自己动手开发IOC容器

前两天写简历。写了一句：精通Spring IoC容器。怎么个精通法？还是自己动手写个IOC容器吧。

什么是IoC（Inversion of Control）？什么是DI（Dependency Injection）？不多解释。自己Google！希望你先明白几个概念，该文章不做这方面的阐述，重点关注怎样实现。我将用简要的语言从需求，设计，代码三方面来描写叙述一个简单的IoC容器，来说明IoC容器是怎样帮我们创建类的实例、怎样实现依赖注入。最后会奉上一个完整的IoC容器实例。

一、需求，实现一个IoC容器

1、需求描写叙述：

2、图中一些概念：

（1）服务元数据：一种是我们的编译好的类文件。即.class文件。还有一种是xml文件。你能够理解为spring的注解和xml两种配置bean的方式。

（2）服务定义信息：由元数据转换来的信息。即读取bean中的注解或xml文件，获取到的对象描写叙述信息。

（3）服务提供者：对象的实例。你能够理解为Spring中Bean的实例。

（4）服务定义信息存储区：保存服务定义信息的地方；

（5）服务提供者实例缓存区：保存服务提供者的地方。

3、流程描写叙述：

（1）创建容器：初始化容器。实质是初始化容器内部的工厂。然后读取元数据。转化为服务定义信息，保存到服务定义信息存储区。

（2）调用服务提供者A的方法：获取该服务提供者A的服务定义信息，推断是否有缓存，假设有，直接调用缓存中的A。假设没有，据此实例化A，放入缓存。若发现A依赖其它服务提供者B，则查找缓存，假设有。将缓存中的B注入A。否则实例化B，注入到A中，同一时候放入缓存。以此类推。

（3）上面两个是核心流程，在此基础上，扩展了几个流程：

1）获取全部服务提供者定义信息。

2）获取全部服务提供者实例。

3）获取某个服务提供者实例；

4）热载入新的服务提供者。

二、设计。依据需求，以面向对象为基础。融合几种设计模式来勾勒IOC容器。

注：因为源代码较多，会占非常大篇幅。所以仅仅给出了部分核心代码实现，全部代码见我的CSDN CODE，见文章末尾的说明。

1、UML。类图

2、设计说明

从类图能够看出，严格依照面向接口的方式编程，松耦合的设计保证了可扩展性和灵活性。

我定义了一套实现IOC容器的规范，这套规范的直接表现就是一组接口及其关系。有没有一点J2EE的感觉。然后，我给出了各个接口的一个默认实现，也就是给出了一个容器的默认实现。其它开发人员既能够所有我的默认实现或所有使用自己定义实现，也能够部分组件使用默认实现。部分组件实现自己定义实现。

3、介绍接口与默认实现。即扩展点。

（1）Container接口及默认实现

核心代码：

import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/22
 * @Description :容器的核心接口
 */

public interface IContainer{

    //获取容器的某个服务提供者实例
    public Object getBean(String name);

    //依据服务提供者名称，服务名称，參数来获取容器提供的服务
    //由三者确定一个唯一的服务。

public Object getService(String beanName,String serviceName,Object... args);

    //获取容器全部服务描写叙述信息
    public IDataContext getBeanDefinitionContext();

    //获取容器中某个服务提供者的描写叙述信息
    public BeanEntity getBeanDefinition(String name);

    //获取容器中全部服务提供者实例的缓存
    public IDataContext getBeanCacheContext();

    //热载入新的服务提供者
    public void initContainerService(String resource);

}

说明：Container採用外观模式。充当Factory的外观层。Container能够自己定义实现，这是扩展点一。

并且使用了工厂模式和策略模式实现容器内部详细工厂的动态载入。

（2）Factory接口与默认实现

核心代码：

import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;
import com.tgb.handler.HandlerDecorator;

import java.io.Serializable;

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/22
 * @Description : 抽象的服务工厂。定义处理服务的算法骨架，详细由其子类实现。
 */

//使用模板方法模式定义算法的骨架。详细实现有对应的子类去做。
public abstract class AbstractBeanFactory implements IBeanFactory, Serializable {

    //----------组件初始化----------begin-----

    protected IDataContext beanDefinitionContext;//服务描写叙述信息的存储区
    protected IDataContext beanCacheContext; //服务提供者实例的缓存区
    protected HandlerDecorator handlerDecorator;//转换器（元数据到服务描写叙述信息）

    //设置服务描写叙述信息的存储区
    public abstract void setBeanDefinitionContext(String beanDefinitionContextName, String resource);

    //设置服务提供者实例的缓存区
    public abstract void setBeanCacheContext(String beanCacheContextName);

    //设置转换器（元数据到服务描写叙述信息）
    public abstract void setHandler(String defaultHandler, String handlerName);

    @Override
    //模板方法
    //注冊服务组件。初始化服务描写叙述信息
    public final void registerBeanDefinition(String resource, String cacheContext, String definitionContext, String defaultHandler, String customHandler) {

        this.setHandler(defaultHandler, customHandler);
        this.setBeanCacheContext(cacheContext);
        this.setBeanDefinitionContext(definitionContext, resource);
    }

    //----------组件初始化----------end-----

    //----------服务提供者的生命周期-----begin--------

    //获取某个服务提供者的服务描写叙述信息
    public abstract BeanEntity getBeanDefinition(String name);

