属性名为target
最后有这个target属性去调用父类的同名方法（也就是被代理方法）

class UserServiceImplProxy extends UserServiceImpl{ UserServiceImpl target; @Override    public void getBeanName(){ //代理逻辑 xxx target.getBeanName(); xxx //代理逻辑    }    }

手写Spring的源码

package com.springframework.core.context;import com.springframework.core.annotation.MyAutowired;import com.springframework.core.annotation.MyComponent;import com.springframework.core.annotation.MyComponentScan;import com.springframework.core.annotation.MyScope;import com.springframework.core.constant.ScopeType;import com.springframework.core.exception.NotSuchBeanException;import java.beans.Introspector;import java.io.File;import java.lang.reflect.Field;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.net.URISyntaxException;import java.util.Objects;import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;/** * 纯手写一个Spring框架（基于注解模式） * @author 游政杰 * TODO: 2022/3/19 */public class MyAnnotationConfigApplicationContext implements ApplicationContext {    //bean定义池    private ConcurrentHashMap<String,BeanDefinition> beanDefinitionMap;    //单例池    private ConcurrentHashMap<String,Object> singletonMap;    //BeanPostProcessor集合    private CopyOnWriteArrayList<BeanPostProcessor> beanPostProcessors;    //私有构造器    private MyAnnotationConfigApplicationContext(){     }    public MyAnnotationConfigApplicationContext(final Class<?> configClass) { try {     //判断扫描类上是否有MyComponentScan注解存在     if (configClass.isAnnotationPresent(MyComponentScan.class)) {  this.beanDefinitionMap=new ConcurrentHashMap<>();  this.singletonMap=new ConcurrentHashMap<>();  this.beanPostProcessors=new CopyOnWriteArrayList<>();  //获取MyComponentScan注解对象  MyComponentScan componentScan = configClass.getAnnotation(MyComponentScan.class);  //获取MyComponentScan注解的值  // com.springframework.core.service  String scc = componentScan.value();  // 转换成 com/springframework/core/service  String sc = scc.replace(".", "/");  ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();  //这种写法可以防止Java把空格路径转换成%20而导致找不到文件夹  String uri = Objects.requireNonNull(classLoader.getResource(sc)).toURI().getPath();  String scp = uri.substring(1, uri.length());  File dir = new File(scp);  //如果指定的包路径正确，则扫描这个包的class文件，然后加载到beanDefinitionMap中  if (dir.isDirectory()) {      File[] files = dir.listFiles();      if(files!=null&&files.length>0){   for (File file : files) {//暂时不做这个处理。这个可以递归实现//if(file.isDirectory()){////}//我们只找后缀名为.class的文件if(file.getName().endsWith(".class")){    //取类名    String cn = file.getName().substring(0,file.getName().length()-6);    //全类名    String className=scc+"."+cn;    //通过classloader类加载器去加载类，获取类实例    Class<?> aClass = classLoader.loadClass(className);    //如果不是接口并且还有MyComponent注解就把这个bean放到beanDefinitionMap中    if(!aClass.isInterface()&&aClass.isAnnotationPresent(MyComponent.class)) { //判断完如果有MyComponent注解之后立马判断该类是否是BeanPostProcessor的实现类 if(BeanPostProcessor.class.isAssignableFrom(aClass)){     //然后创建这个对象     BeanPostProcessor obj = (BeanPostProcessor) aClass.getConstructor().newInstance();     //放入BeanPostProcessor集合中     beanPostProcessors.add(obj); } BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(); //获取类名 String simpleName = aClass.getSimpleName(); //把类名转换成bean名，也就是首字母小写的name String beanName = Introspector.decapitalize(simpleName); //beanDefinition的class类型 beanDefinition.setType(aClass); //是单例还是多例 //判断是否有MyScope注解 if(aClass.isAnnotationPresent(MyScope.class)){     //如果有，则获取值     MyScope myScope = aClass.getAnnotation(MyScope.class);     //取注解值     String sv = myScope.value();     //为null则报错     sv = Objects.requireNonNull(sv);     //如果是多例     if(sv.equals(ScopeType.PROTOTYPE)){  //设置为多例即可  beanDefinition.setScope(ScopeType.PROTOTYPE);     }else {//如果写了单例或者没写、又或者写错了全都作为单例  //设置成单例即可  beanDefinition.setScope(ScopeType.SINGLETON);     } } //不管是单例还是多例都放到beanDefinitionMap中，等待下面的处理 beanDefinitionMap.put(beanName,beanDefinition);    }}   }      }  }  //到这里就扫描结束了，beanDefinitionMap已经存储了所有的组件信息  /*   * 找出单例并把它生成bean对象放入单例池中   */  ConcurrentHashMap.KeySetView<String, BeanDefinition>   beanDefinitionKeySetView = beanDefinitionMap.keySet();  //遍历出beanName  for (String beanName : beanDefinitionKeySetView) {      BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);      String scope = beanDefinition.getScope();      if(scope!=null&&scope.equals(ScopeType.PROTOTYPE)){ //多例则不管它   //不做任何事      }else {   //如果是单例的，我们就要去单例池找一下，看看有没有   if(!singletonMap.containsKey(beanName)){//如果单例池没有这个对象就要创建了//创建对象Object obj = this.createBean(beanName);//放入单例池singletonMap.put(beanName,obj);   }      }  }     }else {  throw new RuntimeException("指定配置类上没有MyComponentScan注解存在");     } }catch (URISyntaxException e1){     e1.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) {     e.printStackTrace(); } catch (InvocationTargetException e) {     e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) {     e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) {     e.printStackTrace(); } catch (NoSuchMethodException e) {     e.printStackTrace(); }    }    /**     * 创建bean对象     * bean的生命周期：推断构造方法(这里我全都采用无參构造)->创建bean对象->DI依赖注入->Aware回调(BeanName和BeanFactory)->初始化前->初始化->初始化后（AOP）     * @param beanName     * @return     */    private Object createBean(String beanName) { BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName); //由于对象的BeanDefinition全都在加载阶段放到beanDefinitionMap中了，如果通过beanName拿不到说明根本就没有这个bean if(beanDefinition==null){     throw new NotSuchBeanException("beanDefinitionMap没有该bean的定义"); }else {     Class<?> aClass = beanDefinition.getType();     try {  //通过无參构造  Object obj = aClass.getConstructor().newInstance();  //DI依赖注入  //获取全部字段属性----一定要这个getDeclaredFields，不然private获取不到  Field[] fields = aClass.getDeclaredFields();  for (Field field : fields) {      //判断该字段是否有@MyAutowired注解      if(field.isAnnotationPresent(MyAutowired.class)){   //如果有这个注解的话则进行依赖注入   //进行爆破，使我们可以操作private属性   field.setAccessible(true);   //根据byName模式拿到bean并且注入   Object bean = getBean(field.getName());   //DI依赖注入   field.set(obj,bean);      }  }  //判断对象是否实现了Aware接口  if(obj instanceof Aware){      //因为Aware回调接口有很多，所以我们要具体判断是哪个Aware      //先找BeanNameAware      if(obj instanceof BeanNameAware){   //具体干什么Spring不管，只负责调用   ((BeanNameAware) obj).setBeanName(beanName);      }      //....可以更多自己想要的Aware，比如BeanFactoryAware  }  //处理器-before  if(beanPostProcessors!=null&&beanPostProcessors.size()>0){      for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessors) {   obj = beanPostProcessor.postProcessorBeforeInitialization(obj, beanName);      }  }  //初始化bean  if(obj instanceof InitializingBean){      ((InitializingBean) obj).afterPropertiesSet();  }  //处理器-after  if(beanPostProcessors!=null&&beanPostProcessors.size()>0){      for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessors) {  obj=beanPostProcessor.postProcessorAfterInitialization(obj,beanName);      }  }  return obj;     } catch (InstantiationException e) {  e.printStackTrace();     } catch (IllegalAccessException e) {  e.printStackTrace();     } catch (InvocationTargetException e) {  e.printStackTrace();     } catch (NoSuchMethodException e) {  e.printStackTrace();     }     return null; }    }    @Override    public Object getBean(String beanName) { BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName); if(beanDefinition==null){//     throw new NotSuchBeanException("beanDefinitionMap没有该bean的定义");     return null; }else {     //判断是单例还是多例     String scope = beanDefinition.getScope();     //如果是单例的话     if(scope!=null&&scope.equals(ScopeType.PROTOTYPE)){  //多例则每次都创建对象  Object obj = this.createBean(beanName);  return obj;     }else {  //如果是单例的，我们就要去单例池找一下，看看有没有  //如果有的话就返回这个单例池对象即可  if(singletonMap.containsKey(beanName)){      //返回bean对象      return singletonMap.get(beanName);  }else { //如果单例池没有这个对象就要创建了      //创建对象      Object obj = this.createBean(beanName);      //放入单例池      singletonMap.put(beanName,obj);      return obj;  }     } }    }}

