1. 背景
我在大四实习的时候开始接触 J2EE 方面的开发工作，也是在同时期接触并学习 Spring 框架，到现在也有快有两年的时间了。不过之前没有仿写过 Spring IOC 和 AOP，只是宏观上对 Spring IOC 和 AOP 原理有一定的认识。所以为了更进一步理解 Spring IOC 和 AOP 原理。在工作之余，参考了一些资料和代码，动手实现了一个简单的 IOC 和 AOP，并实现了如下功能：
- 根据 xml 配置文件加载相关 bean
- 对 BeanPostProcessor 类型的 bean 提供支持
- 对 BeanFactoryAware 类型的 bean 提供支持
- 实现了基于 JDK 动态代理的 AOP
- 整合了 IOC 和 AOP，使得二者可很好的协同工作
在实现自己的 IOC 和 AOP 前，我的想法比较简单，就是实现一个非常简单的 IOC 和 AOP，哪怕是几十行代码实现的都行。后来实现后，感觉还很有意思的。不过那个实现太过于简单，和 Spring IOC，AOP 相去甚远。后来想了一下，不能仅满足那个简单的实现，于是就有了这个仿写项目。相对来说仿写的代码要复杂了一些，功能也多了一点，看起来也有点样子的。尽管仿写出的项目仍然是玩具级，不过写仿写的过程中，还是学到了一些东西。总体上来说，收获还是很大的。在接下来文章中，我也将从易到难，实现不同版本的 IOC 和 AOP。好了，不多说了，开始干活。
2. 简单的 IOC 和 AOP 实现
2.1 简单的 IOC
先从简单的 IOC 容器实现开始，最简单的 IOC 容器只需4步即可实现，如下：
- 加载 xml 配置文件，遍历其中的标签
- 获取标签中的 id 和 class 属性，加载 class 属性对应的类，并创建 bean
- 遍历标签中的标签，获取属性值，并将属性值填充到 bean 中
- 将 bean 注册到 bean 容器中
如上所示，仅需4步即可，是不是觉得很简单。好了，Talk is cheap, Show me the code. 接下来要上代码了。不过客官别急，上代码前，容我对代码结构做一下简单介绍：
SimpleIOC // IOC 的实现类，实现了上面所说的4个步骤 SimpleIOCTest // IOC 的测试类 Car // IOC 测试使用的 bean Wheel // 同上 ioc.xml // bean 配置文件
容器实现类 SimpleIOC 的代码：
public class SimpleIOC {
private Map<String, Object> beanMap = new HashMap<>();
public SimpleIOC(String location) throws Exception {
loadBeans(location);
}
public Object getBean(String name) {
Object bean = beanMap.get(name);
if (bean == null) {
throw new IllegalArgumentException("there is no bean with name " + name);
}
return bean;
}
private void loadBeans(String location) throws Exception {
// 加载 xml 配置文件
InputStream inputStream = new FileInputStream(location);
DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder docBuilder = factory.newDocumentBuilder();
Document doc = docBuilder.parse(inputStream);
Element root = doc.getDocumentElement();
NodeList nodes = root.getChildNodes();
// 遍历 <bean> 标签
for (int i = 0; i < nodes.getLength(); i++) {
Node node = nodes.item(i);
if (node instanceof Element) {
Element ele = (Element) node;
String id = ele.getAttribute("id");
String className = ele.getAttribute("class");
// 加载 beanClass
Class beanClass = null;
try {
beanClass = Class.forName(className);
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
// 创建 bean
Object bean = beanClass.newInstance();
// 遍历 <property> 标签
NodeList propertyNodes = ele.getElementsByTagName("property");
for (int j = 0; j < propertyNodes.getLength(); j++) {
Node propertyNode = propertyNodes.item(j);
if (propertyNode instanceof Element) {
Element propertyElement = (Element) propertyNode;
String name = propertyElement.getAttribute("name");
String value = propertyElement.getAttribute("value");
// 利用反射将 bean 相关字段访问权限设为可访问
Field declaredField = bean.getClass().getDeclaredField(name);
declaredField.setAccessible(true);
if (value != null && value.length() > 0) {
// 将属性值填充到相关字段中
declaredField.set(bean, value);
} else {
String ref = propertyElement.getAttribute("ref");
if (ref == null || ref.length() == 0) {
throw new IllegalArgumentException("ref config error");
}
// 将引用填充到相关字段中
declaredField.set(bean, getBean(ref));
}
// 将 bean 注册到 bean 容器中
registerBean(id, bean);
}
}
}
}
}
private void registerBean(String id, Object bean) {
beanMap.put(id, bean);
}
}
容器测试使用的 bean 代码：
public class Car {
private String name;
private String length;
private String width;
private String height;
private Wheel wheel;
// 省略其他不重要代码
}
public class Wheel {
private String brand;
private String specification ;
// 省略其他不重要代码
}
bean 配置文件 ioc.xml 内容:
<beans>
<bean id="wheel" class="com.titizz.simulation.toyspring.Wheel">
<property name="brand" value="Michelin" />
<property name="specification" value="265/60 R18" />
</bean>
<bean id="car" class="com.titizz.simulation.toyspring.Car">
<property name="name" value="Mercedes Benz G 500"/>
