手写Spring之IOC基于注解动态创建对象

摘要：上一篇博客介绍了如何基于配置文件在运行时创建实例对象，这篇博客将介绍基于注解方式怎样实现对象的创建。方便测试，该类型分别创建两个单例和多例的类型。注意这种为对象注入属性值的方式耦合度较高，可根据情况使用。

上一篇博客介绍了如何基于xml配置文件在运行时创建实例对象，这篇博客将介绍基于注解方式怎样实现对象的创建。

废话不多说，直接上代码。

首先还是创建项目，由于这次不需要使用第三方的API，创建一个简单的Java项目即可，依然还是JDK7的环境下。

第二步是创建属于自己的注解。

MyComponent注解内容如下：

package annotation;  
  
import java.lang.annotation.ElementType;  
import java.lang.annotation.Retention;  
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;  
import java.lang.annotation.Target;  
/**@Target 属性用于注明此注解用在什么位置, 
 * ElementType.TYPE表示可用在类、接口、枚举上等*/  
@Target(ElementType.TYPE)  
/**@Retention 属性表示所定义的注解何时有效, 
 * RetentionPolicy.RUNTIME表示在运行时有效*/  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
/**@interface 表示注解类型*/  
public @interface MyComponent {  
    /**为此注解定义scope属性*/  
    public String scope();  
} 

MyValue注解内容如下：

package annotation;

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

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyValue {
    /**定义value属性*/
    public String value();
}

第三步是创建entity对象类型，用于在运行时创建其实例对象。

方便测试，该User类型分别创建两个单例singleton和多例prototype的User类型。

SingletonUser类的内容如下：

package entity;

import annotation.MyComponent;
import annotation.MyValue;

@MyComponent(scope="singleton")
public class SingletonUser {
    @MyValue("1")
    private Integer id;
    @MyValue("zhangsan")
    private String name;
    @MyValue("zhangsan")
    private String password;
    
    public SingletonUser() {
        System.out.println("无参构造方法执行");
    }
    //setters和getters...
}

PrototypeUser类的内容如下：

package entity;

import annotation.MyComponent;
import annotation.MyValue;

@MyComponent(scope="prototype")
public class PrototypeUser {
    @MyValue("2")
    private Integer id;
    @MyValue("lisi")
    private String name;
    @MyValue("lisi")
    private String password;
    public PrototypeUser() {
        System.out.println("无参构造方法执行");
    }
    //setters和getters...
}

主角登场，创建AnnotationConfigApplicationContext工厂类

该类的内容如下：

首先定义两个Map容器用于存储对象。

package applicationContext;  
  
import java.io.File;  
import java.io.FileFilter;  
import java.net.URL;  
import java.util.Map;  
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;  
  
import annotation.MyComponent;  
  
public class AnnotationConfigApplicationContext {  
    /**此Map容器用于存储类定义对象*/  
    private Map> beanDefinationFacotry=new ConcurrentHashMap<>();  
    /**此Map容器用于存储单例对象*/  
    private Map singletonbeanFactory=new ConcurrentHashMap<>();  
}

定义有参构造方法：

/**有参构造方法,参数类型为指定要扫描加载的包名*/  
public AnnotationConfigApplicationContext(String packageName) {  
    /**扫描指定的包路径*/  
    scanPkg(packageName);  
}  

在创建对象初始化时，会调用scanPkg方法扫描指定路径下的文件，所以在此定义该方法：

/** 
 * 扫描指定包,找到包中的类文件。 
 * 对于标准(类上有定义注解的)类文件反射加载创建类定义对象并放入容器中 
 */  
private void scanPkg(final String pkg){  
    //替换包名中的".",将包结构转换为目录结构  
    String pkgDir=pkg.replaceAll(".", "/");  
    //获取目录结构在类路径中的位置(其中url中封装了具体资源的路径)  
    URL url=getClass().getClassLoader().getResource(pkgDir);  
    //基于这个路径资源(url),构建一个文件对象  
    File file=new File(url.getFile());  
    //获取此目录中指定标准(以".class"结尾)的文件  
    File[] fs=file.listFiles(new FileFilter() {  
        @Override  
        public boolean accept(File file) {  
            //获取文件名  
            String fName=file.getName();  
            //判断该文件是否为目录，如为目录，递归进一步扫描其内部所有文件  
            if(file.isDirectory()){  
                scanPkg(pkg+"."+fName);  
            }else{  
                //判定文件的后缀是否为.class  
                if(fName.endsWith(".class")){  
                    return true;  
                }  
            }  
            return false;  
        }  
    });   
    //遍历所有符合标准的File文件  
    for(File f:fs){  
        //获取文件名  
        String fName=f.getName();  
        //获取去除.class之后的文件名  
        fName=fName.substring(0,fName.lastIndexOf("."));  
        //将名字(类名,通常为大写开头)的第一个字母转换小写(用它作为key存储工厂中)  
        String key=String.valueOf(fName.charAt(0)).toLowerCase()+fName.substring(1);  
        //构建一个类全名(包名.类名)  
        String pkgCls=pkg+"."+fName;  
        try{  
            //通过反射构建类对象  
            Class c=Class.forName(pkgCls);  
            //判定这个类上是否有MyComponent注解  
            if(c.isAnnotationPresent(MyComponent.class)){  
                //将类对象存储到map容器中  
                beanDefinationFacotry.put(key, c);  
            }  
        }catch(Exception e){  
            throw new RuntimeException(e);   
        }  
    }  
}

