实现Spring底层机制-023.实现任务阶段13.1知识拓展-类加载器

  1. Java的类加载器有三种：
    • Bootstrap类加载器 —– 对应路径 jre/lib
    • Ext类加载器 —– 对应路径 jre/lib/ext
    • App类加载器 —– 对应路径 classpath
  2. classpath 类路径，就是java.exe执行时，指定的路径。

3.2分析

阶段1目标：编写自己的spring容器，实现扫描包，得到bean的class对象

3.3代码实现

1.创建新的maven项目，注意把项目的 language level 改为支持 java8

在pom.xml文件中指定编译版本：

    8    8

2.创建的架构如下：

3.自定义ComponentScan注解，用于标记要扫描的包

package com.li.spring.annotation;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;/** * @author 李 * @version 1.0 * 模仿spring原生注解，自定义一个注解 * 1. @Target(ElementType.TYPE) 指定ComponentScan注解可以修饰TYPE元素 * 2. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 指定ComponentScan注解 的保留范围 * 3. String value() default "";  表示 ComponentScan 可以传入一个value值 */@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface ComponentScan {    //通过value指定要扫描的包    String value() default "";}

4.自定义Component注解，用于标记要扫描的类

package com.li.spring.annotation;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 {    //通过value给要注入的bean指定名字    String value() default "";}

5.自定义配置类，相当于原生spring的容器配置文件

package com.li.spring.ioc;import com.li.spring.annotation.ComponentScan;/** * @author 李 * @version 1.0 * 这是一个配置类，作用类似我们原生 spring 的容器配置文件 beans.xml */@ComponentScan(value = "com.li.spring.component")public class MySpringConfig {}

6.自定义spring容器，类似原生ioc容器。（未完成）

目前的功能：

（1）在初始化时，根据传入的配置类.class文件，读取要扫描的包路径

（2）遍历包路径下的文件，找出需要注入的bean

package com.li.spring.ioc;import com.li.spring.annotation.Component;import com.li.spring.annotation.ComponentScan;import java.io.File;import java.net.URL;/** * @author 李 * @version 1.0 * MySpringApplicationContext 类的作用类似Spring原生的ioc容器 */public class MySpringApplicationContext {    private Class configClass;    //构造器    public MySpringApplicationContext(Class configClass) {        this.configClass = configClass;        //步骤一：获取要扫描的包        //1.先得到 MySpringConfig配置类的注解 @ComponentScan(value = "com.li.spring.component")        ComponentScan componentScan =                (ComponentScan) this.configClass.getDeclaredAnnotation(ComponentScan.class);        //2.通过 componentScan的 value=>得到要扫描的包路径        String path = componentScan.value();        System.out.println("要扫描的包=" + path);        //步骤二：得到要扫描的包下的所有资源（类.class）        //1.得到类的加载器-->App 类加载器        ClassLoader classLoader = MySpringApplicationContext.class.getClassLoader();        //2.通过类的加载器获取到要扫描的包的资源 url=>类似一个路径        path = path.replace(".", "/");//将原先路径的.替换成/ ==> com/li/component        URL resource = classLoader.getResource(path);        //resource=file:/D:/IDEA-workspace/spring/out/production/spring/com/li/component        System.out.println("resource=" + resource);        //3.将要加载的资源（.class）路径下的文件进行遍历        File file = new File(resource.getFile());        if (file.isDirectory()) {            File[] files = file.listFiles();//将当前目录下的所有文件放到files数组中（这里没有实现递归）            for (File f : files) {                //System.out.println("============");                //System.out.println("AbsolutePath=" + f.getAbsolutePath());                //获取文件的绝对路径                String fileAbsolutePath = f.getAbsolutePath();                //只处理.class文件                if (fileAbsolutePath.endsWith(".class")) {                    //步骤三：获取全类名反射对象，并放入容器中                    //将其转变为 com.li.spring.component.MyComponent.class 形式                    //1.先获取到类名                    String className = fileAbsolutePath.substring(                            fileAbsolutePath.lastIndexOf("\\") + 1,                            fileAbsolutePath.indexOf(".class"));                    //2.获取类的完整路径（全类名）                    // path.replace("/", ".") => com.li.component                    String classFullName = path.replace("/", ".") + "." + className;                    //3.判断该class文件是否要注入到容器中（该类是否有特定注解）                    try {                        /*                        得到该类的Class对象：                        （1）Class.forName(className) 可以反射加载类                        （2）classLoader.loadClass(className)也可以反射类的Class                        主要区别是：（1）的方式会调用该类的静态方法，（2）的方法不会                         */                        //因为这里只是要判断该类有没有注解，因此使用比较轻量级的方式                        Class clazz = classLoader.loadClass(classFullName);                        //判断该类是否有特定注解                        if (clazz.isAnnotationPresent(Component.class)) {                            //以 Component注解为例，如果有其他注解，逻辑一致                            //如果该类使用了 @Component ,说明是spring bean                            System.out.println("是一个spring bean=" + clazz + " 类名=" + className);                        } else {                            //如果没有使用，则说明不是spring bean                            System.out.println("不是一个 spring bean=" + clazz + " 类名=" + className);                        }                    } catch (Exception e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }            System.out.println("===========================");        }    }    //编写方法，返回容器对象    public Object getBean(String name) {        return null;    }}

