【Spring】仿写Spring核心逻辑--实现 IOC、DI、MVC

梦里梦外; 2022-12-25 10:52 184阅读 0赞

在开始仿写前，我们先明确要实现的三个目标：

目标一：IOC。可以通过自定义注解`@MYService`、`@MYController`，将对象交给IOC容器管理

public interface IDemoService {
        
    	String get(String name);
    }
    
    @MYService
    public class DemoService implements IDemoService {
        
    
    	public String get(String name) {
        
    		return "My name is " + name;
    	}
    }

注意，只是标了注解还不够，我们还需要通过配置文件appliacation.properties去配置要扫描的类在哪些包

![在这里插入图片描述][20201205180726493.png_pic_center]  
目标二：DI。可以通过自定义注解`@MYAutowired`实现依赖注入

@MYController
    public class DemoAction {
        
      	@MYAutowired
    	private IDemoService demoService;
    }

目标三：MVC。可以通过自定义注解`@MYRequestMapping`、`@MYRequestParam`实现类似SpringMVC的请求分发与处理

@MYController
    @MYRequestMapping("/demo")
    public class DemoAction {
        
    
      	@MYAutowired
    	private IDemoService demoService;
    
    	@MYRequestMapping("/query")
    	public void query(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,
                          @MYRequestParam("name") String name){
        
    		String result = demoService.get(name);
    //		String result = "My name is " + name;
    		try {
        
    			resp.getWriter().write(result);
    		} catch (IOException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    
    	@MYRequestMapping("/add")
    	public void add(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,
    					@MYRequestParam("a") Integer a, @MYRequestParam("b") Integer b){
        
    		try {
        
    			resp.getWriter().write(a + "+" + b + "=" + (a + b));
    		} catch (IOException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    
    	@MYRequestMapping("/remove")
    	public void remove(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,
                           @MYRequestParam("id") Integer id){
        
    	}
    }

项目的整体结构如下：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]

那下面我们就开始动手实现上面的三个目标！

## 1.自定义注解 ##

根据上面的要求，我们首先要做的就是自定义五个注解：  
![在这里插入图片描述][20201205180820526.png_pic_center]

@Target(ElementType.FIELD) // @Autowired是用在成员变量上的注解
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    public @interface MYAutowired {
        
        String value() default "";
    }

@Target({
        ElementType.TYPE}) // @Controller是用在类上的
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    public @interface MYController {
        
        String value() default "";
    }

@Target({
        ElementType.TYPE, ElementType.METHOD}) // @RequestMapping既可以用在类上，也可以用在方法上
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    public @interface MYRequestMapping {
        
        String value() default "";
    }

@Target({
        ElementType.PARAMETER}) // @RequestParam是用在方法的参数上
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    public @interface MYRequestParam {
        
        String value() default "";
    }

@Target(ElementType.TYPE) // @Service是用在类上的
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    public @interface MYService {
        
        String value() default "";
    }

> 更多关于自定义注解的内容可以参考这篇 [【Java杂记】注解：自定义注解示例][Java]…

## 2.核心类 MYDispatchServlet ##

实现上面三个要求的代码都在MYDispatchServlet类中，那这个类该怎么写呢？我们可以从目标三这个终极目标入手，就跟 Springmvc 一样，我们也写一个DispatchServlet，然后在初始化时完成任务一（IOC）和任务二（DI）。

// 继承javax.HttpServlet 
    public class MYDispatchServlet extends HttpServlet {
        
    	
    	// 初始化阶段，在容器创建Servlet时会执行初始化方法（init）
        @Override
        public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
        
            // 1.加载配置文件
            // 传入配置文件路径
            doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
            
            // 2.扫描相关类
            // 传入配置文件中的scanPackage的包名
            doScanner(contextConfig.getProperty("scanPackage"));
            
            // 3.初始化扫描到的类，并将它们放入IOC容器
            doInstance();
    
            // 4.完成依赖注入
            doAutowired();
    
            // 5.初始化HandlerMappring
            initHandlerMapping();
    
            System.out.println("MYSpring framework is init");
        }
    
        // 运行阶段
        // 处理post请求
        @Override
        protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        
            // 请求分发，将请求分发个相应方法
            // 注：此处，该方法还包含了分发后方法的执行
            try {
        
                doDispatch(req, resp);
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                resp.getWriter().write("500 Excetion Detail:" +Arrays.toString(e.getStackTrace()));
            }
        }
    	
