自己动手实现一个简单的 IOC容器

控制反转,即Inversion of Control（IoC），是面向对象中的一种设计原则，可以用有效降低架构代码的耦合度，从对象调用者角度又叫做依赖注入，即Dependency Injection（DI），通过控制反转，对象在被创建的时候，由一个调控系统内所有对象的容器，将其所依赖的对象的引用传递给它，也可以说，依赖被注入到对象中，这个容器就是我们经常说到IOC容器。Sping及SpringBoot框架的核心就是提供了一个基于注解实现的IoC容器，它可以管理所有轻量级的JavaBean组件，提供的底层服务包括组件的生命周期管理、配置和组装服务、AOP支持，以及建立在AOP基础上的声明式事务服务等。

这篇文章我们自己动手实现一个基于注解的简单IOC容器，当然由于是个人实现不会真的完全按照SpringBoot框架的设计模式，也不会考虑过多的如循环依赖、线程安全等其他复杂问题，  整个实现原理很简单，扫描注解，通过反射创建出我们所需要的bean实例，再将这些bean放到集合中，对外通过IOC容器类提供一个getBean()方法，用来获取ean实例，废话不多说，下面开始具体设计与实现。

1、定义注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface SproutComponet { String value() default "";}

@Target(ElementType.METHOD)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documentedpublic @interface SproutRoute { RouteEnum value();}

2、实现jar包扫描类

根据传入jar包，扫描与缓存jar包下所有指定注解的class<?>类对象

public class ClassScanner { private static Set<Class<?>> classSet = null;  private static Map<String, Class<?>> componetMap = null; /**  * 获取指定包名下所有class类  * @param packageName  * @return  * @throws Exception  */ public static Set<Class<?>> getClasses(String packageName) throws Exception {  if (classSet == null){   classSet = ReflectUtils.getClasses(packageName);  }  return classSet; }   /**  * 缓存所有指定注解的class<?>类对象  * @param packageName  * @return  * @throws Exception  */ public static Map<String, Class<?>> getBean(String packageName) throws Exception {  if (componetMap == null) {   Set<Class<?>> clsList = getClasses(packageName);   if (clsList == null || clsList.isEmpty()) {    return componetMap;   }   componetMap = new HashMap<>(16);   for (Class<?> cls : clsList) {    Annotation annotation = cls.getAnnotation(SproutComponet.class);    if (annotation == null) {     continue;    }    SproutComponet sproutComponet = (SproutComponet) annotation;    componetMap.put(sproutComponet.value() == null ? cls.getName() : sproutComponet.value(), cls);   }  }  return componetMap; }}

基于ClassScanner，扫描并缓存加有注解的Method对象，为后面实现方法路由提供支持

public class RouterScanner { private String rootPackageName; private static Map<Object, Method> routes = null; private List<Method> methods; private volatile static RouterScanner routerScanner; /**  * get single Instance  *  * @return  */ public static RouterScanner getInstance() {  if (routerScanner == null) {   synchronized (RouterScanner.class) {    if (routerScanner == null) {     routerScanner = new RouterScanner();    }   }  }  return routerScanner; } private RouterScanner() { } public String getRootPackageName() {  return rootPackageName; } public void setRootPackageName(String rootPackageName) {  this.rootPackageName = rootPackageName; } /**  * 根据注解 指定方法 get route method  *  * @param queryStringDecoder  * @return  * @throws Exception  */ public Method routeMethod(Object key) throws Exception {  if (routes == null) {   routes = new HashMap<>(16);   loadRouteMethods(getRootPackageName());  }  Method method = routes.get(key);  if (method == null) {   throw new Exception();  }  return method; } /**  * 加载指定包下Method对象  *  * @param packageName  * @throws Exception  */ private void loadRouteMethods(String packageName) throws Exception {  Set<Class<?>> classSet = ClassScanner.getClasses(packageName);  for (Class<?> sproutClass : classSet) {   Method[] declaredMethods = sproutClass.getMethods();   for (Method method : declaredMethods) {    SproutRoute annotation = method.getAnnotation(SproutRoute.class);    if (annotation == null) {     continue;    }    routes.put(annotation.value(), method);   }  } }}

3、定义BeanFacotry对象工厂接口

接口必须具备三个基本方法：

• init()  初始化注册Bean实例
• getBean() 获取Bean实例
• release() 卸载Bean实例

public interface ISproutBeanFactory { /**  * Register into bean Factory  *  * @param object  */ void init(Object object); /**  * Get bean from bean Factory  *  * @param name  * @return  * @throws Exception  */ Object getBean(String name) throws Exception; /**  * release all beans  */ void release();}

4、实现BeanFacotry对象工厂接口

BeanFactory接口的具体实现，在BeanFacotry工厂中我们需要一个容器，即beans这个Map集合，在初始化时将所有的需要IOC容器管理的对象实例化并保存到 bean 容器中，当需要使用时只需要从容器中获取即可，

解决每次创建一个新的实例都需要反射调用 newInstance() 效率不高的问题。

public class SproutBeanFactory implements ISproutBeanFactory { /**  * 对象map  */ private static Map<Object, Object> beans = new HashMap<>(8);  /**  * 对象map  */ private static List<Method> methods = new ArrayList<>(2); @Override public void init(Object object) {  beans.put(object.getClass().getName(), object); } @Override public Object getBean(String name) {  return beans.get(name); }   public List<Method> getMethods() {  return methods; } @Override public void release() {  beans = null; }}

