更新時(shí)間:2020-08-14 來(lái)源:黑馬程序員 瀏覽量:
面試官特別愛(ài)問(wèn)SpringIOC底層實(shí)現(xiàn),Spring源碼晦澀難懂怎么辦呢? 跟著老師手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)mini
ioc容器吧,實(shí)現(xiàn)后再回頭看Spring源碼事半功倍哦,就算直接和面試官講也完全可以哦,類(lèi)名完全按照源碼設(shè)計(jì),話(huà)不多說(shuō)開(kāi)干~!
需要實(shí)現(xiàn)的IOC功能:
·可以通過(guò)xml配置bean信息
·可以通過(guò)容器getBean獲取對(duì)象
·能夠根據(jù)Bean的依賴(lài)屬性實(shí)現(xiàn)依賴(lài)注入
·可以配置Bean的單例多例
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易IOC設(shè)計(jì)的類(lèi)
類(lèi)/接口 | 說(shuō)明 |
BeanFactory | IOC容器的基礎(chǔ)接口,提供IOC容器的基本功能 |
DefaultListableBeanFactory | IOC容器的核心實(shí)現(xiàn)類(lèi),提供多個(gè)map集合用來(lái)存儲(chǔ)bean的定義對(duì)象,提供getBean方法的核心實(shí)現(xiàn) |
XmlBeanFactory | IOC容器的實(shí)現(xiàn)類(lèi),基于xml構(gòu)建bean信息 |
XmlBeanDefinitionReader | 用于解析xml信息,并提供解析Document文檔的方法,并將解析到的BeanDefinition對(duì)象注冊(cè)到核心容器中 |
BeanDefinition | 封裝Bean的定義對(duì)象,如: bean的id class,scope ..等等 |
Property | 封裝Bean所關(guān)聯(lián)依賴(lài)的屬性 |
類(lèi)之間關(guān)系模型
前期準(zhǔn)備
創(chuàng)建maven項(xiàng)目引入依賴(lài)
<dependencies> <!-- 解析xml --> <dependency> <groupId>dom4j</groupId> <artifactId>dom4j</artifactId> <version>1.1</version> </dependency> <!-- BeanUtils --> <dependency> <groupId>commons-beanutils</groupId> <artifactId>commons-beanutils</artifactId> <version>1.9.3</version> </dependency> </dependencies>
準(zhǔn)備3個(gè)bean的實(shí)體類(lèi)
/** * 學(xué)生類(lèi) * 學(xué)生類(lèi)依賴(lài)班級(jí)對(duì)象 * 并提供 sayHello() 方法 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/3/7 19:46 **/ public class Student { private String name; private TClass tClass; public void sayHello(){ System.out.println("大家好,我是" +this.name+" 我的班級(jí)是==>"+tClass.getCname() + " 我的老師是"+tClass.getTeacher().getTname()); } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public TClass gettClass() { return tClass; } public void settClass(TClass tClass) { this.tClass = tClass; } }
/** * 班級(jí)類(lèi) * 班級(jí)類(lèi)依賴(lài)教師對(duì)象 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/3/7 19:45 **/ public class TClass { private String cname;// 班級(jí)名稱(chēng) private Teacher teacher; // 老師 public String getCname() { return cname; } public void setCname(String cname) { this.cname = cname; } public com.itcast.ioc.bean.Teacher getTeacher() { return teacher; } public void setTeacher(com.itcast.ioc.bean.Teacher teacher) { this.teacher = teacher; } }
/** * 教師類(lèi) * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/3/7 19:44 **/ public class Teacher { private String tname;// 老師名稱(chēng) public String getTname() { return tname; } public void setTname(String tname) { this.tname = tname; } }
xml配置對(duì)象
配置學(xué)生對(duì)象: 小明
依賴(lài)班級(jí)對(duì)象: 3年2班
依賴(lài)教師對(duì)象: 陳老師
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans> <!-- 配置IOC容器要管理的對(duì)象 bean作用域: 單例 原型 --> <bean id="student" class="com.itcast.ioc.bean.Student" scope="singleton" lazy-init="true"> <!-- 依賴(lài)注入: 屬性注入 構(gòu)造器注入 注解注入--> <property name="name" value="小明"></property> <property name="tClass" ref="tclass"></property> </bean> <bean id="tclass" class="com.itcast.ioc.bean.TClass"> <property name="cname" value="3年2班"></property> <property name="teacher" ref="teacher"></property> </bean> <bean id="teacher" class="com.itcast.ioc.bean.Teacher"> <property name="tname" value="陳老師"></property> </bean> </beans>
定義BeanFactory
/** * 容器的基礎(chǔ)接口 * 提供容器最基本的功能 */ public interface BeanFactory { // 核心方法 獲取對(duì)象 Object getBean(String beanName); }
定義DefaultListableBeanFactory