    	// 处理get请求
        @Override
        protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        
            doPost(req, resp);
        }
    }

架子搭好了，下面就对上面定义的方法一一实现：

### 2.1 doLoadConfig() ###

private Properties contextConfig = new Properties();
    
    // 读取配置文件信息到内存
    private void doLoadConfig(String contextConfigLocation) {
        
        // 通过当前类的ClassLoader读取Properties文件，成IO流；相当于读入了 scanPackage=com.yzh.demo 到内存中
        InputStream fis = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(contextConfigLocation);
        try {
        
            // 存到Properties对象中
            contextConfig.load(fis);
        } catch (IOException e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
    }

### 2.2 doScanner() ###

private List<String> classNames = new ArrayList<String>();
    
    // 扫描指定包，得到指定包下所有类的全类名，本质是文件操作
    private void doScanner(String scanPackage) {
        
        // 1.获取需要扫描包的File对象
        // 这里不能直接new File，因为new File需要的是相对路径或绝路径，
        // 而上一步得到的包名什么都不是，所以我们的策略是先获取URL对象
        // 注：getResource方法返回的是URL对象，用来获取指定类或包的绝对路径
        //    getResource获取绝对路径，首先要将包名转化成项目相对路径。
        //    而最前面 / 表示从根路径中寻找（显然要找到这个包不能从当前目录下寻找）
        URL url = this.getClass().getClassLoader().
                getResource("/" + scanPackage.replaceAll("\\.", "/"));
    	// 通过getFile获取到要扫描包的绝对路径（文件夹）
        File classpath = new File(url.getFile());
    
        // 2.遍历文件夹，寻找class文件
        for (File file : classpath.listFiles()) {
        
            if (file.isDirectory()) {
        
                // 这里是通过递归遍历文件夹，还是包就再执行上述步骤（解析路径->创建目录->遍历）
                doScanner(scanPackage + "." + file.getName());
            } else {
        
                // 不是class文件的不管
                if (!file.getName().endsWith("class")) {
        continue;}
                // 这里要保存全类名（包.类名），因为后面要通过反射Class.forName获取Class对象
                String className = (scanPackage + "." + file.getName()).replace(".class", "");
                classNames.add(className);
            }
        }
    }

### 2.3 doInstance() ###

private Map<String, Object> ioc = new HashMap<String, Object>();
    
    // 将需要IOC容器管理的对象放入IOC容器
    private void doInstance() {
        
    	// 如果指定要扫描的包（文件夹）下没有文件
        if (classNames.isEmpty()) {
        return;}
    
        try {
        
            for (String className : classNames) {
        
                Class<?> clazz = Class.forName(className);
                // 1.标了@MYController的类的对象需要IOC容器管理
                if (clazz.isAnnotationPresent(MYController.class)) {
        
                	// 通过Class对象创建相应的实例对象！
                    Object instance = clazz.newInstance();
                    // 这里getSimpleName是只获取类名，而IOC容器的beanName只要单纯的类名就够了
                    String beanName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());
                    ioc.put(beanName, instance);
                 // 2.标了@MYService的类的对象需要IOC容器管理
                } else if (clazz.isAnnotationPresent(MYService.class)) {
        
                    Object instance = clazz.newInstance();
                    // 2.1 按类名注入（最常见的方式），一般需要类名小写（驼峰规则）
                    // 注：这里明确一个问题，classNames中存的是全类名，而这里要做beanName的只能是类名
                    String beanName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());
                    // 2.2 按自定义beanName注入
                    // 注：这里就是注解的基本操作，拿到注解，然后通过注解中定义的方法拿到参数
                    MYService annotation = clazz.getAnnotation(MYService.class);
                    if (!"".equals(annotation.value())) {
        
                        beanName = annotation.value();
                    }
    
                    ioc.put(beanName, instance);
                    // 2.3 除了上面按类名注入外，还要考虑接口。就像我们平常注入Service一样，声明时都是直接声明的接口。
                    // 注：这里还要考虑多实现的问题，即一个对象可能不止实现了一个接口，所以需要遍历（getInterfaces）
                    for (Class<?> i : clazz.getInterfaces()) {
        
                        // 如果一个接口已经有实现对象的Bean了，抛异常
                        if (ioc.containsKey(i.getName())) {
        