以上是初始化方法，在创建AnnotationConfigApplicationContext对象时即会扫描指定的包路径，并加载类定义对象到容器中。

接下来定义getBean方法，用于获取工厂所创建的对象：

/**
 * 根据传入的bean的id值获取容器中的对象，类型为Object
 */
public Object getBean(String beanId){
    //根据传入beanId获取类对象
    Class cls = beanDefinationFacotry.get(beanId);
    //根据类对象获取其定义的注解
    MyComponent annotation = cls.getAnnotation(MyComponent.class);
    //获取注解的scope属性值
    String scope = annotation.scope();
    try {
        //如果scope等于singleton,创建单例对象
        if("singleton".equals(scope)){
            //判断容器中是否已有该对象的实例,如果没有,创建一个实例对象放到容器中
            if(singletonbeanFactory.get(beanId)==null){
                Object instance = cls.newInstance();
                setFieldValues(cls,instance);
                singletonbeanFactory.put(beanId,instance);
            }
            //根据beanId获取对象并返回
            return singletonbeanFactory.get(beanId);
        }
        //如果scope等于prototype,则创建并返回多例对象
        if("prototype".equals(scope)){
            Object instance = cls.newInstance();
            setFieldValues(cls,instance);
            return instance;
        }
        //目前仅支持单例和多例两种创建对象的方式
    } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    //如果遭遇异常，返回null
    return null;
}
/**
 * 此为重载方法，根据传入的class对象在内部进行强转，
 * 返回传入的class对象的类型
 */
public T getBean(String beanId, Class c){
    return (T)getBean(beanId);
}

在获取对象时需要为其成员属性赋值，调用了setFieldValue方法，因此定义该方法：

/**
 * 此方法用于为对象的属性赋值
 * 内部是通过获取成员属性上注解的值，在转换为类型之后，通过反射为对象赋值
 * @param cls 类定义对象
 * @param obj 要为其赋值的实例对象
 */
public void setFieldValues(Class cls,Object obj){
    //获取类中所有的成员属性
    Field[] fields = cls.getDeclaredFields();
    //遍历所有属性
    for (Field field : fields) {
        //如果此属性有MyValue注解修饰，对其进行操作
        if(field.isAnnotationPresent(MyValue.class)){
            //获取属性名
            String fieldName = field.getName();
            //获取注解中的值
            String value = field.getAnnotation(MyValue.class).value();
            //获取属性所定义的类型
            String type = field.getType().getName();
            //将属性名改为以大写字母开头，如：id改为ID，name改为Name
            fieldName = String.valueOf(fieldName.charAt(0)).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
            //set方法名称，如：setId,setName...
            String setterName = "set" + fieldName;
            try {
                //根据方法名称和参数类型获取对应的set方法对象
                Method method = cls.getDeclaredMethod(setterName, field.getType());
                //判断属性类型，如类型不一致，则转换类型后调用set方法为属性赋值
                if("java.lang.Integer".equals(type) || "int".equals(type)){
                    int intValue = Integer.valueOf(value);
                    method.invoke(obj, intValue);
                } else if("java.lang.String".equals(type)){
                    method.invoke(obj, value);
                }
                //作为测试，仅判断Integer和String类型，其它类型同理
            } catch (NoSuchMethodException | SecurityException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvocationTargetException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

定义close销毁方法：

/** 
 * 销毁方法，用于释放资源 
 */  
public void close(){  
    beanDefinationFacotry.clear();  
    beanDefinationFacotry=null;  
    singletonbeanFactory.clear();  
    singletonbeanFactory=null;  
}

至此，该工厂类的内容全部完成。接下来写测试类：

测试类的内容如下：

package springTest;  
  
import applicationContext.AnnotationConfigApplicationContext;  
import entity.PrototypeUser;  
import entity.SingletonUser;  
  
public class springIocTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        //创建AnnotationConfigApplicationContext对象  
        AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext("entity");  
        //仅使用key作为参数获取对象，需要强转  
        SingletonUser singletonUser1=(SingletonUser) ctx.getBean("singletonUser");  
        System.out.println("单例User对象:"+singletonUser1);  
        //使用key和类对象作为参数获取对象，无需强转  
        SingletonUser singletonUser2=ctx.getBean("singletonUser",SingletonUser.class);  
        System.out.println("单例User对象:"+singletonUser2);  
        //仅使用key作为参数获取对象，需要强转  
        PrototypeUser prototypeUser1=(PrototypeUser) ctx.getBean("prototypeUser");  
        System.out.println("多例User对象:"+prototypeUser1);  
        //使用key和类对象作为参数获取对象，无需强转  
        PrototypeUser prototypeUser2=ctx.getBean("prototypeUser",PrototypeUser.class);  
        System.out.println("多例User对象:"+prototypeUser2);  
        //销毁资源  
        ctx.close();  
    }  
}

运行此测试类，控制台输出结果如下：

可以看到，在创建单例对象时，无参的构造方法只调用了一次，并且两次调用getBean方法获取的对象是一致的。而在创建多例对象时，无参的构造方法被调用了两次，两次调用getBean所获取的对象是不同的。

如果需要看对象的属性是否注入成功，可以在两个User类中增加toSrting方法

@Override
public String toString() {
    return "SingletonUser [id=" + id + ", name=" + name + ", password=" + password + "]";
}

再次执行程序，结果如下：

从控制台的输处结果中可以看到，所获取的每个对象都已经有值。注意：这种为对象注入属性值的方式耦合度较高，可根据情况使用。

写在最后：由于手写SpringIOC只是出于对Spring框架的理解，并非要写一个可用的框架。因此在代码中省略了大量的对于参数的判断和异常处理，免去代码的冗余，方便看官理解。高手请勿吐槽啊，若有问题或建议，欢迎留言指正。