7.创建两个自定义 Spring bean，一个普通类作为测试

（1）MonsterService

package com.li.spring.component;import com.li.spring.annotation.Component;/** * @author 李 * @version 1.0 * MonsterService 是一个 Service * 1.如果指定了value，那么在注入spring容器时，以你指定的为准 * 2.如果没有指定value，则使用类名（首字母小写）作为默认名 */@Component(value = "monsterService") //将 MonsterService注入到自己的spring容器中public class MonsterService {}

（2）MonsterDao

package com.li.spring.component;import com.li.spring.annotation.Component;/** * @author 李 * @version 1.0 */@Component(value = "monsterDao")public class MonsterDao {}

（3）Car，普通类

package com.li.spring.component;/** * @author 李 * @version 1.0 */public class Car {}

8.进行测试

package com.li.spring.test;import com.li.spring.ioc.MySpringApplicationContext;import com.li.spring.ioc.MySpringConfig;/** * @author 李 * @version 1.0 */public class AppMain {    public static void main(String[] args) {        MySpringApplicationContext ioc =                new MySpringApplicationContext(MySpringConfig.class);    }}

测试结果：成功区分指定包下的 bean 和普通类

4.实现任务阶段24.1分析

阶段2目标：扫描指定包，将bean信息封装到BeanDefinition对象，并放入到Map

BeanDefinitionMap以k-v形式存放bean对象的信息。

  1. key为bean对象的id
  2. value为BeanDefinition对象，该对象存放bean信息。如果bean为prototype，应保存bean的class对象，这样在调用getBean()方法时可以动态创建对象。

新添加的注解和类：

4.2代码实现

1.自定义注解，用于指定 bean 是单例还是多例

package com.li.spring.annotation;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;/** * @author 李 * @version 1.0 * Scope 用于指定 bean的作用范围 [singleton/prototype] */@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface Scope {    //通过 value 指定 bean 是 singleton 或 prototype    String value() default "";}

2.修改MonsterService，添加Scope注解

3.BeanDefinition 用于封装/记录 Bean对象的信息

package com.li.spring.ioc;/** * @author 李 * @version 1.0 * 用于封装/记录 Bean对象的信息： * 1.scope * 2.Bean对应的 Class对象，用于反射生成对应对象 */public class BeanDefinition {    private String scope;    private Class clazz;    public String getScope() {        return scope;    }    public void setScope(String scope) {        this.scope = scope;    }    public Class getClazz() {        return clazz;    }    public void setClazz(Class clazz) {        this.clazz = clazz;    }    @Override    public String toString() {        return "BeanDefinition{" +                "scope='" + scope + '\'' +                ", clazz=" + clazz +                '}';    }}

4.修改自定义spring容器 MySpringApplicationContext

增加的功能：

（1）定义属性beanDefinitionMap，用于存放BeanDefinition对象，BeanDefinition对象存储bean信息，包括bean是单例还是多例，bean的class对象

