Spring IoC 深度学习

Io回顾

IoC 是 Inversion of Control 的简写，译为“控制反转”，它不是一门技术，而是一种设计思想，是一个重要的面向对象编程法则，能够指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。

Spring 通过 IoC 容器来管理所有 Java 对象的实例化和初始化，控制对象与对象之间的依赖关系。我们将由 IoC 容器管理的 Java 对象称为 Spring Bean，它与使用关键字 new 创建的 Java 对象没有任何区别。

IoC 容器是 Spring 框架中最重要的核心组件之一，它贯穿了 Spring 从诞生到成长的整个过程。

基础知识可以参考：

IoC基础

IoC引用外部属性文件

引入context的名称空间：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

</beans>

引入jdbc的依赖：

 <!-- MySQL驱动 -->
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>8.0.30</version>
</dependency>

<!-- 数据源 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>druid</artifactId>
    <version>1.2.15</version>
</dependency>

在resources中创建jdbc的配置文件。（写一些测试数据）

jdbc.user=root
jdbc.password=atguigu
jdbc.url=jdbc:mysql://localhost:3306/ssm?serverTimezone=UTC
jdbc.driver=com.mysql.cj.jdbc.Driver

创建bean-jdbc.xml，开始测试。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
<!--    引入外部的数据源配置文件-->
    <context:property-placeholder location="classpath:jdbc.properties"></context:property-placeholder>
<!--    通过数据源的文件将数据注入bean中-->
<!--    通过${}在数据源的配置文件中进行取值-->
    <bean id="jdbcDriver" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
        <property name="url" value="${jdbc.url}"></property>
        <property name="username" value="${jdbc.user}"></property>
        <property name="password" value="${jdbc.password}"></property>
        <property name="driverClassName" value="${jdbc.driver}"></property>
    </bean>
</beans>

创建测试类进行测试。

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
    @Test
    void test7() throws SQLException {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("bean-jdbc.xml");
        DataSource bean = context.getBean(DataSource.class);
        Connection connection = bean.getConnection();
        System.out.println(connection);

    }

测试结果：

bean的作用域

单例&多例

在bean中使用scope属性设置单例和多例，使用singleton/prototype。（默认使用单例）

生命周期

bean对象创建（调用无参构造器）
给bean对象设置属性
bean的后置处理器（初始化之前）
bean对象初始化（需在配置bean时指定初始化方法）
bean的后置处理器（初始化之后）
bean对象就绪可以使用
bean对象销毁（需在配置bean时指定销毁方法）
IOC容器关闭

进行测试：

创建一个life类

public class Life {
        String name;

        //创建无参构造
        public Life() {
            System.out.println("1.创建一个空的实体类");
        }
        //初始化方法
        public void initMethod() {
            System.out.println("4.使用了初始化函数");

        }
        //销毁方法
        public void destroyMethod() {
            System.out.println("7.使用了摧毁函数");
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            System.out.println("2.给属性进行赋值");
            this.name = name;
        }

}

创建Spring的配置文件bean-life.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="life" class="com.huang.Life" init-method="initMethod" destroy-method="destroyMethod" scope="singleton">
        <property name="name" value="hfw"></property>
    </bean>
</beans>

编写测试代码

    @Test
    void test1() {
        //ApplicationContext接口没有close方法，要使用ClassPathXmlApplicationContext实现类进行CLose操作
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("bean-life.xml");
        Life life = (Life) context.getBean("life");
        System.out.println("6.获取到了完整的实体类");
        context.close();
    }

测试结果

编写后置处理器

bean的后置处理器会在生命周期的初始化前后添加额外的操作，需要实现BeanPostProcessor接口，且配置到IOC容器中，需要注意的是，bean后置处理器不是单独针对某一个bean生效，而是针对IOC容器中所有bean都会执行。（默认使用BeanPostProcessor）

在BeanPostProcessor接口中存在俩个方法，就是对应初始化前后的方法。

所以我们创建自己的后置处理器时就是去实现这两个方法。

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;

public class MyBeanProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("3.在初始化之前的后置处理器");
        return bean;
    }
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("5.在初始化之后的后置处理器");
        return bean;
    }
}

将MyBeanprocessor在bean-life.xml中进行配置。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="life" class="com.huang.Life" init-method="initMethod" destroy-method="destroyMethod" scope="singleton">
        <property name="name" value="hfw"></property>
    </bean>
    <bean id="myBeanProcessor" class="com.huang.MyBeanProcessor"></bean>
</beans>

进行测试，结果为下

FactoryBean（不是BeanFactory）

FactoryBean是Spring提供的一种整合第三方框架的常用机制。和普通的bean不同，配置一个FactoryBean类型的bean，在获取bean的时候得到的并不是class属性中配置的这个类的对象，而是getObject()方法的返回值。通过这种机制，Spring可以帮我们把复杂组件创建的详细过程和繁琐细节都屏蔽起来，只把最简洁的使用界面展示给我们。

