---

前言

在最早开始接触到spring里面的FactoryBean的时候，看过源码，也知道怎么使用，但是当年的我，知识匮乏，完全不理解他的使用场景，更是对他的底层实现，半知半解，看完这篇会对FactoryBean的实现有个清晰的认识

---

目标

在结合 Spring 框架下，我们使用的 MyBatis 框架中，仅仅是定义一个接口，然后通过 xml 或者注解配置的方式完成对数据库执行 CRUD 操作，那么在实现这样的 ORM 框架中，Spring是怎么把一个数据库操作的 Bean 对象交给 Spring 管理的呢。

那么这一过程最核心待解决的问题，就是需要完成把复杂对象且以代理方式动态变化的对象，注册到 Spring 容器中。而为了满足这样的一个扩展组件开发的需求，就需要我们在现有手写的 Spring 框架中，添加这一能力

1、添加FactoryBean

2、添加对象的作用域(单例、原型)

设计

Srping在提供了FactoryBean（能让使用者定义复杂的 Bean 对象）功能后，就提供了谁家的框架都可以在此标准上完成自己服务的接入。

如MyBatis 就是实现了一个 MapperFactoryBean 类，在 getObject 方法中提供 SqlSession 对执行 CRUD 方法的操作

现整体设计结构如下图：

绿色部分为本次新增内容

1、整个的实现过程包括了两部分，一个解决单例还是原型对象**，另外一个处理 FactoryBean 类型对象创建过程**中关于获取具体调用对象的 getObject 操作。

2、SCOPE_SINGLETON、SCOPE_PROTOTYPE，对象类型的创建获取方式，主要区分在于 AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean 创建完成对象后是否放入到内存中，如果不放入则每次获取都会重新创建。

3、createBean 执行对象创建、属性填充、依赖加载、前置后置处理、初始化等操作后，就要开始做执行判断整个对象是否是一个 FactoryBean 对象，如果是这样的对象，就需要再继续执行获取 FactoryBean 具体对象中的 getObject 对象了。整个 getBean 过程中都会新增一个单例类型的判断factory.isSingleton()，用于决定是否使用内存存放对象信息

---

项目结构

1、以上整个类关系图展示的就是添加 Bean 的实例化是单例还是原型模式以及 FactoryBean 的实现。

2、其实整个实现的过程并不复杂，只是在现有的 AbstractAutowireCapableBeanFactory 类以及继承的抽象类 AbstractBeanFactory 中进行扩展。

3、不过这次我们把 AbstractBeanFactory 继承的 DefaultSingletonBeanRegistry 类，中间加了一层 FactoryBeanRegistrySupport，这个类在 Spring 框架中主要是处理关于 FactoryBean 注册的支撑操作。

---

一、实现

1、Bean的作用范围定义和xml解析

public class BeanDefinition {

    String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;

    String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;

    private Class beanClass;

    private PropertyValues propertyValues;

    private String initMethodName;

    private String destroyMethodName;

    private String scope = SCOPE_SINGLETON;

    private boolean singleton = true;

    private boolean prototype = false;
    
    //在xml注册Bean定义时，通过scope字段来判断是单例还是原型
    public void setScope(String scope) {
        this.scope = scope;
        this.singleton = SCOPE_SINGLETON.equals(scope);
        this.prototype = SCOPE_PROTOTYPE.equals(scope);
    }
    
    // ...get/set
}

在BeanDefinition中，新增单例、原型变量，用于在xml解析注册时，填充到属性中

public class XmlBeanDefinitionReader extends AbstractBeanDefinitionReader {

    protected void doLoadBeanDefinitions(InputStream inputStream) throws ClassNotFoundException {
      
        for (int i = 0; i < childNodes.getLength(); i++) {
            // 判断元素
            if (!(childNodes.item(i) instanceof Element)) continue;
            // 判断对象
            if (!"bean".equals(childNodes.item(i).getNodeName())) continue;

            // 解析标签
            Element bean = (Element) childNodes.item(i);
            String id = bean.getAttribute("id");
            String name = bean.getAttribute("name");
            String className = bean.getAttribute("class");
            String initMethod = bean.getAttribute("init-method");
            String destroyMethodName = bean.getAttribute("destroy-method");
            String beanScope = bean.getAttribute("scope");

            // 获取 Class，方便获取类中的名称
            Class<?> clazz = Class.forName(className);
            // 优先级 id > name
            String beanName = StrUtil.isNotEmpty(id) ? id : name;
            if (StrUtil.isEmpty(beanName)) {
                beanName = StrUtil.lowerFirst(clazz.getSimpleName());
            }

            // 定义Bean
            BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(clazz);
            beanDefinition.setInitMethodName(initMethod);
            beanDefinition.setDestroyMethodName(destroyMethodName);

            if (StrUtil.isNotEmpty(beanScope)) {
                beanDefinition.setScope(beanScope);
            }
            
            // ...
            