 5、实现bean容器类

IOC容器的入口及顶层实现类，声明bena工厂实例，扫描指定jar包，基于注解获取 Class<?>集合，实例化后注入BeanFacotry对象工厂

public class SproutApplicationContext { private SproutApplicationContext() { } private static volatile SproutApplicationContext sproutApplicationContext; private static ISproutBeanFactory sproutBeanFactory;  public static SproutApplicationContext getInstance() {  if (sproutApplicationContext == null) {   synchronized (SproutApplicationContext.class) {    if (sproutApplicationContext == null) {     sproutApplicationContext = new SproutApplicationContext();    }   }  }  return sproutApplicationContext; } /**  * 声明bena工厂实例，扫描指定jar包，加载指定jar包下的实例  *  * @param packageName  * @throws Exception  */ public void init(String packageName) throws Exception {  //获取到指定注解类的Map  Map<String, Class<?>> sproutBeanMap = ClassScanner.getBean(packageName);  sproutBeanFactory = new SproutBeanFactory();     //注入实例工厂  for (Map.Entry<String, Class<?>> classEntry : sproutBeanMap.entrySet()) {   Object instance = classEntry.getValue().newInstance();   sproutBeanFactory.init(instance);  } } /**  * 根据名称获取获取对应实例  *  * @param name  * @return  * @throws Exception  */ public Object getBean(String name) throws Exception {  return sproutBeanFactory.getBean(name); } /**  * release all beans  */ public void releaseBean() {  sproutBeanFactory.release(); }}

6、实现方法路由

提供方法，接受传入的注解，通过RouterScanner与SproutApplicationContext 获取对应Method对象与Bean实例，调用具体方法，从而实现方法路由功能。

public class RouteMethod { private volatile static RouteMethod routeMethod; private final SproutApplicationContext applicationContext = SproutApplicationContext.getInstance(); public static RouteMethod getInstance() {  if (routeMethod == null) {   synchronized (RouteMethod.class) {    if (routeMethod == null) {     routeMethod = new RouteMethod();    }   }  }  return routeMethod; } /**  * 调用方法  * @param method  * @param annotation  * @param args  * @throws Exception  */ public void invoke(Method method, Object[] args) throws Exception {  if (method == null) {   return;  }  Object bean = applicationContext.getBean(method.getDeclaringClass().getName());  if (args == null) {   method.invoke(bean);  } else {   method.invoke(bean, args);  } }   /**  * 根据注解调用方法  * @param method  * @param annotation  * @param args  * @throws Exception  */ public void invoke(RouteEnum routeEnum, Object[] args) throws Exception {  Method method = RouterScanner.getInstance().routeMethod(routeEnum);  if (method == null) {   return;  }  Object bean = applicationContext.getBean(method.getDeclaringClass().getName());  if (args == null) {   method.invoke(bean);  } else {   method.invoke(bean, args);  } }}

7、具体使用 

到这里IOC容器的主要接口与实现类都以基本实现，我们看下具体的使用

首先初始化IOC容器，这里根据main方法扫描应用程序所在包下的所有类，把有注解的bean实例注入实例容器

 public void start() {  try {      resolveMainClass();   if(mainClass!=null) {    SproutApplicationContext.getInstance().init(mainClass.getPackage().getName());   }  }catch (Exception e) {   // TODO: handle exception  } } /**  * 查询main方法的class类  *  */ private Class<?> resolveMainClass() {  try {   if(!StringUtils.isEmpty(config().getRootPackageName())) {    mainClass = Class.forName(config().getRootPackageName());   }else {    StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();    for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {     if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {      mainClass = Class.forName(stackTraceElement.getClassName());      break;     }    }   }  } catch (Exception ex) {   // ignore this ex  }  return mainClass; }

获取bead实例，并调用方法

 /**  * 根据注解调用方法  * @param method  * @param annotation  * @param args  * @throws Exception  */ public void invoke(RouteEnum routeEnum, Object[] args) throws Exception {  Method method = RouterScanner.getInstance().routeMethod(routeEnum);//基于IOC实现的方法路由  if (method == null) {   return;  }  Object bean = applicationContext.getBean(method.getDeclaringClass().getName()); // 通过Bean容器直接获取实例  if (args == null) {   method.invoke(bean);  } else {   method.invoke(bean, args);  } }

 8、总结

在上面内容中我们围绕"反射"+"缓存"实现了一个最基础的IOC容器功能，整体代码简单清晰，没有考虑其他复杂情况，适合在特定场景下使用或学习， 同时也可以让你对IOC的定义与实现原理有一个初步的认知，后续去深入学习sping框架中的相关代码也会更加的事半功倍，希望本文对大家能有所帮助，其中如有不足与不正确的地方还望指出与海涵。

 

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控制反转,即InversionofControl（IoC），是面向对象中的一种设计原则，可以用有效降低架构代码的耦合度，从对象调用者角度又叫做依赖注入，即DependencyInjection（DI），通过控制反转，对象在被创建的时候，由一个调控系统内所有对象的容器，将其所依赖的对象的引用传递给它，也可以说，依赖被注入到对象中，这个容器就是我们经常说到IOC容器。Sping及SpringBoot框
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