手撸 Spring 简易版 IOC - 实践
手撸 Spring 简易版 IOC
一、核心目标
基于 Spring 6.x 的核心思想，实现最简版 IOC 容器，包含：
- 注解扫描（@MyComponent、@MyConfiguration）；
- BeanDefinition 封装；
- 单例 Bean 实例化；
- @MyAutowired 依赖注入；
- 兼容 Spring 6.x 的核心流程（简化版）。
二、完整实现代码
步骤 1：定义核心注解（模拟 Spring 6.x 注解）
import java.lang.annotation.*;
// 对应 Spring 的 @Component
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyComponent {
String value() default "";
}
// 对应 Spring 的 @Autowired
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAutowired {
}
// 对应 Spring 的 @Configuration + @ComponentScan
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyConfiguration {
String scanPackage() default "";
}步骤 2：定义 BeanDefinition（核心元信息类）
/** * 模拟 Spring 的 BeanDefinition：存储 Bean 的元信息 */
public class MyBeanDefinition {
// Bean 对应的类
private Class<?> beanClass;
// Bean 作用域（默认单例）
private String scope = "singleton";
// 是否懒加载
private boolean lazyInit = false;
public MyBeanDefinition(Class<?> beanClass) {
this.beanClass = beanClass;
}
// getter/setter
public Class<?> getBeanClass() { return beanClass; }
public void setBeanClass(Class<?> beanClass) { this.beanClass = beanClass; }
public String getScope() { return scope; }
public void setScope(String scope) { this.scope = scope; }
public boolean isLazyInit() { return lazyInit; }
public void setLazyInit(boolean lazyInit) { this.lazyInit = lazyInit; }
}步骤 3：实现核心 IOC 容器（MyApplicationContext）
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.URL;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/** * 简易版 Spring 6.x IOC 容器 * 核心流程：扫描→注册 BeanDefinition→实例化 Bean→依赖注入 */
public class MyApplicationContext {
// 存储 BeanDefinition（对应 Spring 的 beanDefinitionMap）
private Map<String, MyBeanDefinition> beanDefinitionMap = new HashMap<>();
// 单例池（对应 Spring 的 singletonObjects）
private Map<String, Object> singletonObjects = new HashMap<>();
// 配置类
private Class<?> configClass;
// 构造方法：初始化容器
public MyApplicationContext(Class<?> configClass) {
this.configClass = configClass;
// 1. 扫描包（优化：支持中文路径+递归），注册 BeanDefinition
scanAndRegisterBeanDefinitions();
// 2. 实例化所有非懒加载的单例 Bean
instantiateSingletons();
}
// 核心优化：扫描包（支持中文路径 + 递归扫描子包）
private void scanAndRegisterBeanDefinitions() {
// 获取扫描包路径
MyConfiguration configAnnotation = configClass.getAnnotation(MyConfiguration.class);
String scanPackage = configAnnotation.scanPackage();
if (scanPackage.isEmpty()) {
throw new RuntimeException("请配置 scanPackage 路径！");
}
// 转换包路径为文件路径（com.example.中文包 -> com/example/中文包）
String packagePath = scanPackage.replace(".", "/");
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
URL resource = classLoader.getResource(packagePath);
if (resource == null) {
throw new RuntimeException("扫描包不存在：" + scanPackage);
}
try {
// 核心优化1：解码中文路径（解决中文包名乱码问题）
String decodedPath = URLDecoder.decode(resource.getFile(), StandardCharsets.UTF_8.name());
File packageDir = new File(decodedPath);
// 核心优化2：递归扫描目录（包含所有子包）
recursiveScan(packageDir, scanPackage);
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
throw new RuntimeException("中文路径解码失败：" + e.getMessage(), e);
}
}
// 递归扫描目录的核心方法
private void recursiveScan(File dir, String basePackage) {
// 1. 校验目录是否存在
if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
return;
}
// 2. 遍历目录下的所有文件/子目录
File[] files = dir.listFiles();
if (files == null) {
return;
}
for (File file : files) {
if (file.isDirectory()) {
// 若是子目录：递归扫描（更新基础包名，如 com.example -> com.example.子包）
String subPackage = basePackage + "." + file.getName();
recursiveScan(file, subPackage);
} else if (file.getName().endsWith(".class")) {
// 若是 .class 文件：处理并注册 BeanDefinition
processClassFile(file, basePackage);
}
}
}
// 处理 .class 文件，生成并注册 BeanDefinition
private void processClassFile(File classFile, String basePackage) {
try {
// 1. 拼接类全限定名（如 com.example.中文包.UserService）
String className = getClassName(classFile, basePackage);
// 2. 加载类
Class<?> clazz = Class.forName(className);
// 3. 判断是否有 @MyComponent 注解
if (clazz.isAnnotationPresent(MyComponent.class)) {
MyComponent component = clazz.getAnnotation(MyComponent.class);
// 生成 Bean 名称（优先注解值，否则类名首字母小写）
String beanName = component.value().isEmpty()
? toLowerCaseFirstChar(clazz.getSimpleName())
: component.value();
// 创建并注册 BeanDefinition
MyBeanDefinition beanDefinition = new MyBeanDefinition(clazz);
beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new RuntimeException("加载类失败：" + e.getMessage(), e);