    //检查该服务提供者的实例是否有缓存
    public abstract boolean containsBeanCache(String name);

    //从缓存中获取服务提供者的实例
    public abstract Object getBeanCache(String name);

    //创建服务提供者
    public abstract Object creatBean(BeanEntity beanEntity);

    //将服务提供者实例注冊到缓存
    public abstract Object regiterBeanCache(String name, Object obj);

    //----------服务提供者的生命周期-----end--------

    @Override
    //模板方法
    //获取服务提供者实例
    public final Object getBean(String name) {

        //获取某个Bean的定义
        BeanEntity beanEntity = getBeanDefinition(name);

        //推断这个Bean是否已经载入到缓存，假设有，直接返回
        if (containsBeanCache(name)) {
            return getBeanCache(name);
        }

        //创建bean的实例
        Object beanObject = this.creatBean(beanEntity);

        //注冊到缓存
        regiterBeanCache(name, beanObject);

        //返回bean的实例
        return beanObject;
    }

    //获取全部的服务描写叙述信息
    public abstract IDataContext getBeanDefinitionContext();

    //获取全部的服务实例缓存信息
    public abstract IDataContext getBeanCacheContext();

}

说明：AbstractBeanFactory採用模板方法模式，AbstractBeanFactory中定义了初始化服务定义信息和获取服务提供者实例两个模板方法。定义了算法的骨架。

模板方法依赖的方法的实现交给子类去完毕，这里交给DefaultBeanFactory完毕。

能够实现自己的BeanFactory，这是扩展点二。

（3）DataContext的接口及实现

核心代码：

import java.util.Map;

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/22
 * @Description :抽象的数据存储接口
 */
public interface IDataContext {

    public  void initData(Map<String,Object> map);

    public void set(String name,Object obj);

    public Object get(String name);

    public Map<String,Object> getAll();
}

说明：IDataContext定义了存储区域应该有的方法。两个实现，DefaultBeanDefinitionContext是服务提供者描写叙述信息存储的默认实现；DefaultBeanCacheContext是服务提供者实例存储的默认实现。能够自己定义存储区实现。这是扩展点三。

（4）Handler接口及实现

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2hhbjlsaWFuZw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">

核心代码：

import java.util.Map;

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/23
 * @Description :  抽象的处理器装饰者
 */

//使用装饰者模式，能够动态加入功能（这里是动态加入元数据处理器）
//比如要扩展Annotation就须要自己扩展处理器，或者扩展xml处理器等等
public abstract class HandlerDecorator implements IHandler{

    protected IHandler handler;

    public void setHandler(IHandler handler){
        this.handler=handler;
    }

    @Override
    public Map<String, Object> convert(String string) {

        if(handler!=null)
        {
            return handler.convert(string);
        }

        return null;
    }
}

说明：这里採用了一个装饰者模式，默认提供了一个注解装饰者DefaultAnnotationHandler，来把元数据中注解信息转换为服务提供者定义信息。其它开发人员可继承HandlerDecorator，来实现自己的装饰者。比如把xml信息转换为服务提供者定义信息的Xmlhandler。工厂会依次实现这些装饰者解析元数据。这是扩展点四。

（5）Annotation

核心代码：

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

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/22
 * @Description :用来标注服务的提供者
 */

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target( {
        ElementType.FIELD,
        ElementType.TYPE
})
public @interface Bean {
    String name();
}

说明：这里提供了三个注解来描写叙述服务提供者的元数据，handler据此将元数据转换为服务提供者定义信息。其它开发人员可扩展该Annotation。实现自己的Annotation，然后自己定义解析的handler，重写factory的createBean方法就可以。这是扩展点五。

（5）定义数据结构，存储服务定义信息

核心代码：

import java.util.List;

/**
 * @Author : JiaLin
 * @Email : shan9liang@163.com
 * @Date : 2014/6/22
 * @Description :服务提供者描写叙述信息载体，其数据结构例如以下：
 *
 *                                       BeanEntity
 *
 *                     name               type                      List
 *                   @bean注解名          Bean类型              ServicEntity的arrayList
 *                                                     ServiceEntity……
 *
 *                                                 name           value               List
 *                                              @Service注解名      方法名          ParamEntity的ArrayList
 *                                                                               ParamEntity……
 *                                                                             name            value
 *                                                                           @param注解名       參数类型
 */

public class BeanEntity {
    private String name;  //服务提供者名
    private String type;  //服务提供者实例的类型
    private Object value;  //服务提供者实例
    private List<ServiceEntity> serviceEntityList;   //服务提供者提供的全部服务
    public BeanEntity(){}
    public BeanEntity(String name,String type)
    {
        this.name=name;
        this.type=type;
    }
    //省略get，set方法

}

（6）反射Util

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2hhbjlsaWFuZw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">

说明：这是java反射的工具类，封装了一些反射经常用法。

（7）热载入监听器

说明：这个监听器。将监听某个位置。假设增加新的服务提供者元数据。将被容器热载入。

三、全部代码

1、上面介绍了需求，设计，以及核心代码，假设依旧只是瘾，那来看看所有代码吧。

我已将这个小项目开源，托管到CSDN CODE 公有项目，项目首页：

https://code.csdn.net/shan9liang/ioccontainer

2、大家能够帮着改进，也能够下载查看。还有非常多改进的地方。近期工作繁忙，有空会持续更新。欢迎提出宝贵意见。