package com.itcast.ioc.core; import java.util.Map; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; /** * 基礎(chǔ)容器的核心實(shí)現(xiàn) * 提供 beanDefinitionMap 存儲(chǔ)bean的定義 * 提供 singletonObjects 存儲(chǔ)bean的對(duì)象實(shí)例 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:37 **/ public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory { // 提供 beanDefinitionMap 存儲(chǔ)bean的定義 private Map<String,BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(); // 提供 singletonObjects 存儲(chǔ)bean的對(duì)象實(shí)例 (scope為singleton的) private Map<String,Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(); /** * 實(shí)現(xiàn)getBean方法 * @param beanName * @return */ @Override public Object getBean(String beanName) { return null; } /** * 將bean注冊(cè)到容器中 * @param beanDefinition */ public void registerBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition){ beanDefinitionMap.put(beanDefinition.getBeanName(),beanDefinition); } }
定義BeanDefnition
/** * 用于描述Bean的定義 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:41 **/ public class BeanDefinition { private String beanName; // bean標(biāo)簽的ID 作為bean的唯一標(biāo)識(shí) private String className; // bean的所屬class private String scope = "singleton"; // bean的scope作用域 private List<Property> propertyList = new ArrayList<>(); public String getBeanName() { return beanName; } public void setBeanName(String beanName) { this.beanName = beanName; } public String getClassName() { return className; } public void setClassName(String className) { this.className = className; } public String getScope() { return scope; } public void setScope(String scope) { this.scope = scope; } public List<Property> getPropertyList() { return propertyList; } public void setPropertyList(List<Property> propertyList) { this.propertyList = propertyList; } }
定義Property
/** * 用于封裝一個(gè)property標(biāo)簽 * 屬性數(shù)據(jù) * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:44 **/ public class Property { private String name; // 屬性名稱(chēng) private String value; // 屬性的值 private String ref; // 屬性的引用 public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value = value; } public String getRef() { return ref; } public void setRef(String ref) { this.ref = ref; } }
定義XmlBeanFactory
/** * 繼承核心實(shí)現(xiàn)類(lèi) * 基于xml配置bean的實(shí)現(xiàn)類(lèi) * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:47 **/ public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory { /** * 將解析配置文件 注冊(cè)bean的所有工作交給reader對(duì)象 */ final XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(this); /** * 構(gòu)造器需要傳入xml配置文件 * @param configPath */ public XmlBeanFactory(String configPath) { // 使用reader對(duì)象 解析配置 注冊(cè)Bean this.xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(configPath); } }
定義XmlBeanDefinitionReader
/** * 解析配置 * 注冊(cè)到容器中 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:51 **/ public class XmlBeanDefinitionReader { // 核心beanfactory對(duì)象 用于將解析后的bean注冊(cè)到beanfactory中 final DefaultListableBeanFactory beanFactory; public XmlBeanDefinitionReader(DefaultListableBeanFactory beanFactory) { this.beanFactory = beanFactory; } /** * 根據(jù)傳遞的配置文件 * 解析配置 * 注冊(cè)bean * @param configPath */ void loadBeanDefinitions(String configPath){ } }
實(shí)現(xiàn)步驟
1. 通過(guò)dom4j解析xml得到Document文檔
2. 遍歷文檔所有Bean標(biāo)簽
3. 解析每一個(gè)Bean標(biāo)簽 封裝一個(gè)BeanDefinition對(duì)象
4. 解析每一個(gè)Bean標(biāo)簽下的所有Property標(biāo)簽 封裝一個(gè)Property對(duì)象
5. 將BeanDefinition和Property對(duì)象注冊(cè)到容器
實(shí)現(xiàn)xml解析及bean注冊(cè)