（2）将MySpringApplicationContext构造器的所有代码封装成一个方法。

部分代码：

package com.li.spring.ioc;//.../** * @author 李 * @version 1.0 * MySpringApplicationContext 类的作用类似Spring原生的ioc容器 */public class MySpringApplicationContext {    private Class configClass;    //定义属性 BeanDefinitionMap->存放BeanDefinition对象    private ConcurrentHashMap beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap();    //构造器    public MySpringApplicationContext(Class configClass) {        beanDefinitionByScan(configClass);        System.out.println("beanDefinitionMap=" + beanDefinitionMap);    }    //该方法完成对指定包的扫描，并将Bean信息封装到BeanDefinition对象，再放入map中    public void beanDefinitionByScan(Class configClass) {        //步骤一：获取要扫描的包        //...        //步骤二：得到要扫描的包下的所有资源（类.class）        //...        //步骤三：获取全类名反射对象，并放入容器中        //...        //判断该类是否有特定注解        if (clazz.isAnnotationPresent(Component.class)) {            //如果该类使用了 @Component ,说明是spring bean            System.out.println("是一个spring bean=" + clazz + " 类名=" + className);            //-------------------新增代码----------------------            //得到 BeanName-key            //1.得到 Component 注解            Component componentAnnotation = clazz.getDeclaredAnnotation(Component.class);            //2.得到Component注解的value值            String beanName = componentAnnotation.value();            //如果没有指定，就使用类名（首字母小写）作为beanName            if ("".equals(beanName)) {                beanName = StringUtils.uncapitalize(className);            }            //将 Bean信息封装到 BeanDefinition对象-value            BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition();            beanDefinition.setClazz(clazz);            //1.获取scope            if (clazz.isAnnotationPresent(Scope.class)) {                //如果配置了Scope,就设置配置的值                Scope scopeAnnotation = clazz.getDeclaredAnnotation(Scope.class);                beanDefinition.setScope(scopeAnnotation.value());            } else {                //如果没有配置Scope，就设置默认值singleton                beanDefinition.setScope("singleton");            }            //将beanDefinition对象放入Map中            beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);            //--------------------新增代码------------------------        } else {            //如果没有使用，则说明不是spring bean            System.out.println("不是一个 spring bean=" + clazz + " 类名=" + className);        }    } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();    }}System.out.println("===========================");}}}    //编写方法，返回容器对象    public Object getBean(String name) {        return null;    }}

ps：这里使用了一个工具包

            commons-lang        commons-lang        2.6

5.为了测试，将MonsterService的@Component的value注释

6.测试类

//...public class AppMain {    public static void main(String[] args) {        MySpringApplicationContext ioc =                new MySpringApplicationContext(MySpringConfig.class);    }}

测试结果：成功扫描指定包，并将bean对象的信息放入到beanDefinitionMap中，没有指定beanId的对象以默认规则作为id。

5.实现任务阶段35.1分析

阶段3目标：初始化bean单例池，并完成getBean方法，createBean方法

5.2代码实现

1.修改自定义spring容器 MySpringApplicationContext

增加的功能：

（1）增加方法createBean()，用于通过反射创建bean对象

（2）在构造方法中，初始化单例池：如果bean是单例，就通过createBean()将其实例化，然后放入单例池。

（3）实现getBean方法：通过beanName，返回bean对象。

部分代码：

//构造器public MySpringApplicationContext(Class configClass) {    beanDefinitionByScan(configClass);    //后期封装成方法---------    Enumeration keys = beanDefinitionMap.keys();    //遍历    while (keys.hasMoreElements()) {        //得到 beanName        String beanName = keys.nextElement();        //通过beanName得到对应的 beanDefinition 对象        BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);        //判断该 bean 是单例还是多例        if ("singleton".equals(beanDefinition.getScope())) {            //将该bean实例放入到singletonObjects中            singletonObjects.put(beanName, createBean(beanDefinition));        }    }    System.out.println("singletonObjects 单例池=" + singletonObjects);    //------------    System.out.println("beanDefinitionMap=" + beanDefinitionMap);}//完成createBean(BeanDefinition)方法public Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {    //得到Bean的class对象    Class clazz = beanDefinition.getClazz();    try {        //反射创建bean实例        Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();        return instance;    } catch (InstantiationException e) {        e.printStackTrace();    } catch (IllegalAccessException e) {        e.printStackTrace();    } catch (InvocationTargetException e) {        e.printStackTrace();    } catch (NoSuchMethodException e) {        e.printStackTrace();    }    //如果反射对象失败    return null;}//编写方法，返回容器对象public Object getBean(String name) {    //传入的beanName是否在 beanDefinitionMap中存在    if (beanDefinitionMap.containsKey(name)) {//存在        //从 beanDefinitionMap中获取 beanDefinition对象        BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(name);        if ("singleton".equalsIgnoreCase(beanDefinition.getScope())) {            //如果是单例 bean，直接从单例池获取            return singletonObjects.get(name);        } else {//如果不是单例，调用createBean()，反射创建对象            return createBean(beanDefinition);        }    } else {//不存在        //抛出空指针异常        throw new NullPointerException("不存在该bean=" + name);    }}

