手写IOC容器

仿写IOC容器前提，首先得了解IOC容器执行原理，如果对IOC容器没有做深入了解，可点击下方链接进行学习。

IOC执行原理：https://blog.csdn.net/qq_42477665/article/details/119085286?spm=1001.2014.3001.5502

IOC容器执行流程

编写流程如下：

编写IOC容器所设计的核心类如下表

MyAnnotationConfigApplicationContext

package com.zmy.example.custom;


import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class MyAnnotationConfigApplicationContext {

    /**
     * Bean容器
     */
    private Map<String, Object> beanMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * BeanName集合
     */
    private List<String> beanNames = new ArrayList<>();

   public MyAnnotationConfigApplicationContext(String basePack){
       //遍历包，找到目标类(原材料)
       Set<BeanDefinition> beanDefinitions = findBeanDefinitions(basePack);
       //根据原材料创建bean
       createBean(beanDefinitions);
       //自动装载
       autowiredBean(beanDefinitions);
   }

    /**
     * 将class类封装成BeanDefinition
     * 格式：name->beanName  class->class类
     * @param basePack
     * @return BeanDefinition集合
     */
   public Set<BeanDefinition> findBeanDefinitions(String basePack){
       //获取basePack包下所有的class类
       Set<Class<?>> classes = MyTools.getClasses(basePack);
       Iterator<Class<?>> iterator = classes.iterator();
       Set<BeanDefinition> beanDefinitions = new HashSet<>();
       //遍历所有的class类
       while (iterator.hasNext()){
           //遍历这些类，找到添加了Component注解的类
           Class<?> aClass = iterator.next();
           Component component = aClass.getAnnotation(Component.class);
           //如果使用了Component注解，那么可能存在注解value值不为空
           if (component != null){
               String beanName;
               if (component.value() != null && !"".equals(component.value())){
                   beanName = component.value();
               }else {
                   //获取类名首字母小写
                   String className = aClass.getName().replaceAll(aClass.getPackage().getName() + ".", "");
                   beanName = className.substring(0, 1).toLowerCase()+className.substring(1);
               }
               //封装成BeanDefinition对象
                beanDefinitions.add(new BeanDefinition(beanName, aClass));
           }
       }
       return beanDefinitions;
   }

    /**
     * 实例化对象并填充属性
     * @param beanDefinitions
     */
    public void createBean(Set<BeanDefinition> beanDefinitions){
        Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
        //遍历beanDefinitions集合
        while (iterator.hasNext()){
            //获取BeanDefinition
            BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
            Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
            String beanName = beanDefinition.getBeanName();

            try {
                //通过反射实例化对象
                Object object = clazz.newInstance();
                //遍历object对象所有的属性，寻找使用Value注解的属性并填充属性值
                Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
                for (Field declaredField : fields) {
                    //判断是否使用Value注解，使用则给属性进行填充值
                    Value valueAnnotation = declaredField.getAnnotation(Value.class);
                    if(valueAnnotation!=null){
                        String value = valueAnnotation.value();
                        String fieldName = declaredField.getName();
                        String methodName = "set"+fieldName.substring(0, 1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);

                        Method method = clazz.getMethod(methodName,declaredField.getType());
                        //完成数据类型转换
                        Object val = null;
                        switch (declaredField.getType().getName()){
                            case "int":
                                val = Integer.parseInt(value);
                                break;
                            case "java.lang.Integer":
                                val = Integer.parseInt(value);
                                break;
                            case "java.lang.String":
                                val = value;
                                break;
                            case "java.lang.Float":
                                val = Float.parseFloat(value);
                                break;
                        }
                        //给属性进行填充值
                        method.invoke(object, val);
                    }
                    beanMap.put(beanName, object);
                }

            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvocationTargetException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 自动装配填充
     * @param beanDefinitions
     */
    private void autowiredBean(Set<BeanDefinition> beanDefinitions){
        Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
            String beanName = beanDefinition.getBeanName();
            Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
            //遍历clazz类所有的字段属性，寻找使用了Autowired与Qualifier注解的属性，并填充属性值
            Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
            for (Field field : declaredFields) {
                //判断是否使用了Autowired与Qualifier注解
                Autowired autowired = field.getAnnotation(Autowired.class);
                if (autowired != null){
                    try {

                        Qualifier qualifier = field.getAnnotation(Qualifier.class);
                        Object val = null;
                        if (qualifier != null){
                            //beanName
                            String name = qualifier.value();
                            //从Bean容器中获取bean对象
                            val = beanMap.get(name);

                        }else {
                            val = beanMap.get(field.getName());
                        }
                        //属性名称
                        String fieldName = field.getName();
                        //方法名称
                        String methodName = "set"+fieldName.substring(0,1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
                        Object object = beanMap.get(beanName);
                        Method method = clazz.getMethod(methodName, field.getType());
                        //进行属性填充
                        method.invoke(object,val);

                    } catch (NoSuchMethodException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (InvocationTargetException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (IllegalAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