/** * 解析配置 * 注冊(cè)到容器中 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:51 **/ public class XmlBeanDefinitionReader { // 核心beanfactory對(duì)象 用于將解析后的bean注冊(cè)到beanfactory中 final DefaultListableBeanFactory beanFactory; public XmlBeanDefinitionReader(DefaultListableBeanFactory beanFactory) { this.beanFactory = beanFactory; } /** * 根據(jù)傳遞的配置文件 * 解析配置 * 注冊(cè)bean * @param configPath */ void loadBeanDefinitions(String configPath){ // 1. 通過(guò)dom4j解析xml得到Document文檔 Document document = doLoadDocument(configPath); // 2. 遍歷文檔所有Bean標(biāo)簽 Element rootElement = document.getRootElement(); List<Element> list = rootElement.selectNodes("//bean"); for (Element element : list) { // 3. 解析每一個(gè)Bean標(biāo)簽 封裝一個(gè)BeanDefinition對(duì)象 BeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinition(element); // 5. 將BeanDefinition和Property對(duì)象注冊(cè)到容器 beanFactory.registerBeanDefinition(beanDefinition); } } /** * 3. 解析每一個(gè)Bean標(biāo)簽 封裝一個(gè)BeanDefinition對(duì)象 * 4. 解析每一個(gè)Bean標(biāo)簽下的所有Property標(biāo)簽 封裝一個(gè)Property對(duì)象 */ BeanDefinition parseBeanDefinition(Element element){ BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(); String beanName = element.attributeValue("id"); String className = element.attributeValue("class"); String scope = element.attributeValue("scope"); beanDefinition.setBeanName(beanName); beanDefinition.setClassName(className); if(scope!=null&&!"".equals(scope)){ beanDefinition.setScope(scope); } List<Element> propertyList = element.elements("property"); for (Element propertyEle : propertyList) { Property property = new Property(); property.setName(propertyEle.attributeValue("name")); property.setValue(propertyEle.attributeValue("value")); property.setRef(propertyEle.attributeValue("ref")); beanDefinition.getPropertyList().add(property); } return beanDefinition; } /** * 解析Document文檔 * @param configPath * @return */ Document doLoadDocument(String configPath){ InputStream inputStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(configPath); SAXReader saxReader = new SAXReader(); try { return saxReader.read(inputStream); } catch (DocumentException e) { e.printStackTrace(); System.out.println("解析xml出現(xiàn)異常==>"+e.getMessage()); throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } }
準(zhǔn)備測(cè)試類(lèi)
/** * 測(cè)試類(lèi) * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 16:19 **/ public class IocTest { public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建IOC容器 BeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory("applicationContext.xml"); // 通過(guò)容器獲取對(duì)象 Student student = (Student)beanFactory.getBean("student"); // 調(diào)用對(duì)象sayHello方法 student.sayHello(); } }
斷點(diǎn)查看注冊(cè)情況
可以看到我們配置的xml內(nèi)容 已經(jīng)解析成了BeanDefinition對(duì)象,注冊(cè)到了核心容器的map中
實(shí)現(xiàn)步驟
1. 先從單例的map集合中獲取 是否有指定beanName的對(duì)象
·有直接返回
·沒(méi)有下一步
2. 從注冊(cè)集合中獲取bean的定義對(duì)象
·有下一步
·沒(méi)有拋異常NoSuchBeanDefinition
3. 判斷bean的scope作用域
singleton單例
· createBean對(duì)象
·存入單例集合
·返回對(duì)象
prototype多例
·createBean對(duì)象
·返回對(duì)象
4. createBean方法
獲取BeanDefinition中的className
通過(guò)反射API得到Class對(duì)象
通過(guò)反射API得到bean實(shí)例
獲取BeanDefinition中依賴(lài)的屬性列表
實(shí)現(xiàn)屬性的依賴(lài)注入
實(shí)現(xiàn)getBean及createBean方法
