照虎画猫写自己的Spring——依赖注入

时间:2022-04-22
本文章向大家介绍照虎画猫写自己的Spring——依赖注入，主要内容包括前言、依赖注入、配置、升级解析器类、实现依赖注入函数、测试、项目结构、Fairy项目改动盘点、基本概念、基础应用、原理机制和需要注意的事项等，并结合实例形式分析了其使用技巧，希望通过本文能帮助到大家理解应用这部分内容。

前言

上篇《照虎画猫写自己的Spring》从无到有讲述并实现了下面几点

  • 声明配置文件，用于声明需要加载使用的类
  • 加载配置文件，读取配置文件
  • 解析配置文件，需要将配置文件中声明的标签转换为Fairy能够识别的类
  • 初始化类，提供配置文件中声明的类的实例

一句话概括：不借助Spring容器，实现了Bean的加载和实例化

要想契合Fairy取名时的初衷（东西不大，但是能量无穷），只有一套加载Bean的机制是远远不够的，所以还是需要照虎画猫，完善这个小精灵。

Spring之所以在Java企业级开发的众多框架中崭露头角光芒万丈，与他的依赖注入（又名控制反转IOC）和面向切面（AOP）两大杀手锏是密不可分的。在Fairy实现了加载实例化Bean的功能后，我们再往前走一步，看看依赖注入是如何实现的。

依赖注入

举个例子，大概介绍下依赖注入。 没有依赖注入之前，我们买白菜的时候，需要挎着篮子去菜市场挑选并购买； 有了依赖注入之后，我们需要白菜的时候，菜装在篮子里，已经放在你家门口。 这就是依赖注入。

对于Fairy，如果要实现依赖注入的功能，需要在上一版的代码上做一些小小的改动。 将原来的FairyBean接口和实现类FairyBeanImpl改为FairyDao接口和实现类FairyDaoImpl，除此以外，我们需要新加一个接口FairyService和实现类FairyServiceImpl。 这么声明，相信你一定明白这是为了使用依赖注入功能。

配置

我们依旧采用读取配置文件的方式来初始化容器。新建一个配置文件application-context-inject.xml

<beans>
    <bean id="fairyService" class="com.jackie.fairy.bean.impl.FairyServiceImpl">
        <property name="fairyDao" ref="fairyDao"></property>
        <property name="lightColor" value="blue"></property>
    </bean>

    <bean id="fairyDao" class="com.jackie.fairy.bean.impl.FairyDaoImpl">
    </bean>
</beans>

同时我们需要FairyService和FairyServiceImpl FairyService

package com.jackie.fairy.bean;

/**
 * Created by jackie on 17/11/25.
 */
public interface FairyService {
    void greet();

    void fly();

    void lighting();
}

FairyServiceImpl

package com.jackie.fairy.bean.impl;

import com.jackie.fairy.bean.FairyDao;
import com.jackie.fairy.bean.FairyService;

/**
 * Created by jackie on 17/11/25.
 */
public class FairyServiceImpl implements FairyService {
    private FairyDao fairyDao;
    private String lightColor;

    public FairyDao getFairyDao() {
        System.out.println("===getFairyDao===: " + fairyDao.toString());
        return fairyDao;
    }

    public void setFairyDao(FairyDao fairyDao) {
        System.out.println("===setFairyDao===: " + fairyDao.toString());
        this.fairyDao = fairyDao;
    }

    public String getLightColor() {
        return lightColor;
    }

    public void setLightColor(String lightColor) {
        this.lightColor = lightColor;
    }

    @Override
    public void greet() {
        fairyDao.greet();
    }

    @Override
    public void fly() {
        fairyDao.fly();
    }

    @Override
    public void lighting() {
        System.out.println("----------Hi, I am light fairy. Exactly, " + lightColor + " color light fairy----------");
    }
}
  • 没有使用@Autowired注入FairyDao，这是Spring的那一套
  • 将FairyDao作为成员变量，添加setter和getter方法（后续做注入使用）
  • 添加FairyService自己的实现方法lighting，这是一个会发光的小精灵的feature，小精灵的发光属性取决于lightColor，这个属性需要注入，所以也有相应的setter和getter方法

升级解析器类

上篇的XmlReaderUtil解析器只能解析这样的配置结构

<parent>
    <child>
    </child>
    ...
    <child>
    </child>
<parent>

但是我们现在需要支持的配置文件如上面的配置文件所示，所以需要升级解析器类，支持读取子标签的属性标签。 在此之前，需要新建模型PropertyDefinition，用于存储属性值

package com.jackie.fairy.model;

/**
 * Created by jackie on 17/11/25.
 */
public class PropertyDefinition {
    private String name;
    private String ref;
    private String value;

    public PropertyDefinition(String name, String ref, String value) {
        this.name = name;
        this.ref = ref;
        this.value = value;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getRef() {
        return ref;
    }

    public void setRef(String ref) {
        this.ref = ref;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(String value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "PropertyDefinition{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", ref='" + ref + ''' +
                ", value='" + value + ''' +
                '}';
    }
}