            }
        }
    }
    public Object getBean(String beanName){
        return beanMap.get(beanName);
    }

    public String[] getBeanDefinitionNames(){
        return beanNames.toArray(new String[0]);
    }

    public Integer getBeanDefinitionCount(){
        return beanNames.size();
    }
}

MyTools

package com.zmy.example.custom;


import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.IOException;
import java.net.JarURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
import java.util.jar.JarEntry;
import java.util.jar.JarFile;

public class MyTools {

    public static Set<Class<?>> getClasses(String pack) {

        // 第一个class类的集合
        Set<Class<?>> classes = new LinkedHashSet<Class<?>>();
        // 是否循环迭代
        boolean recursive = true;
        // 获取包的名字 并进行替换
        String packageName = pack;
        String packageDirName = packageName.replace('.', '/');
        // 定义一个枚举的集合 并进行循环来处理这个目录下的things
        Enumeration<URL> dirs;
        try {
            dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
            // 循环迭代下去
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                // 获取下一个元素
                URL url = dirs.nextElement();
                // 得到协议的名称
                String protocol = url.getProtocol();
                // 如果是以文件的形式保存在服务器上
                if ("file".equals(protocol)) {
                    // 获取包的物理路径
                    String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "UTF-8");
                    // 以文件的方式扫描整个包下的文件 并添加到集合中
                    findClassesInPackageByFile(packageName, filePath, recursive, classes);
                } else if ("jar".equals(protocol)) {
                    // 如果是jar包文件
                    // 定义一个JarFile
                    System.out.println("jar类型的扫描");
                    JarFile jar;
                    try {
                        // 获取jar
                        jar = ((JarURLConnection) url.openConnection()).getJarFile();
                        // 从此jar包 得到一个枚举类
                        Enumeration<JarEntry> entries = jar.entries();
                        findClassesInPackageByJar(packageName, entries, packageDirName, recursive, classes);
                    } catch (IOException e) {
                        // log.error("在扫描用户定义视图时从jar包获取文件出错");
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return classes;
    }

    private static void findClassesInPackageByJar(String packageName, Enumeration<JarEntry> entries, String packageDirName, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
        // 同样的进行循环迭代
        while (entries.hasMoreElements()) {
            // 获取jar里的一个实体 可以是目录 和一些jar包里的其他文件 如META-INF等文件
            JarEntry entry = entries.nextElement();
            String name = entry.getName();
            // 如果是以/开头的
            if (name.charAt(0) == '/') {
                // 获取后面的字符串
                name = name.substring(1);
            }
            // 如果前半部分和定义的包名相同
            if (name.startsWith(packageDirName)) {
                int idx = name.lastIndexOf('/');
                // 如果以"/"结尾 是一个包
                if (idx != -1) {
                    // 获取包名 把"/"替换成"."
                    packageName = name.substring(0, idx).replace('/', '.');
                }
                // 如果可以迭代下去 并且是一个包
                if ((idx != -1) || recursive) {
                    // 如果是一个.class文件 而且不是目录
                    if (name.endsWith(".class") && !entry.isDirectory()) {
                        // 去掉后面的".class" 获取真正的类名
                        String className = name.substring(packageName.length() + 1, name.length() - 6);
                        try {
                            // 添加到classes
                            classes.add(Class.forName(packageName + '.' + className));
                        } catch (ClassNotFoundException e) {
                            // .error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    private static void findClassesInPackageByFile(String packageName, String packagePath, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
        // 获取此包的目录 建立一个File
        File dir = new File(packagePath);
        // 如果不存在或者 也不是目录就直接返回
        if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
            // log.warn("用户定义包名 " + packageName + " 下没有任何文件");
            return;
        }
        // 如果存在 就获取包下的所有文件 包括目录
        File[] dirfiles = dir.listFiles(new FileFilter() {
            // 自定义过滤规则 如果可以循环(包含子目录) 或则是以.class结尾的文件(编译好的java类文件)
            @Override
            public boolean accept(File file) {
                return (recursive && file.isDirectory()) || (file.getName().endsWith(".class"));
            }
        });
        // 循环所有文件
        for (File file : dirfiles) {
            // 如果是目录 则继续扫描
            if (file.isDirectory()) {
                findClassesInPackageByFile(packageName + "." + file.getName(), file.getAbsolutePath(), recursive, classes);
            } else {
                // 如果是java类文件 去掉后面的.class 只留下类名
                String className = file.getName().substring(0, file.getName().length() - 6);
                try {
                    // 添加到集合中去
                    // classes.add(Class.forName(packageName + '.' +
                    // className));
                    // 这里用forName有一些不好，会触发static方法，没有使用classLoader的load干净
                    classes.add(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(packageName + '.' + className));
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // log.error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

BeanDefinition

package com.zmy.example.custom;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data
@AllArgsConstructor
public class BeanDefinition {
    private String beanName;
    private Class beanClass;
}

Component

package com.zmy.example.custom;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Component {

    String value() default "";
}

Value

package com.zmy.example.custom;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Value {
    String value() default "";
}

Autowired

package com.zmy.example.custom;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
}

Qualifier

package com.zmy.example.custom;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Qualifier {
    String value() default "";
}