                            throw new Exception("The beanName is existed!!!");
                        }
                        ioc.put(i.getName(), instance);
                    }
                // 3.没有注解（或配置）的类，IOC容器不管；
                } else {
        
                    // 接着看下一个类
                    continue;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    // 这里默认是只传入类名大写的，A=65, a=97
    private String toLowerFirstCase(String simpleName) {
        
        char[] chars = simpleName.toCharArray();
        chars[0] += 32;
        return new String(chars);
    }

### 2.4 doAutowired() ###

// 对已经被管理的对象们进行依赖注入
    private void doAutowired() {
        
        // IOC容器为空，表示没有能进行依赖注入的对象
        if (ioc.isEmpty()) {
         return; }
    
        // 遍历IOC容器
        for (Map.Entry<String, Object> entry : ioc.entrySet()) {
        
            // 1.拿到当前对象所有field（注：Declared表示也能拿到private成员）
            Field[] fields = entry.getValue().getClass().getDeclaredFields();
            // 2.遍历所有field们
            for (Field field : fields) {
        
                // 2.1 判断这些filed中们有没有需要注入的（有@MYAtowired）
                if (field.isAnnotationPresent(MYAutowired.class)) {
        
                    // 2.2 获取要注入的beanName
                    MYAutowired annotation = field.getAnnotation(MYAutowired.class);
                    // 2.2.1 自定义beanName
                    String beanName = annotation.value().trim();
                    if ("".equals(beanName)) {
        
                        // 2.2.2 若没有自定义beanName，就以字段的类名作为beanName
                        // 注：这就体现了上面doInstance对接口进行处理的必要性
                        beanName = field.getType().getName();
                    }
    
                    // 3.将IOC中的对象注入当前field
                    // setAccessible是为了对public外的字段也能进行注入
                    field.setAccessible(true);
                    try {
        
                        field.set(entry.getValue(), ioc.get(beanName));
                    } catch (IllegalAccessException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                        continue;
                    }
                }
            }
        }
    }

### 2.5 initHandlerMapping() ###

private Map<String, Method> handlerMapping = new HashMap<String, Method>();
    
    // 保存方法与请求路径的映射关系(ps:通过method可以获取到所属类名-->根据类名拿到具体的bean）
    private void initHandlerMapping() {
        
        if (ioc.isEmpty()) return;
    
        // 遍历所有在容器中的对象
        for (Map.Entry<String, Object> entry : ioc.entrySet()) {
        
            Class<?> clazz = entry.getValue().getClass();
            // 不是Controller直接返回
            if (!clazz.isAnnotationPresent(MYController.class)) continue;
    
            // 获取Controller上的同一请求路径
            String baseUrl = "";
            if (clazz.isAnnotationPresent(MYRequestMapping.class)) {
        
                MYRequestMapping annotation = clazz.getAnnotation(MYRequestMapping.class);
                baseUrl = annotation.value();
            }
    
            // 获取Controller中每个方法的请求路径
            Method[] methods = clazz.getMethods();
            for (Method method : methods) {
        
                // 不是处理请求的方法就直接返回
                if (!method.isAnnotationPresent(MYRequestMapping.class)) continue;
    
                MYRequestMapping annotation = method.getAnnotation(MYRequestMapping.class);
                // URL处理：无论写了几个 / 都处理成一个
                String url = ("/" + baseUrl + "/" + annotation.value()).replaceAll("/+", "/");
                handlerMapping.put(url, method);
                // 日志打印能处理的路径
                System.out.println("Mapped" + url + "," + method);
            }
        }
    }

### 2.6 doDispatch ###

// 请求分发与执行
    private void doDispatch(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {
        
        // 获取请求路径
        // 注：getRequestURL：http://localhost:8080/demo/query
        //     getRequestURI: /demo/query
        //     getContextPath: 获取当前Context的统一路径，一般用于一个容器部署多个Context，而此处是" "
        String url = req.getRequestURI();
        String contextPath = req.getContextPath();
        // url处理：将contextPath去除（应用标识），将多个 / 的替换成一个 /
        url = url.replaceAll(contextPath, "").replaceAll("/+","/");
    
        // 如果没有处理这个url的method，就返回404
        if (!handlerMapping.containsKey(url)) {
        
            resp.getWriter().println("404 Not Found!!!");
            return;
        }
    
        // 获取处理该请求的方法
        Method method = this.handlerMapping.get(url);
        // 获取该method需要的参数类型们（形参列表）
        Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
        // 用来保存当前方法的具体参数（实参列表）
        Object[] paramValues = new Object[parameterTypes.length];
    