配置factoryBean类

package com.huang.factoryBean;

import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;

public class factoryBean implements FactoryBean<User> {
    @Override
    public User getObject() throws Exception {
//可以在这类中完成实体类的操作，将具体的操作封装在该方法中
        User user = new User();
        user.setName("hfw");
        return user;
    }

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

将该类在bean-factoryBean.xml配置文件中进行配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="factoryBean" class="com.huang.factoryBean.factoryBean"></bean>
</beans>

进行测试，最终我们会发现在获取该bean时会返回User对象，完成封装。

Spring 开启自动扫描的方法

在bean.xml中配置扫描注解的配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
    http://www.springframework.org/schema/context
            http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    <!--开启组件扫描功能-->
<!--    base-package对应的就是要扫描注解的包路径-->
    <context:component-scan base-package="com.huang">

<!--        要排除的扫描注解的如路径-->
<!--        <context:exclude-filter type="annotation" expression="xxx.xxx.xxx"/>-->
<!--要排除扫描注解的类-->
        <!--<context:exclude-filter type="assignable" expression="xxx.xxx.xxx"/>-->

<!--        仅扫描的包路径-->
<!--        <context:include-filter type="annotation" expression="xxx.xxx.xxx"/>-->

<!--        仅扫描的类-->
        <!--<context:include-filter type="assignable" expression="xxx.xxx.xxx"/>-->
    </context:component-scan>
</beans

spring中的@Autowired可以使用在属性上，set方法上，构造方法上，构造方法的形参上，注解上。

如果类中只存在一个构造方法时，可以省略@Autowired。

如果在使用@Autowired的属性是接口且存在多个实现类的话，我们就需要使用@Qualifier(value="bean中对应的id")，我们可以将@Autowired当作ByType，@Resource当作ByName,如果Autowired要达到ByNam的效果就要配合@Qualifier使用。

实现全注解开发

创建配置类

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;

@org.springframework.context.annotation.Configuration
@ComponentScan
public class Configuration {
}

使用ApplicationContext的实现类AnnotationConfigApplicationContext

 @org.junit.jupiter.api.Test
    void test2() {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Configuration.class);
    }

手写IoC

Java反射回顾测试例子

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class reflectTest {
    @Test
    public void Test1() throws Exception {
        //直接通过.class获取该类的class
        Class clazz1 = User.class;
        //通过new出来的对象调用getClass方法
        Class clazz2 = new User().getClass();
        //通过class.forName获取Class对象
        Class clazz3 = Class.forName("com.huang.User");
        //创建一个实体类后续需要使用
        User user = new User();

        System.out.println("############通过反射获取构造器############");
        //通过反射获取公共的构造器
        Constructor[] constructors = clazz1.getConstructors();
        for (Constructor item : constructors
             ) {
            System.out.println(item.getName());
            //使用构造器的newInstance()创建实例
        }
//        System.out.println("############=############");
        System.out.println("############获取所有的构造器############");
        //通过反射获取私有和公有的构造器
        Constructor[] declaredConstructors = clazz1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor item : declaredConstructors
             ) {
            System.out.println(item.getName());

        }
        System.out.println("############获取类的属性############");
        Field[] fields = clazz1.getFields();
        System.out.println("因为属性全部为私有，所以打印为空");
        for (Field item : fields
             ) {
            System.out.println(item.getName());
        }
        System.out.println("############获取类的私有和公共的属性############");
        Field[] declaredFields = clazz1.getDeclaredFields();

        for (Field item : declaredFields
             ) {
            System.out.println(item.getName());
            if(item.getName().equals("name")) {
                //设置访问权限为true，这样我们才可以设置对应的属性
                item.setAccessible(true);
                item.set(user, "秃狼");
                System.out.println("设置的新值为:" + user.getName());
            }
            if(item.getName().equals("age")) {
                //设置访问权限为true，这样我们才可以设置对应的属性
                item.setAccessible(true);
                item.set(user, 21);
                System.out.println("设置的新值为:" + user.getAge());
            }
        }
        System.out.println("############获取类的方法############");
        Method[] methods = clazz1.getMethods();
        for (Method item : methods
             ) {
            System.out.println(item);
        }
        System.out.println("############获取类的私有和公共的方法############");
        Method[] declaredMethods = clazz1.getDeclaredMethods();
        for (Method item : declaredMethods
             ) {
            System.out.println(item.getName());
            if(item.getName().equals("tostring")) {
                //因为该方法是私有类型的，所以需要设置权限
                //这里使用了私有方法
                item.setAccessible(true);
                System.out.println("============");
                item.invoke(user);
                System.out.println("=============");
            }
        }
        System.out.println("############=############");
    }
}

这里的User为简单的类，可以自行创建

public class User {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public User() {

    }

    private User(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    private void tostring() {
        System.out.println("Name:" + this.name + ";" + "age:" + this.age);
    }
}