}
}
// 工具方法：从 .class 文件路径拼接类全限定名（兼容中文路径）
private String getClassName(File classFile, String basePackage) {
// 获取文件绝对路径（已解码为 UTF-8）
String filePath = classFile.getAbsolutePath();
// 截取包路径部分（如 D:/project/classes/com/example/中文包/UserService.class -> com/example/中文包/UserService）
String packagePath = basePackage.replace(".", File.separator);
int startIndex = filePath.indexOf(packagePath);
int endIndex = filePath.lastIndexOf(".class");
// 转换为类全限定名（com/example/中文包/UserService -> com.example.中文包.UserService）
String className = filePath.substring(startIndex, endIndex)
.replace(File.separator, ".");
return className;
}
// 实例化所有非懒加载的单例 Bean（原有逻辑不变）
private void instantiateSingletons() {
for (String beanName : beanDefinitionMap.keySet()) {
MyBeanDefinition beanDefinition = beanDefinitionMap.get(beanName);
// 只处理单例 + 非懒加载的 Bean
if ("singleton".equals(beanDefinition.getScope()) && !beanDefinition.isLazyInit()) {
// 创建 Bean 实例
Object bean = createBean(beanName, beanDefinition);
// 存入单例池
singletonObjects.put(beanName, bean);
}
}
}
// 创建 Bean 实例 + 依赖注入（原有逻辑不变）
private Object createBean(String beanName, MyBeanDefinition beanDefinition) {
Class<?> beanClass = beanDefinition.getBeanClass();
try {
// 1. 通过无参构造创建实例
Object beanInstance = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
// 2. 处理 @MyAutowired 依赖注入
populateBean(beanInstance);
return beanInstance;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("创建 Bean 失败：" + beanName, e);
}
}
// 依赖注入（原有逻辑不变）
private void populateBean(Object beanInstance) {
Class<?> clazz = beanInstance.getClass();
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(MyAutowired.class)) {
field.setAccessible(true);
Class<?> fieldType = field.getType();
// 根据类型从单例池找依赖 Bean
Object dependencyBean = getBeanByType(fieldType);
if (dependencyBean == null) {
throw new RuntimeException("未找到依赖 Bean：" + fieldType.getName());
}
try {
// 注入依赖
field.set(beanInstance, dependencyBean);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException("注入依赖失败：" + field.getName(), e);
}
}
}
}
// 对外提供获取 Bean 的方法（按类型）
public <T> T getBean(Class<T> clazz) {
for (Map.Entry<String, Object> entry : singletonObjects.entrySet()) {
if (clazz.isInstance(entry.getValue())) {
return (T) entry.getValue();
}
}
throw new RuntimeException("未找到 Bean：" + clazz.getName());
}
// 对外提供获取 Bean 的方法（按名称）
public Object getBean(String beanName) {
Object bean = singletonObjects.get(beanName);
if (bean == null) {
throw new RuntimeException("未找到 Bean：" + beanName);
}
return bean;
}
// 工具方法：根据类型查找 Bean
private Object getBeanByType(Class<?> type) {
for (Object bean : singletonObjects.values()) {
if (type.isInstance(bean)) {
return bean;
}
}
return null;
}
// 工具方法：首字母小写
private String toLowerCaseFirstChar(String str) {
if (str == null || str.isEmpty()) return str;
char[] chars = str.toCharArray();
chars[0] = Character.toLowerCase(chars[0]);
return new String(chars);
}
}步骤 4：测试代码
1. 编写业务类
// Dao 层
@MyComponent
public class UserDao {
public void queryUser() {
System.out.println("Spring 6.x 简易 IOC：查询用户信息");
}
}
// Service 层（依赖 UserDao）
@MyComponent
public class UserService {
@MyAutowired
private UserDao userDao;
public void getUser() {
userDao.queryUser();
System.out.println("Spring 6.x 简易 IOC：UserService 处理请求");
}
}2. 编写配置类
@MyConfiguration(scanPackage = "com.example.spring6.ioc.demo")
public class AppConfig {
}3. 编写测试类
public class MyIocTest {
public static void main(String[] args) {
// 1. 创建简易 IOC 容器
MyApplicationContext context = new MyApplicationContext(AppConfig.class);
// 2. 获取 Bean
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
// 3. 调用方法
userService.getUser();
}
}运行结果
Spring 6.x 简易 IOC：查询用户信息
Spring 6.x 简易 IOC：UserService 处理请求三、简易版 vs Spring 6.x 原生源码对比
| 简易版 IOC 组件 | Spring 6.x 原生组件 | 作用 |
|---|---|---|
| MyBeanDefinition | BeanDefinition | 存储 Bean 元信息 |
| beanDefinitionMap | DefaultListableBeanFactory#beanDefinitionMap | 存储 BeanDefinition |
| singletonObjects | DefaultSingletonBeanRegistry#singletonObjects | 单例池 |
| MyApplicationContext | AnnotationConfigApplicationContext | 核心容器 |
| populateBean() | AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean | 依赖注入 |
| createBean() | AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean | 创建 Bean 实例 |
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