/** * 基礎(chǔ)容器的核心實(shí)現(xiàn) * 提供 beanDefinitionMap 存儲(chǔ)bean的定義 * 提供 singletonObjects 存儲(chǔ)bean的對(duì)象實(shí)例 * @作者 itcast * @創(chuàng)建日期 2020/7/8 15:37 **/ public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory { // 提供 beanDefinitionMap 存儲(chǔ)bean的定義 private Map<String,BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(); // 提供 singletonObjects 存儲(chǔ)bean的對(duì)象實(shí)例 (scope為singleton的) private Map<String,Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(); /** * 實(shí)現(xiàn)getBean方法 * @param beanName * @return */ @Override public Object getBean(String beanName) { // 1. 先從單例的map集合中獲取 是否有指定beanName的對(duì)象 Object singletonObj = singletonObjects.get(beanName); // 有直接返回 if(singletonObj!=null){ return singletonObj; } // 沒(méi)有下一步 // 2. 從注冊(cè)集合中獲取bean的定義對(duì)象 BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName); // 有下一步 // 沒(méi)有拋異常NoSuchBeanDefinition if(beanDefinition==null){ throw new RuntimeException("NoSuchBeanDefinition : 你找的 "+beanName+" 對(duì)象 不存在"); } // 3. 判斷bean的scope作用域 String scope = beanDefinition.getScope(); // singleton單例 if("singleton".equals(scope)){ // createBean對(duì)象 Object obj = createBean(beanDefinition); // 存入單例集合 singletonObjects.put(beanName,obj); // 返回對(duì)象 return obj; }else { // prototype多例 // createBean對(duì)象 return createBean(beanDefinition); // 返回對(duì)象 } } /** * //4. createBean方法 * //獲取BeanDefinition中的className * //通過(guò)反射API得到Class對(duì)象 * //通過(guò)反射API得到bean實(shí)例 * //獲取BeanDefinition中依賴(lài)的屬性列表 * //實(shí)現(xiàn)屬性的依賴(lài)注入 * 創(chuàng)建對(duì)象 * @param beanDefinition * @return */ Object createBean(BeanDefinition beanDefinition){ String className = beanDefinition.getClassName(); Class<?> aClass; try { aClass = Class.forName(className); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("類(lèi)未找到"+e.getMessage()); } // 創(chuàng)建對(duì)象: Object obj; try { obj = aClass.newInstance(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("創(chuàng)建對(duì)象失敗"+e.getMessage()); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("非法訪(fǎng)問(wèn)"+e.getMessage()); } // 依賴(lài)注入 List<Property> propertyList = beanDefinition.getPropertyList(); for (Property property : propertyList) { String name = property.getName(); String value = property.getValue(); String ref = property.getRef(); // 屬性名不為空 進(jìn)行注入 if(name!=null&&!"".equals(name)){ // 如果配置的是value值 直接注入 if(value!=null&&!"".equals(value)){ Map<String,String> params = new HashMap<>(); params.put(name,value); try { BeanUtils.populate(obj,params); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("非法訪(fǎng)問(wèn)"+e.getMessage()); } catch (InvocationTargetException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("調(diào)用目標(biāo)對(duì)象失敗"+e.getMessage()); } } // 如果配置的是ref需要獲取其它對(duì)象注入 if(ref!=null&&!"".equals(ref)){ try { BeanUtils.setProperty(obj,name,getBean(ref)); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("非法訪(fǎng)問(wèn)"+e.getMessage()); } catch (InvocationTargetException e) { e.printStackTrace(); throw new RuntimeException("調(diào)用目標(biāo)對(duì)象失敗"+e.getMessage()); } } } } return obj; } /** * 將bean注冊(cè)到容器中 * @param beanDefinition */ public void registerBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition){ beanDefinitionMap.put(beanDefinition.getBeanName(),beanDefinition); } }
DefaultListableBeanFactory增加初始化方法
public void preInstaniceSingletons(){ beanDefinitionMap.forEach((beanName,beanDefinition)->{ String scope = beanDefinition.getScope(); // 判斷單例 非抽象 不懶加載 if("singleton".equals(scope)){ this.getBean(beanName); } }); }
XmlBeanFactory增加單例對(duì)象初始化
public XmlBeanFactory(String configPath) { // 使用reader對(duì)象 解析配置 注冊(cè)Bean this.xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(configPath); // 初始化單例對(duì)象 this.preInstaniceSingletons(); }
測(cè)試對(duì)象能否獲取
查看bean的注冊(cè)及單例集合信息
可以通過(guò)變更scope的值查看對(duì)應(yīng)的變化
IOC容器源碼及其它面試細(xì)節(jié)
擴(kuò)展: 容器如何創(chuàng)建對(duì)象
IOC容器在準(zhǔn)備創(chuàng)建對(duì)象時(shí), 會(huì)判斷是否有配置 factory-method方法
如果有配置 會(huì)調(diào)用factory-method所指向的方法構(gòu)建對(duì)象.
