手写一个IoC容器

实现Ioc的大体思路

1.自定义一个AnnotationConfigApplicationContext类，构造器传入要扫描的包

2.获取包下所有的类

3.遍历这些类，找出添加了@Component 注解的类，获取他的class和beanName，封装成一个BeanDefinition，存入集合Set，这个集合就是自动装载的原材料

4.遍历set集合，通过反射创建对象，同时检测属性有没有添加@Value注解，如果有，给属性赋值。再将这些动态创建的对象以k-v存入缓存区

5.提供getBean()方法，通过beanName取出bean

代码实现

1.定义BeanDefinition类用于包装扫描到的class

@Data
@AllArgsConstructor
public class BeanDefinition {
    private String beanName;
    private Class beanClass;
}

2.MyTool工具类提供扫描class的具体实现

package myspring;

import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.IOException;
import java.net.JarURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
import java.util.jar.JarEntry;
import java.util.jar.JarFile;

public class MyTools {

    public static Set<Class<?>> getClasses(String pack) {
        // 第一个class类的集合
        Set<Class<?>> classes = new LinkedHashSet<Class<?>>();
        // 是否循环迭代
        boolean recursive = true;
        // 获取包的名字 并进行替换
        String packageName = pack;
        String packageDirName = packageName.replace('.', '/');
        // 定义一个枚举的集合 并进行循环来处理这个目录下的things
        Enumeration<URL> dirs;
        try {
            dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packageDirName);
            // 循环迭代下去
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                // 获取下一个元素
                URL url = dirs.nextElement();
                // 得到协议的名称
                String protocol = url.getProtocol();
                // 如果是以文件的形式保存在服务器上
                if ("file".equals(protocol)) {
                    // 获取包的物理路径
                    String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "UTF-8");
                    // 以文件的方式扫描整个包下的文件 并添加到集合中
                    findClassesInPackageByFile(packageName, filePath, recursive, classes);
                } else if ("jar".equals(protocol)) {
                    // 如果是jar包文件
                    // 定义一个JarFile
                    System.out.println("jar类型的扫描");
                    JarFile jar;
                    try {
                        // 获取jar
                        jar = ((JarURLConnection) url.openConnection()).getJarFile();
                        // 从此jar包 得到一个枚举类
                        Enumeration<JarEntry> entries = jar.entries();
                        findClassesInPackageByJar(packageName, entries, packageDirName, recursive, classes);
                    } catch (IOException e) {
                        // log.error("在扫描用户定义视图时从jar包获取文件出错");
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return classes;
    }

    private static void findClassesInPackageByJar(String packageName, Enumeration<JarEntry> entries, String packageDirName, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
        // 同样的进行循环迭代
        while (entries.hasMoreElements()) {
            // 获取jar里的一个实体 可以是目录 和一些jar包里的其他文件 如META-INF等文件
            JarEntry entry = entries.nextElement();
            String name = entry.getName();
            // 如果是以/开头的
            if (name.charAt(0) == '/') {
                // 获取后面的字符串
                name = name.substring(1);
            }
            // 如果前半部分和定义的包名相同
            if (name.startsWith(packageDirName)) {
                int idx = name.lastIndexOf('/');
                // 如果以"/"结尾 是一个包
                if (idx != -1) {
                    // 获取包名 把"/"替换成"."
                    packageName = name.substring(0, idx).replace('/', '.');
                }
                // 如果可以迭代下去 并且是一个包
                if ((idx != -1) || recursive) {
                    // 如果是一个.class文件 而且不是目录
                    if (name.endsWith(".class") && !entry.isDirectory()) {
                        // 去掉后面的".class" 获取真正的类名
                        String className = name.substring(packageName.length() + 1, name.length() - 6);
                        try {
                            // 添加到classes
                            classes.add(Class.forName(packageName + '.' + className));
                        } catch (ClassNotFoundException e) {
                            // .error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    private static void findClassesInPackageByFile(String packageName, String packagePath, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
        // 获取此包的目录 建立一个File
        File dir = new File(packagePath);
        // 如果不存在或者 也不是目录就直接返回
        if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
            // log.warn("用户定义包名 " + packageName + " 下没有任何文件");
            return;
        }
        // 如果存在 就获取包下的所有文件 包括目录
        File[] dirfiles = dir.listFiles(new FileFilter() {
            // 自定义过滤规则 如果可以循环(包含子目录) 或则是以.class结尾的文件(编译好的java类文件)
            @Override
            public boolean accept(File file) {
                return (recursive && file.isDirectory()) || (file.getName().endsWith(".class"));
            }
        });
        // 循环所有文件
        for (File file : dirfiles) {
            // 如果是目录 则继续扫描
            if (file.isDirectory()) {
                findClassesInPackageByFile(packageName + "." + file.getName(), file.getAbsolutePath(), recursive, classes);
            } else {
                // 如果是java类文件 去掉后面的.class 只留下类名
                String className = file.getName().substring(0, file.getName().length() - 6);
                try {
                    // 添加到集合中去
                    // classes.add(Class.forName(packageName + '.' +
                    // className));
                    // 经过回复同学的提醒，这里用forName有一些不好，会触发static方法，没有使用classLoader的load干净
                    classes.add(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(packageName + '.' + className));
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // log.error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