2.测试类

//...public class AppMain {    public static void main(String[] args) {        MySpringApplicationContext ioc =                new MySpringApplicationContext(MySpringConfig.class);        //Object xxx = ioc.getBean("xxx");//抛出空指针异常        //多实例对象的获取        MonsterService monsterService = (MonsterService) ioc.getBean("monsterService");        MonsterService monsterService2 = (MonsterService) ioc.getBean("monsterService");        System.out.println("monsterService=" + monsterService);        System.out.println("monsterService2=" + monsterService2);        //单实例对象的获取        MonsterDao monsterDao = (MonsterDao) ioc.getBean("monsterDao");        MonsterDao monsterDao2 = (MonsterDao) ioc.getBean("monsterDao");        System.out.println("monsterDao=" + monsterDao);        System.out.println("monsterDao2=" + monsterDao);    }}

测试结果：在创建MySpringApplicationContext对象时，成功初始化了单例池，beanDefinitionMap。并根据beanName返回bean对象。MonsterService添加了Scope=“prototype”注解，因此每一次获取的对象都是不同的。

6.实现任务46.1分析

阶段4目标：完成依赖注入

6.2代码实现

1.自定义注解AutoWired，用于标记需要依赖注入的属性

package com.li.spring.annotation;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;/** * @author 李 * @version 1.0 */@Target({ElementType.METHOD, ElementType.FIELD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface AutoWired {    //如果为true，就完成依赖注入    boolean required() default true;}

2.为了测试，在MonsterDao，MonsterService中添加测试代码。

（1）修改MonsterDao，在该类中增加方法

（2）修改MonsterService，在该类中添加属性monsterDao，并使用AutoWired注解修饰。在方法m1()中调用属性对象的方法。

3.修改自定义spring容器 MySpringApplicationContext (部分代码)

修改方法createBean()，因为依赖注入需要在反射创建bean对象时完成。

//完成createBean(BeanDefinition)方法public Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {    //得到Bean的class对象    Class clazz = beanDefinition.getClazz();    try {        //反射创建bean实例        Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();        //todo 这里要加入依赖注入的业务逻辑        //1.遍历当前要创建对象的所有属性字段        for (Field declaredField : clazz.getDeclaredFields()) {            //2.判断字段是否有AutoWired注解            if (declaredField.isAnnotationPresent(AutoWired.class)) {                //判断是否需要自动装配                AutoWired autoWiredAnnotation =                         declaredField.getAnnotation(AutoWired.class);                if (autoWiredAnnotation.required()) {                    //3.得到字段的名称                    String name = declaredField.getName();                    //4.通过getBean()方法获取要组装的对象                    //如果name对应的对象时单例的，就到单例池去获取，如果是多例的，就反射创建并返回                    Object bean = getBean(name);                    //5.进行组装                    //暴破                    declaredField.setAccessible(true);                    declaredField.set(instance, bean);                }            }        }        return instance;    } catch (InstantiationException e) {        e.printStackTrace();    } catch (IllegalAccessException e) {        e.printStackTrace();    } catch (InvocationTargetException e) {        e.printStackTrace();    } catch (NoSuchMethodException e) {        e.printStackTrace();    }    //如果反射对象失败    return null;}

4.测试类

//...public class AppMain {    public static void main(String[] args) {        MySpringApplicationContext ioc =                new MySpringApplicationContext(MySpringConfig.class);        MonsterService monsterService = (MonsterService) ioc.getBean("monsterService");        monsterService.m1();    }}

测试结果：自动装配成功