测试手写的Spring

 ApplicationContext applicationContext=new MyAnnotationConfigApplicationContext(SpringApplicationConfig.class); System.out.println(applicationContext.getBean("userServiceImpl")); System.out.println(applicationContext.getBean("userServiceImpl")); System.out.println(applicationContext.getBean("userServiceImpl")); System.out.println(applicationContext.getBean("userServiceImpl")); System.out.println(applicationContext.getBean("userServiceImpl")); UserService userService = (UserService) applicationContext.getBean("userServiceImpl"); userService.getOrderService(); userService.getBeanName();

输出结果

postProcessorBeforeInitializationpostProcessorAfterInitializationpostProcessorBeforeInitialization初始化Bean...postProcessorAfterInitializationWARNING: An illegal reflective access operation has occurredWARNING: Illegal reflective access by net.sf.cglib.core.ReflectUtils$1 (file:/D:/maven-3.6.3/apache-maven-3.6.3/bin/repository/cglib/cglib/3.3.0/cglib-3.3.0.jar) to method java.lang.ClassLoader.defineClass(java.lang.String,byte[],int,int,java.security.ProtectionDomain)WARNING: Please consider reporting this to the maintainers of net.sf.cglib.core.ReflectUtils$1WARNING: Use --illegal-access=warn to enable warnings of further illegal reflective access operationsWARNING: All illegal access operations will be denied in a future releasepostProcessorBeforeInitialization初始化beanpostProcessorAfterInitializationcom.springframework.core.service.impl.UserServiceImpl@2db7a79bcom.springframework.core.service.impl.UserServiceImpl@2db7a79bcom.springframework.core.service.impl.UserServiceImpl@2db7a79bcom.springframework.core.service.impl.UserServiceImpl@2db7a79bcom.springframework.core.service.impl.UserServiceImpl@2db7a79bOrderServiceImpl{aByte=0, aShort=0, aInt=0, aLong=0, aDouble=0.0, aFloat=0.0, aChar= , aBoolean=false, aString='null'}aop之前userServiceImplaop之后

我们可以看到已经成功了！

手写SpringFramework第三代预告

我打算直接手写ClassPathXmlApplicationContext的IOC部分，前两代提供MyAnnotationConfigApplicationContext实现类主要是实现了注解Spring的版本，后面主要手写的是Spring基于XML文件的版本，敬请期待！！！

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我们手写的第二代Spring新增了什么？

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