3.AnnotationConfigApplicationContext构造方法中完成扫描class，创建对象，自动装配。并且提供getBean()方法

public class MyAnnocationConfigApplicationContext {
    private Map<String, Object> ioc = new HashMap<>(); // 缓存beanName-bean
    private Map<String, Object> typeIoc = new HashMap<>(); // 缓存beanType-bean

    // 构造传入扫描的路径
    public MyAnnocationConfigApplicationContext(String pack) {
        try {
            // 1.遍历包找到目标类(原材料)
            Set<BeanDefinition> beanDefinitions =findBeanDefinitions(pack);
            // 2.根据原材料创建bean
            createObject(beanDefinitions);
            // 3.自动装载
            autowiredObject(beanDefinitions);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 装配对象
     * @param beanDefinitions
     * @throws Exception
     */
    private void autowiredObject(Set<BeanDefinition> beanDefinitions) throws Exception {
        Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
            Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
            Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
            for (Field declaredField : declaredFields) {
                Autowired annotation = declaredField.getAnnotation(Autowired.class);
                if (annotation != null) {
                    Qualifier qualifier = declaredField.getAnnotation(Qualifier.class);
                    Object bean = null;
                    if (qualifier != null) {// byName装配
                        String value = qualifier.value();
                        bean = getBean(value);
                    } else {// byType装配
                        bean = typeIoc.get(declaredField.getType().getName());
                    }
                    String fieldName = declaredField.getName();
                    String methodName = "set"+fieldName.substring(0, 1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
                    Method method = clazz.getMethod(methodName, declaredField.getType());
                    Object objct = getBean(beanDefinition.getBeanName());
                    method.invoke(objct, bean);
                }
            }
        }
    }

    // 提供的获取bean的方法
    public Object getBean(String beanName) {
        return ioc.get(beanName);
    }

    /**
     * 根据原材料beanDefinition构建对象并放入缓存中
     * @param beanDefinitions
     */
    private void createObject(Set<BeanDefinition> beanDefinitions) throws Exception {
        Iterator<BeanDefinition> iterator = beanDefinitions.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            BeanDefinition beanDefinition = iterator.next();
            Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
            String beanName = beanDefinition.getBeanName();
            Object object = clazz.getConstructor().newInstance();
            // 完成属性的赋值
            Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
            for (Field declaredField : declaredFields) {
                Value valueAnnotation = declaredField.getAnnotation(Value.class);
                if (valueAnnotation != null) {
                    String value = valueAnnotation.value();
                    String fieldName = declaredField.getName();
                    String methodName = "set"+fieldName.substring(0, 1).toUpperCase()+fieldName.substring(1);
                    // 这里执行方法时候注意参数类型的转换
                    Method method = clazz.getMethod(methodName, declaredField.getType());
                    Object val = null;
                    switch (declaredField.getType().getName()){
                        case "java.lang.Integer":
                            val = Integer.valueOf(value);
                            break;
                        case "java.lang.Float":
                            val = Float.valueOf(value);
                            break;
                        default:
                            val = value;
                            break;
                    }
                    method.invoke(object, val);
                }
            }
            // 创建的对象放入容器中
            ioc.put(beanName, object);
            typeIoc.put(object.getClass().getTypeName(), object);
        }
    }

    /**
     * 用于遍历包找到目标类(原材料)
     * @param pack 要扫描的包路径
     */
    private Set<BeanDefinition> findBeanDefinitions(String pack) {
        // 定义返回的BeanDefinition集合
        Set<BeanDefinition> beanDefinitions = new HashSet<>();
        // 1.获取包下所有类
        Set<Class<?>> classes = MyTools.getClasses(pack);
        // 2.遍历类，找到添加了注解的类
        Iterator<Class<?>> iterator = classes.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Class<?> clazz = iterator.next();
            Component componentAnnotation = clazz.getAnnotation(Component.class);
            if (componentAnnotation != null) {
                System.out.println(clazz + "添加了@omponent注解");
                String beanName = componentAnnotation.value();
                if ("".equals(beanName)) {
                    // 获取去掉包名的类名并首字母替换小写
                    String className = clazz.getName().replaceAll(clazz.getPackage().getName() + ".", "");
                    beanName = className.substring(0, 1).toLowerCase()+className.substring(1);
                }
                // 3.将这些类封装成beanDefinition装载到集合中
                BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(beanName, clazz);
                beanDefinitions.add(beanDefinition);
            }
        }
        return beanDefinitions;
    }
}

4.自定义的注解如下：

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Autowired {
}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Component {
    String value() default "";
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Qualifier {
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Value {
    String value();
}

5.实体类与测试类：

@Component
@Data
public class Account {
    @Value("1")
    private Integer id;
    @Value("zxz")
    private String name;
    private Integer age;
    @Autowired
    @Qualifier("myOrder")
    private Order order;
}

@Data
@Component("myOrder")
public class Order {
    @Value("xxx123")
    private String orderId;
    @Value("1000.0")
    private Float price;
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyAnnocationConfigApplicationContext context = new MyAnnocationConfigApplicationContext("myspring.entry");
        System.out.println(context.getBean("account"));
        System.out.println(context.getBean("myOrder"));
    }
}

项目结构