<property name="length" value="4717mm"/>
<property name="width" value="1855mm"/>
<property name="height" value="1949mm"/>
<property name="wheel" ref="wheel"/>
</bean>
</beans>
IOC 测试类 SimpleIOCTest：
public class SimpleIOCTest {
@Test
public void getBean() throws Exception {
String location = SimpleIOC.class.getClassLoader().getResource("spring-test.xml").getFile();
SimpleIOC bf = new SimpleIOC(location);
Wheel wheel = (Wheel) bf.getBean("wheel");
System.out.println(wheel);
Car car = (Car) bf.getBean("car");
System.out.println(car);
}
}
测试结果：
以上是简单 IOC 实现的全部内容，难度不大，代码也不难看懂，这里不再多说了。下面说说简单 AOP 的实现。
2.2 简单的 AOP 实现
AOP 的实现是基于代理模式的，这一点相信大家应该都知道。代理模式是AOP实现的基础，代理模式不难理解，这里就不花篇幅介绍了。在介绍 AOP 的实现步骤之前，先引入 Spring AOP 中的一些概念，接下来我们会用到这些概念。
通知（Advice）
通知定义了要织入目标对象的逻辑，以及执行时机。
|
切点（Pointcut）
如果说通知定义了在何时执行通知，那么切点就定义了在何处执行通知。所以切点的作用就是
|
切面（Aspect）
切面包含了通知和切点，通知和切点共同定义了切面是什么，在何时，何处执行切面逻辑。
|
说完概念，接下来我们来说说简单 AOP 实现的步骤。这里 AOP 是基于 JDK 动态代理实现的，只需3步即可完成：
- 定义一个包含切面逻辑的对象，这里假设叫 logMethodInvocation
- 定义一个 Advice 对象（实现了 InvocationHandler 接口），并将上面的 logMethodInvocation 和 目标对象传入
- 将上面的 Adivce 对象和目标对象传给 JDK 动态代理方法，为目标对象生成代理
上面步骤比较简单，不过在实现过程中，还是有一些难度的，这里要引入一些辅助接口才能实现。接下来就来介绍一下简单 AOP 的代码结构：
MethodInvocation 接口 // 实现类包含了切面逻辑，如上面的 logMethodInvocation Advice 接口 // 继承了 InvocationHandler 接口 BeforeAdvice 类 // 实现了 Advice 接口，是一个前置通知 SimpleAOP 类 // 生成代理类 SimpleAOPTest // SimpleAOP 从测试类 HelloService 接口 // 目标对象接口 HelloServiceImpl // 目标对象
MethodInvocation 接口代码：
public interface MethodInvocation {
void invoke();
}
Advice 接口代码：
public interface Advice extends InvocationHandler {}
BeforeAdvice 实现代码：
public class BeforeAdvice implements Advice {
private Object bean;
private MethodInvocation methodInvocation;
public BeforeAdvice(Object bean, MethodInvocation methodInvocation) {
this.bean = bean;
this.methodInvocation = methodInvocation;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// 在目标方法执行前调用通知
methodInvocation.invoke();
return method.invoke(bean, args);
}
}
SimpleAOP 实现代码：
public static Object getProxy(Object bean, Advice advice) {
return Proxy.newProxyInstance(SimpleAOP.class.getClassLoader(),
bean.getClass().getInterfaces(), advice);
}
}
HelloService 接口，及其实现类代码：
public interface HelloService {
void sayHelloWorld();
}
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
@Override
public void sayHelloWorld() {
System.out.println("hello world!");
}
}
SimpleAOPTest 代码:
public class SimpleAOPTest {
@Test
public void getProxy() throws Exception {
// 1. 创建一个 MethodInvocation 实现类
MethodInvocation logTask = () -> System.out.println("log task start");
HelloServiceImpl helloServiceImpl = new HelloServiceImpl();
// 2. 创建一个 Advice
Advice beforeAdvice = new BeforeAdvice(helloServiceImpl, logTask);
// 3. 为目标对象生成代理
HelloService helloServiceImplProxy = (HelloService) SimpleAOP.getProxy(helloServiceImpl,beforeAdvice);
helloServiceImplProxy.sayHelloWorld();
}
}
输出结果：
以上实现了简单的 IOC 和 AOP，不过实现的 IOC 和 AOP 还很简单，且只能独立运行。在下一篇文章中，我将实现一个较为复杂的 IOC 和 AOP，大家如果有兴趣可以去看看。好了，本篇文章到此结束。
附录：Spring 源码分析文章列表
Ⅰ. IOC
| 更新时间 | 标题 |
|---|---|
| 2018-05-30 | Spring IOC 容器源码分析系列文章导读 |
| 2018-06-01 | Spring IOC 容器源码分析 - 获取单例 bean |
| 2018-06-04 | Spring IOC 容器源码分析 - 创建单例 bean 的过程 |
| 2018-06-06 | Spring IOC 容器源码分析 - 创建原始 bean 对象 |
| 2018-06-08 | Spring IOC 容器源码分析 - 循环依赖的解决办法 |
| 2018-06-11 | Spring IOC 容器源码分析 - 填充属性到 bean 原始对象 |
| 2018-06-11 | Spring IOC 容器源码分析 - 余下的初始化工作 |
Ⅱ. AOP
| 更新时间 | 标题 |
|---|---|
| 2018-06-17 | Spring AOP 源码分析系列文章导读 |
| 2018-06-20 | Spring AOP 源码分析 - 筛选合适的通知器 |
| 2018-06-20 | Spring AOP 源码分析 - 创建代理对象 |
| 2018-06-22 | Spring AOP 源码分析 - 拦截器链的执行过程 |
Ⅲ. MVC
| 更新时间 | 标题 |
|---|---|
| 2018-06-29 | Spring MVC 原理探秘 - 一个请求的旅行过程 |
| 2018-06-30 | Spring MVC 原理探秘 - 容器的创建过程 |