测试结果为下

开始手写IoC

手写例子

这里设置的情况为每个类最多只有可以实现的接口，IoC为单例的情况。

创建两个注释：

Bean(转载注释)

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

//设置作用域:作用在类上
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Bean {
}

rush(注入注释)

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

//设置作用域:设置为作用在属性上
@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface rush {
}

在包中创建三层架构：Dao,Service,Controller，分别创建一个接口和对应的Impl实现类。

这里的ApplicationContext就是包含一个getBean的接口，就是模仿Spring中ApplicationContext。

import com.huang.Annotation.Bean;
import com.huang.Annotation.rush;

import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.Enumeration;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class AnnotationApplicationContext implements ApplicationContext{

    private Map<Class, Object> beanFactory = new HashMap<>();
    private String rootPath;

    @Override
    public Object getBean(Class clazz) {
        return beanFactory.get(clazz);
    }

    public AnnotationApplicationContext(String basePackage) {
        /*basePackage中的路径为指定类的当前路径，
            并且要进行格式转换后获取绝对路径
        */
        String packageDirName = basePackage.replaceAll("\\.", "\\\\");
        try {
            //通过当前线程获取对应的绝对路径
            Enumeration<URL> dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                URL url = dirs.nextElement();
                /*因为获取的绝对路径中的"\"会被打印成"%",
                    需要通过Decoder将绝对路径转为UTF-8的格式*/
                String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "utf-8");
                /*获取绝对路径头路径，方便后续的拆分,
                    filePath.length() - packageDirName.length() - 1,
                        正好就取到头路径部分*/
                rootPath = filePath.substring(0, filePath.length() - packageDirName.length() - 1);
                //装载bean
                this.loadBean(new File(filePath));
                //注入属性
                this.loadRush();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void loadBean(File file) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        //进行判断插入的文件是否为文件夹
        if(file.isDirectory()) {
            //获取去子文件，如果没有就说明文件夹为空，直接返回空值
            File[] files = file.listFiles();
            if(files.length == 0 || files == null) {
                return ;
            }
             for (File child : files) {
                if(child.isDirectory()) {
                    //如果子文件还是文件夹的话，就直接使用递归调用loadBean函数
                    loadBean(child);
                } else {
                    //将子文件的绝对路径设置截取为类路径
                    String pathWithClass = child.getAbsolutePath().substring(rootPath.length());
                    //获取类的路径后，需要判断是否为.class文件再进行操作
                    if(pathWithClass.endsWith(".class")) {
                        //如果是，就再将类路径进行格式转化
                        String fullName = pathWithClass.replaceAll("\\\\", ".").
                                replace(".class", "");
                        //通过类路径获取反射
                        Class<?> aClass = Class.forName(fullName);
                        //判断该反射是否为接口的反射类，如果不是我们才进行判断类上是否有指定的注解
                        if(!aClass.isInterface()) {
                            //获取类上的注解，判断这些注解是否有指定的注解
                            Bean annotation = aClass.getAnnotation(Bean.class);
                            if(annotation != null) {
                                //instance作为beanFactory的值
                                Object instance = aClass.newInstance();
                                //如果该类存在实现的接口就用接口作为键，这里就不考虑存在多个接口了
                                if(aClass.getInterfaces().length > 0) {
                                    Class<?>[] interfaces = aClass.getInterfaces();
                                    //这里就考虑存在一个接口
                                    beanFactory.put(aClass.getInterfaces()[0], instance);
                                } else {
                                    //如果不存在就之家用本类
                                    beanFactory.put(aClass, instance);
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        } else {
            System.out.println("不是文件夹，输入有误");
            return ;
        }
    }
    private void loadRush() throws IllegalAccessException {
        //遍历map
        Set<Map.Entry<Class, Object>> entries = beanFactory.entrySet();
        for (Map.Entry<Class, Object> entry : entries) {
            //获取实体类(这里就只考虑单例)
            Object obj = entry.getValue();
            Class key = obj.getClass();
            //获取所有的属性
            Field[] declaredFields = key.getDeclaredFields();
            for (Field field : declaredFields) {
                //设置访问权限
                field.setAccessible(true);
                //判断该属性是否有对应的注解
                rush annotation = field.getAnnotation(rush.class);
                if(annotation != null) {
                    //就对实体类的属性进行赋值
                    field.set(obj, beanFactory.get(field.getType()));
                    //完成注入
                }
            }
        }
    }
}

在代码中 String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "utf-8")的作用是格式化路径，如果不加将会出现下面的情况。（/被%替代）

测试代码

//要到对自己写的包
import com.huang.ApplicationContext.AnnotationApplicationContext;
import com.huang.ApplicationContext.ApplicationContext;
import com.huang.Controller.UserController;

public class TestUser {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationApplicationContext("com.huang");
        UserController userController = (UserController) context.getBean(UserController.class);
        userController.run();
    }
}

测试结果为下: