手动开发-简单的Spring基于注解配置的程序--源码解析

在前文中 《手动开发-简单的Spring基于XML配置的程序--源码解析》，我们是从XML配置文件中去读取bean对象信息，再在自己设计的容器中进行初始化，属性注入，最后通过getBean()方法进行返回。这篇文章，我们将基于注解的视角，实现简单的Spring容器。在这里我们还将做一些改动，前文我们是通过xml文件名进行传值容器初始化，这里，我们通过传值接口类型进行初始化容器。所以本文有下面两个特色：

• 基于注解实现Spring容器模拟
• 通过接口类型初始化ioc容器

@设计注解@

Spring中有很多注解，在这里我们将自己设计一个注解进行使用。那么怎么设计注解呢？Spring的注解设计是基于 元注解实现的。元注解是Java基础，元注解如下：

• @Target

  用于指定注解的使用范围

  • ElementType.TYPE：类、接口、注解、枚举
  • ElementType.FIELD：字段、枚举常量
  • ElementType.METHOD：方法
  • ElementType.PARAMETER：形式参数
  • ElementType.CONSTRUCTOR：构造方法
  • ElementType.LOCAL_VARIABLE：局部变量
  • ElementType.ANNOTATION_TYPE：注解
  • ElementType.PACKAGE：包
  • ElementType.TYPE_PARAMETER：类型参数
  • ElementType.TYPE_USE：类型使用

• @Retention

  用于指定注解的保留策略

  • RetentionPolicy.SOURCE：注解只保留在源码中，在编译时会被编译器丢弃
  • RetentionPolicy.CLASS：(默认的保留策略) 注解会被保留在Class文件中，但不会被加载到虚拟机中，运行时无法获得
  • RetentionPolicy.RUNTIME：注解会被保留在Class文件中，且会被加载到虚拟机中，可以在运行时获得

• @Documented

  • 用于将注解包含在javadoc中
  • 默认情况下，javadoc是不包括注解的，但如果使用了@Documented注解，则相关注解类型信息会被包含在生成的文档中

• @Inherited

  用于指明父类注解会被子类继承得到

• @Repeatable

  用于声明标记的注解为可重复类型注解，可以在同一个地方多次使用

这些元注解就是最基本的部件，我们设计注解需要用到它们。现在我们就设计一个自己的ComponentScan注解：

/**
 * @author linghu
 * @date 2023/8/30 13:56
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ComponentScan {
    String value();

}

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)表明这个注解在运行时会生效；@Target(ElementType.TYPE)表明注解可以修饰的类型，我们进入这个Type的源码，我们通过注释得知，TYPE包含了 Class, interface (including annotation type), or enum declaration，也就是可以是类，接口......：

public enum ElementType {
    /** Class, interface (including annotation type), or enum declaration */
    TYPE,

    /** Field declaration (includes enum constants) */
    FIELD,

    /** Method declaration */
    METHOD,

    /** Formal parameter declaration */
    PARAMETER,

    /** Constructor declaration */
    CONSTRUCTOR,

    /** Local variable declaration */
    LOCAL_VARIABLE,

    /** Annotation type declaration */
    ANNOTATION_TYPE,

    /** Package declaration */
    PACKAGE,

    /**
     * Type parameter declaration
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_PARAMETER,

    /**
     * Use of a type
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_USE
}

这个时候我们为了验证我们设计的新注解ComponentScan，我们新建一个LingHuSpringConfig配置类，其实这个配置类不会具体实现什么，就是在类名上放一个注解ComponentScan，然后设置一个value值，如下：

/**
 * @author linghu
 * @date 2023/8/30 14:09
 * 这个配置文件作用类似于beans.xml文件，用于对spring容器指定配置信息
 */
@ComponentScan(value = "com.linghu.spring.component")
public class LingHuSpringConfig {

}

我们设置这个配置类的目的是：我们在初始化容器的时候，直接传递 LingHuSpringConfig.class接口就行了，通过接口类型初始化ioc容器，容器根据我们设计的注解去扫描这个全类路径com.linghu.spring.component。

$设计容器 $

其实这个容器的设计和《手动开发-简单的Spring基于XML配置的程序--源码解析》讲的差不多，都需要：

• 一个 ConcurrentHashMap作为容器
• 一个构造器，对容器进行初始化。
• 提供一个 getBean方法，返回我们 的ioc容器。

这里面大部分工作是在构造器里完成的，完成的工作如下：

• 找到 @ComponentScan配置类，并读取value值，得到类路径。
• 通过上一步的类路径，我们需要到对应的 target目录的路径下去索引所有文件，其实就是那些.class文件，我们对这些文件进行过滤，过滤的过程中判断它们有没有加注解，如果加了就把这些文件的类路径放到ioc容器中保存下来。
• 在对文件进行检索过滤的时候，我们需要把保存在 component文件下的.class文件的名字提取出来，然后保存这些名字到容器中。
• 获取完整的类路径，判断这些类有没有注解：@compoment,@controller,@Service...。是不是需要注入容器
• 获取Component注解的value值，这个值作为bean对象的id名，存到ioc容器中

最后我们实现了，我们通过自己定义的注解，将被注解的类的类路径扫描并加入到了我们自己创建的容器ioc中，最后我们通过我们自己设计的ioc容器得到了我们需要的对象。ioc怎么帮我们创建的对象？通过反射创建的，反射所需要的类路径是我们在注解上读取过来的。

#完整代码#

LingSpringApplicationContext.java:

package com.linghu.spring.annotation;

import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.stereotype.Repository;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.io.File;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * @author linghu
 * @date 2023/8/30 14:13
 * 这个类充当spring原生的容器ApplicationContext
 */
public class LingSpringApplicationContext {
    private Class configClass;

    //ioc里存放的是通过反射创建的对象（基于注解形式）
    private final ConcurrentHashMap<String,Object> ioc=
            new ConcurrentHashMap<>();


    public LingSpringApplicationContext(Class configClass) {
        this.configClass = configClass;
//        System.out.println("this.configClass="+this.configClass);

        //获取到配置类的@ComponentScan(value = "com.linghu.spring.component")
        ComponentScan componentScan = 
                (ComponentScan) this.configClass.getDeclaredAnnotation(ComponentScan.class);
        //取出注解的value值：com.linghu.spring.component。得到类路径，要扫描的包
        String path = componentScan.value();
//        System.out.println("value="+value);

        //得到要扫描包下的资源（.class文件）
        //1、得到类的加载器
        ClassLoader classLoader =
                LingSpringApplicationContext.class.getClassLoader();
        path = path.replace(".", "/");

        URL resource = classLoader.getResource(path);
//        System.out.println("resource="+resource);

        //将要加载的资源（.class）路径下的文件进行遍历=》io
        File file = new File(resource.getFile());
        if (file.isDirectory()){
            File[] files = file.listFiles();
            for (File f :files) {
                //获取"com.linghu.spring.component"下的所有class文件
                System.out.println("===========");
                //D:\Java\JavaProjects\spring\target\classes\com\linghu\spring\component\UserDAO.class
                System.out.println(f.getAbsolutePath());
                String fileAbsolutePath = f.getAbsolutePath();

                //只处理.class文件
                if (fileAbsolutePath.endsWith(".class")){

                //1、获取到类名=》字符串截取
                String className =
                        fileAbsolutePath.substring(fileAbsolutePath.lastIndexOf("\\") + 1, fileAbsolutePath.indexOf(".class"));
//                System.out.println("className="+className);

                //2、获取类的完整的路径
                String classFullName = path.replace("/", ".") + "." + className;
                System.out.println("classFullName="+classFullName);

                //3、判断该类是不是需要注入容器，就看该类是不是有注解@compoment,@controller,@Service...
                    try {
                        //得到指定类的类对象，相当于Class.forName("com.xxx")
                        Class<?> aClass = classLoader.loadClass(classFullName);
                        if (aClass.isAnnotationPresent(Component.class)||
                                aClass.isAnnotationPresent(Service.class)||
                                aClass.isAnnotationPresent(Repository.class)||
                                        aClass.isAnnotationPresent(Controller.class)){

                            //演示一个component注解指定value，分配id
                            if (aClass.isAnnotationPresent(Component.class)){
                                Component component = aClass.getDeclaredAnnotation(Component.class);
                                String id = component.value();
                                if (!"".endsWith(id)){
                                    className=id;//用户自定义的bean id 替换掉类名
                                }
                            }


                            //这时就可以反射对象，放入到ioc容器中了
                            Class<?> clazz = Class.forName(classFullName);
                            Object instance = clazz.newInstance();//反射完成
                            //放入到容器中,将类的首字母变成小写，这里用了Stringutils
                            ioc.put(StringUtils.uncapitalize(className),instance);

                        }

                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (InstantiationException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    } catch (IllegalAccessException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }


        }
    }
    }

    //返回容器中的对象
    public Object getBean(String name){
        return ioc.get(name);
    }
}

Gitee：《实现Spring容器机制》