        // 获取请求中携带的参数映射
        Map<String, String[]> parameterMap = req.getParameterMap();
    
        // 遍历形参列表，将形参与实参对应（即填充paramValues）
        for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
        
            Class paramterType = parameterTypes[i];
            // 如果是Request，直接将req放入
            if (paramterType == HttpServletRequest.class) {
        
                paramValues[i] = req;
                continue;
            // 如果是Response，直接将resp放入
            } else if (paramterType == HttpServletResponse.class) {
        
                paramValues[i] = resp;
                continue;
             // 如果是String，就要具体寻找其对应的实参了
            } else if (paramterType == String.class) {
        
    
                Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
                for (int j = 0; j < parameterAnnotations.length; j++) {
        
                    for (Annotation a : parameterAnnotations[i]) {
        
                        // 如果是@RequestParam注解的，就是指定了请求中携带参数名的
                        if (a instanceof MYRequestParam) {
        
                            // 获取指定的参数名
                            String paramName = ((MYRequestParam)a).value();
                            if (!"".equals(paramName.trim())) {
        
                                // 在请求Request携带的请求参数map中，获取到对应参数
                                String value = Arrays.toString(parameterMap.get(paramName))
                                        .replaceAll("\\[|\\]","")
                                        .replaceAll("\\s",",");
                                // 放入实参列表
                                paramValues[i] = value;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        // 获取具体执行该方法的对象，
        // 注：此处是直接获取方法的所有类的对象
        String beanName = toLowerFirstCase(method.getDeclaringClass().getSimpleName());
        // 执行当前方法，传入req，resp，实参列表
        // 注：此处是直接将获取的参数名写死了！！！
        method.invoke(ioc.get(beanName),new Object[]{
        req, resp, parameterMap.get("name")[0]});
    }

这就完了吗？不，servlet还需要配置要一个web.xml，将所有请求都分发到MYDispatchServlet：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    	xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee" xmlns:javaee="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
    	xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
    	xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd"
    	version="2.4">
    	<display-name>My Web Application</display-name>
    	<servlet>
    		<servlet-name>mymvc</servlet-name>
    		<servlet-class>com.yzh.mvcframework.servlet.MYDispatchServlet</servlet-class>
    		<init-param>
    			<param-name>contextConfigLocation</param-name>
    			<param-value>application.properties</param-value>
    		</init-param>
    		<load-on-startup>1</load-on-startup>
    	</servlet>
    	<servlet-mapping>
    		<servlet-name>mymvc</servlet-name>
    		<url-pattern>/*</url-pattern>
    	</servlet-mapping>
    </web-app>

到此为止，所有代码部分结束。

关于web容器，这里采用的是 jetty，而不是 tomcat，已经提前在pom文件的plugin配置好了，那么我们就来运行一下看看吧！  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 运行结果 ###

首先启动jetty，可以看到jetty已经在8080端口成功启动了。  
![在这里插入图片描述][2020120200245178.png]  
我们先直接访问 localhost:8080，看看会是什么结果

![在这里插入图片描述][20201202103303240.png_pic_center]

跟预期一样，上面doDispatch方法写了如果有匹配到路径就返回 `404 not found`。那现在我访问之前 DemoAction 里面定义的请求路径 `/demo/query/`会是什么结果呢？

![在这里插入图片描述][20201202124201574.png_pic_center]  
完整的代码我放在GitHub上了，需要的同学可以在[这里][Link 1]下载…

[20201205180726493.png_pic_center]: /images/20221120/f4cbc52aa4af4f199d3ff78d25083fa5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221120/682e1244f4144324a9ad71bb8fdf6a44.png
[20201205180820526.png_pic_center]: /images/20221120/8f3a4fd4f4fe4c8f8108e45b664a502b.png
[Java]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/109015252
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/26a663987f0241d596d39049bb11429c.png
[2020120200245178.png]: /images/20221120/4bc1079a14cc4334bc73de72e5e8df59.png
[20201202103303240.png_pic_center]: /images/20221120/ada92ee0cce549feb9756877704d97d3.png
[20201202124201574.png_pic_center]: /images/20221120/09c6c4d7aa1c4b8191ecc9f7cb58d266.png
[Link 1]: https://github.com/YZHyaa/framework/tree/main/mySpring-mini