同时，需要在BeanDefinition模型中加入List，因为属性值是依附在BeanDefinition下面的。

XmlReaderUtil将核心代码改为

for (Iterator iterator = rootElement.elementIterator(); iterator.hasNext(); ) {
    Element element = (Element)iterator.next();
    String id = element.attributeValue(Constants.BEAN_ID_NAME);
    String clazz = element.attributeValue(Constants.BEAN_CLASS_NAME);
    BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(id, clazz);
    
    // 遍历属性标签
    for (Iterator propertyIterator = element.elementIterator(); propertyIterator.hasNext();) {
        Element propertyElement = (Element) propertyIterator.next();
        String name = propertyElement.attributeValue(Constants.PROPERTY_NAME_NAME);
        String ref = propertyElement.attributeValue(Constants.PROPERTY_REF_NAME);
        String value = propertyElement.attributeValue(Constants.PROPERTY_VALUE_NAME);
        propertyDefinitions.add(new PropertyDefinition(name, ref, value));
    }

    beanDefinition.setPropertyDefinitions(propertyDefinitions);
    beanDefinitions.add(beanDefinition);
    // 清空propertyDefinitions集合，因为有些bean没有property标签
    propertyDefinitions = Lists.newArrayList(); 
}

即添加了对于属性标签的解析和存储，详细代码可进入GitHub项目查看。

实现依赖注入函数

在FairyApplicationContext中添加实现依赖注入功能的函数，主要思路就是对某个需要依赖注入的主体（这里的FairyService），找到要依赖注入的类（这里的FairyDao），借助反射机制，通过setter方法将FairyDao注入到FairyService中。

injectObject()

private void injectObject() {
    for (BeanDefinition beanDefinition : beanDefinitions) {
        Object bean = instanceBeans.get(beanDefinition.getId());
        if (bean != null) {
            try {
                BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass());
                /**
                 * 通过BeanInfo来获取属性的描述器(PropertyDescriptor)
                 * 通过这个属性描述器就可以获取某个属性对应的getter/setter方法
                 * 然后我们就可以通过反射机制来调用这些方法。
                 */
                PropertyDescriptor[] propertyDescriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors();

                for (PropertyDefinition propertyDefinition : beanDefinition.getPropertyDefinitions()) {
                    for (PropertyDescriptor propertyDescriptor : propertyDescriptors) {
                        // 用户定义的bean属性与java内省后的bean属性名称相同时
                        if (StringUtils.equals(propertyDescriptor.getName(), propertyDefinition.getName())) {
                            // 获取setter方法
                            Method setter = propertyDescriptor.getWriteMethod();
                            if (setter != null) {
                                Object value = null;
                                if (StringUtils.isNotEmpty(propertyDefinition.getRef())) {
                                    // 根据bean的名称在instanceBeans中获取指定的对象值
                                    value = instanceBeans.get(propertyDefinition.getRef());
                                } else {
                                    value = ConvertUtils.convert(propertyDefinition.getValue(), propertyDescriptor.getPropertyType());
                                }

                                // //保证setter方法可以访问私有
                                setter.setAccessible(true);
                                try {
                                    // 把引用对象注入到属性
                                    setter.invoke(bean, value);
                                } catch (Exception e) {
                                    LOG.error("invoke setter.invoke failed", e);
                                }
                            }
                            break;
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                LOG.error("invoke getBean failed", e);
            }
        }
    }
}
  • 用到了Java内省获取Bean各个属性的setter和getter方法
  • 使用了反射调用setter方法，将其注入FairyService类中

测试

编写测试代码

/**
 * bean依赖注入
 */
FairyApplicationContext autowiredApplicationContext =
        new FairyApplicationContext("application-context-inject.xml");
FairyService fairyService = (FairyService) autowiredApplicationContext.getBean("fairyService");
fairyService.greet();
fairyService.lighting();

得到结果

===setFairyDao===: com.jackie.fairy.bean.impl.FairyDaoImpl@6615435c
Hi, I am fairy
----------Hi, I am light fairy. Exactly, blue color light fairy----------

其中第一行打印结果是在通过反射执行setter.invoke(bean, value);时触发打印的。

至此，我们为Fairy实现了依赖注入的功能，项目地址 https://github.com/DMinerJackie/fairy

项目结构

Fairy项目改动盘点

  • 添加FairyApplicationContext(String configLocation)构造函数，默认加载的配置文件是xml格式
  • 添加Json配置文件解析器，可以解析Json格式的配置文件并加载bean
  • 重构测试Bean，将接口FairyBean改为FairyDao，并新增FairyService接口及实现类，方便本文的用例测试
  • 升级XmlReaderUtil，支持Bean的自标签Property的解析
  • 添加依赖注入函数，用户实现依赖注入功能
  • 添加PropertyDefinition模型，用于存储property属性值

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