如果沒(méi)配置,會(huì)檢查是否有配置構(gòu)造參數(shù)
無(wú)構(gòu)造參數(shù): 調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造器創(chuàng)建對(duì)象
有構(gòu)造參數(shù): 根據(jù)參數(shù)情況匹配對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器
擴(kuò)展: bean的生命周期
spring 容器中的bean的完整生命周期一共分為十一步完成。
1.bean對(duì)象的實(shí)例化
2.封裝屬性,也就是設(shè)置properties中的屬性值
3.如果bean實(shí)現(xiàn)了BeanNameAware,則執(zhí)行setBeanName方法,也就是bean中的id值
4.如果實(shí)現(xiàn)BeanFactoryAware或者ApplicationContextAware ,需要設(shè)置setBeanFactory或者上下文對(duì)象setApplicationContext
5.如果存在類(lèi)實(shí)現(xiàn)BeanPostProcessor后處理bean,執(zhí)行postProcessBeforeInitialization,可以在初始化之前執(zhí)行一些方法
6.如果bean實(shí)現(xiàn)了InitializingBean,則執(zhí)行afterPropertiesSet,執(zhí)行屬性設(shè)置之后的操作
7.調(diào)用執(zhí)行指定的初始化方法
8.如果存在類(lèi)實(shí)現(xiàn)BeanPostProcessor則執(zhí)行postProcessAfterInitialization,執(zhí)行初始化之后的操作
9.執(zhí)行自身的業(yè)務(wù)方法
10.如果bean實(shí)現(xiàn)了DisposableBean,則執(zhí)行spring的的銷(xiāo)毀方法
11.調(diào)用執(zhí)行自定義的銷(xiāo)毀方法。
擴(kuò)展: bean的循環(huán)依賴(lài)問(wèn)題
A 依賴(lài) B B 依賴(lài) A 產(chǎn)生閉環(huán),稱(chēng)為循環(huán)依賴(lài)
·Spring 默認(rèn)允許單例對(duì)象的屬性注入 所產(chǎn)生的循環(huán)依賴(lài)
單例對(duì)象的循環(huán)依賴(lài) Spring通過(guò)3級(jí)緩存來(lái)解決
比如一個(gè)類(lèi)A中有一個(gè)屬性是B類(lèi),B類(lèi)中有一個(gè)屬性是A類(lèi),這時(shí)看Spring是怎么解決他們的相互依賴(lài)的。Spring注入一個(gè)類(lèi)的大體步驟分為兩部分,一是先完成對(duì)類(lèi)的構(gòu)造工作,二是會(huì)對(duì)類(lèi)的屬性進(jìn)行設(shè)置和填充。首先Spring構(gòu)造A類(lèi),通過(guò)AbstractAutowireCapableBeanFactory的doCreateBean方法中調(diào)用addSingletonFactory方法將A類(lèi)曝光到singletonFactories中。這時(shí)完成A的構(gòu)造后,需要填充B屬性,繼續(xù)第二步,發(fā)現(xiàn)B還沒(méi)有構(gòu)造,于是開(kāi)始B流程的構(gòu)造過(guò)程,構(gòu)造的時(shí)候發(fā)現(xiàn)需要填充A,從第三層緩存singletonFactories中找到A(此時(shí)的A還沒(méi)有完全構(gòu)造完成,但是可以拿到A的一個(gè)引用),B拿到A的引用后,完成B自己的填充屬性工作,完成初始化工作,把自己放到第一層緩存singletonObjects中。這時(shí)回到A的這邊,在拿到B對(duì)象后,完成自己的填充屬性工作。
源碼 | 級(jí)別 | 描述 |
singletonObjects | 一級(jí)緩存 | 用于存放完全初始化好的 bean,從該緩存中取出的 bean 可以直接使用 |
earlySingletonObjects | 二級(jí)緩存 | 存放原始的 bean 對(duì)象(尚未填充屬性),用于解決循環(huán)依賴(lài) |
singletonFactories | 三級(jí)緩存 | 存放 bean 工廠(chǎng)對(duì)象,用于解決循環(huán)依賴(lài) |
·如果是構(gòu)造器依賴(lài)屬性 會(huì)報(bào)循環(huán)依賴(lài)異常
·如果對(duì)象都是多例對(duì)象 會(huì)報(bào)循環(huán)依賴(lài)異常
·如果設(shè)置allowCircularReferences為false 會(huì)報(bào)循環(huán)依賴(lài)異常
protected void customizeBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory) { if (this.allowBeanDefinitionOverriding != null) { beanFactory.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding); } if (this.allowCircularReferences != null) { beanFactory.setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences); } }
擴(kuò)展: bean的覆蓋問(wèn)題
默認(rèn)情況:
同一個(gè)配置文件中出現(xiàn)id相同的bean會(huì)報(bào)錯(cuò),不同的配置文件出現(xiàn)id相同的bean后加,載的bean會(huì)將先加載的bean覆蓋掉稱(chēng)為bean的覆蓋,bean的覆蓋不會(huì)報(bào)錯(cuò),但可能影響我們的項(xiàng)目,可以通過(guò)屬性設(shè)置不允許bean的覆蓋,allowBeanDefinitionOverriding設(shè)置為false。
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