10. Spring IOC 底层原理

Spring IOC 底层原理

如何通过 IOC 容器来创建对象：

创建 Maven 工程，在 pom.xml 中添加 Spring 框架相关的依赖；
新建实体类；
在 resources 目录下创建配置文件，可以自定义文件名，比如：spring-ioc.xml；
在 spring.xml 中配置 bean 标签，IOC 容器通过加载 bean 标签来创建对象；
调用 API 获取 IOC 创建的对象；

创建 Student 实体类

package com.trainingl.entity;public class Student {private Integer id;private String name;private Double score;public Student(){}public Student(Integer id, String name, Double score) {this.id = id;this.name = name;this.score = score;}public Integer getId() {return id;}public void setId(Integer id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Double getScore() {return score;}public void setScore(Double score) {this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"id=" + id +", name='" + name + '\'' +", score=" + score +'}';}
}

spring.xml 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"xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.2.xsdhttp://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.3.xsd
"><bean id="student" class="com.trainingl.entity.Student"><property name="id" value="1"></property><property name="name" value="小明"></property><property name="score" value="90"></property></bean><bean id="student1" class="com.trainingl.entity.Student"><property name="id" value="2"></property><property name="name" value="小张"></property><property name="score" value="95"></property></bean></beans>

获取 IOC 创建的对象

package com.trainingl.test;import com.trainingl.entity.Student;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;public class Main {public static void main(String[] args) {//1.加载spring.xml配置文件ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");//2.通过运行时类来获取对象Student stu = (Student)applicationContext.getBean("student");System.out.println(stu);}
}

以上是 Spring 通过 IoC 容器创建和获取对象的步骤，之前也介绍过 SpringIoC 的底层实现原理，即：先通过 XML 解析来加载 spring.xml 配置文件，然后使用反射机制调用无参构造函数动态创建对象，并调用 setter 方法完成对象属性的赋值，最后将创建好的对象放在一个类似于 HashMap 的容器里，调用 getBean 方法获取对象时，相当于 map.get(id) 返回一个对象。

很多初学者可能对以上底层的描述也似懂非懂，Spring 底层如何实现、具体使用了哪些技术也全然不知。现在通过 XML解析和反射机制，剖析实现 Spring IoC 的底层处理机制。

第一步：创建 ApplicationContext 接口

package com.trainingl.ioc;public interface ApplicationContext {public Object getBean(String id);
}

第二步：创建 ApplicationContext 接口的实现类 ClassPathXmlApplicationContext

Spring IoC容器的底层实现分两步走，用到的技术如下：

XML 解析：读取 spring.xml，获取 <bean> 标签的配置信息(id，全类名，属性名，属性值等)；
反射机制：根据获得的配置信息，通过反射动态地创建对象；

package com.trainingl.ioc;import com.trainingl.entity.Bean;
import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.*;public class ClassPathXmlApplicationContext implements ApplicationContext {private Map<String,Object> ioc = new HashMap();//传入文件路径，构建IOC容器public ClassPathXmlApplicationContext(String xmlPath){try {//1.通过xml解析读取spring.xml中的配置信息List<Bean> beans = parseXML(xmlPath);//2.根据这些配置信息通过反射机制创建对象createObject(beans);} catch (DocumentException e) {e.printStackTrace();}}public Object getBean(String id) {return ioc.get(id);}
}

定义类成员方法，解析 xml 文件读取 spring.xml 中的配置信息，并封装到实体类里面

package com.trainingl.entity;import lombok.Data;import java.util.List;
import java.util.Map;
@Data
public class Bean {private String id;private String classPath;private List<Map<String,String>> property;
}

private List<Bean> parseXML(String path) throws DocumentException {SAXReader saxReader = new SAXReader();Document document = saxReader.read("src/main/resources/"+path);//获取根节点Element rootElement = document.getRootElement(); //获取到<beans>//遍历根节点Iterator<Element> iterator1 = rootElement.elementIterator();List<Bean> beans = new ArrayList<Bean>();while (iterator1.hasNext()){Bean bean = new Bean();Element node = iterator1.next(); //获取到<bean>String id = node.attributeValue("id");bean.setId(id);String aClass = node.attributeValue("class");bean.setClassPath(aClass);//迭代属性Iterator<Element> iterator2 = node.elementIterator();List<Map<String,String>> propertyList = new ArrayList<Map<String, String>>();while (iterator2.hasNext()){Element property = iterator2.next();Map<String,String> map = new HashMap<String, String>();String name = property.attributeValue("name");String value = property.attributeValue("value");map.put("name",name);map.put("value",value);propertyList.add(map);}bean.setProperty(propertyList);beans.add(bean);}return beans;
}

根据 XML 实体类的配置信息，通过反射机制创建对象，并完成对象的属性赋值操作

public void createObject(List<Bean> beans){try{//通过反射机制创建对象Iterator<Bean> iterator = beans.iterator();while (iterator.hasNext()){Bean bean = iterator.next();//获取创建对象的全类名String className = bean.getClassPath();Class clazz = Class.forName(className);Object obj = clazz.getConstructor(null).newInstance(null);//遍历对象的属性值，调用set方法赋值List<Map<String,String>> properties = bean.getProperty();int i = 1;for (Map<String,String> property:properties) {//调用set方法完成属性赋值操作setProperty(obj,property,clazz);}ioc.put(bean.getId(),obj);}}catch (ClassNotFoundException e){e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();} catch (InstantiationException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchMethodException e) {e.printStackTrace();} catch (InvocationTargetException e) {e.printStackTrace();}
}

public void setProperty(Object object,Map<String,String> map,Class clazz){try {String name = map.get("name");String value = map.get("value");//获取方法名String methodName = "set" + name.substring(0,1).toUpperCase() + name.substring(1);//通过反射获取方法Field declaredField = clazz.getDeclaredField(name);Method method = clazz.getMethod(methodName, declaredField.getType());//值的类型转换Object val = null;String s = declaredField.getType().getName();if ("java.lang.Integer".equals(s)) {val = Integer.parseInt(value);} else if ("java.lang.Double".equals(s)) {val = Double.parseDouble(value);} else if ("java.lang.String".equals(s)) {val = value;}//调用setter赋值method.invoke(object,val);} catch (NoSuchFieldException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchMethodException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();} catch (InvocationTargetException e) {e.printStackTrace();}
}

第三步：编写测试类 Test，测试 Spring IoC 底层实现类是否可用；

package com.trainingl.test;import com.trainingl.entity.Student;
import com.trainingl.ioc.ApplicationContext;
import com.trainingl.ioc.ClassPathXmlApplicationContext;public class Test {public static void main(String[] args) {ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");Student student = (Student)applicationContext.getBean("student");System.out.println(student);}
}

控制台的打印结果如下：

至此，Spring IoC底层代码实现解读完毕。现在才发现自己写一个框架真的很复杂，尤其是涉及到 JavaSE 一些关键技术，都必须牢固掌握(集合框架、XML解析、反射机制等)。

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