            // 注册 BeanDefinition
            getRegistry().registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition);
        }
    }

}

在解析 XML 处理类 XmlBeanDefinitionReader 中，新增加了关于 Bean 对象配置中 scope 的解析，并把这个属性信息填充到 Bean 定义中。beanDefinition.setScope(beanScope)

---

2、创建和修改对象时候判断单例和原型模式

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {

    private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

    @Override
    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object[] args) throws BeansException {
        Object bean = null;
        try {
            bean = createBeanInstance(beanDefinition, beanName, args);
            // 给 Bean 填充属性
            applyPropertyValues(beanName, bean, beanDefinition);
            // 执行 Bean 的初始化方法和 BeanPostProcessor 的前置和后置处理方法
            bean = initializeBean(beanName, bean, beanDefinition);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);
        }

        // 注册实现了 DisposableBean 接口的 Bean 对象
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, beanDefinition);

        // 判断 SCOPE_SINGLETON、SCOPE_PROTOTYPE
        if (beanDefinition.isSingleton()) {
            addSingleton(beanName, bean);
        }
        return bean;
    }

    protected void registerDisposableBeanIfNecessary(String beanName, Object bean, BeanDefinition beanDefinition) {
        // 非 Singleton 类型的 Bean 不执行销毁方法
        if (!beanDefinition.isSingleton()) return;

        if (bean instanceof DisposableBean || StrUtil.isNotEmpty(beanDefinition.getDestroyMethodName())) {
            registerDisposableBean(beanName, new DisposableBeanAdapter(bean, beanName, beanDefinition));
        }
    }
    
    // ... 其他功能
}

单例模式和原型模式的区别就在于是否存放到内存中，如果是原型模式那么就不会存放到内存中，每次获取都重新创建对象，另外非 Singleton 类型的 Bean 不需要执行销毁方法。

所以这里的代码会有两处修改，一处是 createBean 中判断是否添加到 addSingleton(beanName, bean);，另外一处是 registerDisposableBeanIfNecessary 销毁注册中的判断 if (!beanDefinition.isSingleton()) return;

---

3、定义 FactoryBean 接口

public interface FactoryBean<T> {

	// 获取对象
    T getObject() throws Exception;
	// 对象类型
    Class<?> getObjectType();
	// 是否为单例
    boolean isSingleton();

}

FactoryBean 中需要提供3个方法，获取对象、对象类型，以及是否是单例对象，如果是单例对象依然会被放到内存中。

---

4、实现一个 FactoryBean 注册服务

public abstract class FactoryBeanRegistrySupport extends DefaultSingletonBeanRegistry {

    /**
     * FactoryBean创建的单例对象缓存:FactoryBean名称——>对象
     */
    private final Map<String, Object> factoryBeanObjectCache = new ConcurrentHashMap<String, Object>();


    // 获取缓存对象
    protected Object getCachedObjectForFactoryBean(String beanName) {
        Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
        return (object != NULL_OBJECT ? object : null);

    }

    // 获取对象
    private Object doGetObjectFromFactoryBean(final FactoryBean factory, final String beanName) {
        try {
            return factory.getObject();
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("FactoryBean threw exception on object[" + beanName + "] creation", e);
        }
    }

    // 从工厂Bean中获取对象
    protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean factory, String beanName) {
        if (factory.isSingleton()) {
            Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
            if (object == null) {
                object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
                this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, (object != null ? object : NULL_OBJECT));
            }
            return (object != NULL_OBJECT ? object : null);
        }else{
            return doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
        }
    }

}

1、FactoryBeanRegistrySupport 类主要处理的就是关于 FactoryBean 此类对象的注册操作，之所以放到这样一个单独的类里，就是希望做到不同领域模块下只负责各自需要完成的功能，避免因为扩展导致类膨胀到难以维护。

2、同样这里也定义了缓存操作 factoryBeanObjectCache，用于存放单例类型的对象，避免重复创建。在日常使用用，基本也都是创建的单例对象

3、doGetObjectFromFactoryBean 是具体的获取 FactoryBean#getObject() 方法，因为既有缓存的处理也有对象的获取，所以额外提供了 getObjectFromFactoryBean 进行逻辑包装，这部分的操作方式是不和你日常做的业务逻辑开发非常相似。从Redis取数据，如果为空就从数据库获取并写入Redis

---

5、扩展 AbstractBeanFactory 创建对象逻辑

public abstract class AbstractBeanFactory extends FactoryBeanRegistrySupport implements ConfigurableBeanFactory {

    protected <T> T doGetBean(final String name, final Object[] args) {
        Object sharedInstance = getSingleton(name);
        if (sharedInstance != null) {
            // 如果是 FactoryBean，则需要调用 FactoryBean#getObject
            return (T) getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name);
        }

        BeanDefinition beanDefinition = getBeanDefinition(name);
        Object bean = createBean(name, beanDefinition, args);
        return (T) getObjectForBeanInstance(bean, name);
    }  
   
    private Object getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String beanName) {
        if (!(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
            return beanInstance;
        }

        Object object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);

        if (object == null) {
            FactoryBean<?> factoryBean = (FactoryBean<?>) beanInstance;
            object = getObjectFromFactoryBean(factoryBean, beanName);
        }

        return object;
    }
        
    // ...
}

1、首先这里把 AbstractBeanFactory 原来继承的 DefaultSingletonBeanRegistry，修改为继承 FactoryBeanRegistrySupport。因为需要扩展出创建 FactoryBean 对象的能力，所以这就想一个链条服务上，截出一个段来处理额外的服务，并把链条再链接上。

2、此处新增加的功能主要是在 doGetBean 方法中，添加了调用 (T) getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name) 对获取 FactoryBean 的操作。

3、在 getObjectForBeanInstance 方法中做具体的 instanceof 判断，另外还会从 FactoryBean 的缓存中获取对象，如果不存在则调用 FactoryBeanRegistrySupport#getObjectFromFactoryBean，执行具体的操作。

---

二、测试

1、事先准备

public interface IUserDao {
    String queryUserName(String uId);
}

定义一个 IUserDao 接口，之所这样做是为了通过 FactoryBean 做一个自定义对象的代理操作。

public class UserService {

    private String uId;
    private String company;
    private String location;
    private IUserDao userDao;

    public String queryUserInfo() {
        return userDao.queryUserName(uId) + "," + company + "," + location;
    }

    // ...get/set
}

在 UserService 新修改了一个原有 UserDao 属性为 IUserDao，后面我们会给这个属性注入代理对象。

---

2、定义 FactoryBean 对象

public class ProxyBeanFactory implements FactoryBean<IUserDao> {

    @Override
    public IUserDao getObject() throws Exception {
        InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
                hashMap.put("10001", "ljc");
                hashMap.put("10002", "yaya");
                hashMap.put("10003", "zz");
                return "你被代理了"+method.getName()+":"+hashMap.get(args[0].toString());
            }
        };
        return (IUserDao) Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),new Class[]{IUserDao.class},handler);
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return IUserDao.class;
    }

    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return true;
    }
}

1、这是一个实现接口 FactoryBean 的代理类 ProxyBeanFactory 名称，主要是模拟了 UserDao 的原有功能，类似于 MyBatis 框架中的代理操作。

2、getObject() 中提供的就是一个 InvocationHandler 的代理对象，当有方法调用的时候，则执行代理对象的功能。

---

3、配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans>

    <bean id="userService" class="springframework.test.bean.UserService" scope="propertype">
        <property name="uId" value="10001"/>
        <property name="company" value="腾讯"/>
        <property name="location" value="深圳"/>
        <property name="userDao" ref="proxyUserDao"/>
    </bean>

    <bean id="proxyUserDao" class="springframework.test.bean.ProxyBeanFactory"/>

</beans>

在配置文件中，我们把 proxyUserDao 这个代理对象，注入到 userService 的 userDao 中。

把userService设置成了原型，方便后续测试

---

4、单元测试(单例&原型)

@Test
public void test_prototype() {
    // 1.初始化 BeanFactory
    ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring.xml");
    applicationContext.registerShutdownHook();   

    // 2. 获取Bean对象调用方法
    UserService userService01 = applicationContext.getBean("userService", UserService.class);
    UserService userService02 = applicationContext.getBean("userService", UserService.class);
    
    // 3. 配置 scope="prototype/singleton"
    System.out.println(userService01);
    System.out.println(userService02);   
}

在 spring.xml 配置文件中，设置了 scope=“prototype” 这样就每次获取到的对象都应该是一个新的对象。

测试结果

可以看到是2个不同的对象

---

5、单元测试(代理对象)

@Test
    public void test_factory_bean() {
        // 1.初始化 BeanFactory
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring.xml");
        applicationContext.registerShutdownHook();

        // 2. 调用代理方法
        UserService userService = applicationContext.getBean("userService", UserService.class);
        System.out.println("测试结果：" + userService.queryUserInfo());

        System.out.println();

        IUserDao userDao = applicationContext.getBean("proxyUserDao", IUserDao.class);
        System.out.println("测试结果："+ userDao.queryUserName("10002"));
    }

关于 FactoryBean 的调用并没有太多不一样，因为所有的不同都已经被 spring.xml 配置进去了。当然你可以直接调用 spring.xml 配置的对象springframework.test.bean.ProxyBeanFactory

测试结果

测试结果：你被代理了queryUserName:ljc, 公司：腾讯, 地点深圳

测试结果：你被代理了queryUserName:yaya

Process finished with exit code 0

从测试结果来看，我们的代理类 ProxyBeanFactory 已经完美替换掉了 UserDao 的功能。

虽然看上去这一点实现并不复杂，甚至有点简单。但就是这样一点点核心内容的设计了，解决了所有需要和 Spring 结合的其他框架交互链接问题

总结

1、手写spring到现在，发现前期各种抽象、各种接口疯狂添加，各种不明所以，但是到了现在去完善后续功能时，发现好像没那么难了，反而觉得深入理解后，添加新功能，变的很简单，只需要在涉及的相关范围进行相应的服务实现扩展即可。

2、仔细阅读完关于 FactoryBean 的实现以及测试过程的使用，以后再需要使用 FactoryBean 开发相应的组件时候，一定会非常清楚它是如何创建自己的复杂 Bean 对象以及在什么时候初始化和调用的。遇到问题也可以快速的排查、定位和解决。