Spring之IOC实现原理

前段时间写了篇关于Spring的AOP框架实现原理的文章,现在浅谈下Spring的另一大核心概念IOC的原理。
IOC：即控制反转。官方解释是让调用类对某一接口实现类的依赖关系由第三方注入，以转移调用类对某一接口实现类的依赖。
下面将举个现实例子加深理解：

“剧本”要选定“角色”的“饰演者”，我们可以创建第三方“导演“来控制”剧本”，引入“导演”，“剧本”和“饰演者”将完全接偶。”导演“将拥有对”饰演者“的控制权，反转权则是指由”剧本“转移到了导演身上。

我们重新来看IOC的定义：
IOC：即控制反转。官方解释是让调用类（”剧本“）对某一接口实现类（”饰演者“）的依赖关系由第三方（”导演“）注入，以转移调用类（”剧本“）对某一接口实现类（”饰演者“）的依赖。

从注入方法上看，划分为三种类型
1.构造方法注入
2.属性注入
3.接口注入

下面我们通过（剧本-饰演者问题）来看注入的具体方式
构造方法注入：通过调用类的构造方法，将接口实现类通过构造方法变量传入

调用类（剧本）

Public class JuBen {
  private JueSe Js;
  //1：注入角色的具体扮演者
  public JuBen(JueSe Js) {
     this.Js=Js;
  }   
    public void DuiBai() {
       Js.declare(“我想做一个好人！”);
    }

第三方类（导演）

Public class Director {
  public void direct() {
     //2.指定角色的扮演者
     JueSe  Js = new LiuDeHua();
     //3.注入具体扮演者到剧本中
     JuBen Jb = new JuBen(Js);
     Jb.DuiBai();
   }
}

属性注入：通过Setter方法完成调用类所需依赖的注入，更加灵活方便
调用类（剧本）

Public class JuBen {
  private JueSe Js;
  //1.属性注入方法
  public void setJueSe(JueSe Js) {
     this.Js=Js;
  }   
  public void DuiBai(){
     Js.declare(“我想做一个好人！”);               
    }
}

第三方类（导演）

Public class Director {
  public void direct() {
     JueSe Js=new LiuDeHua();
     JuBen Jb=new JuBen();
     //2.调用属性Setter方法注入
     Jb.setJueSe(Js);
     Jb.DuiBai();
}

接口注入：将调用类所有依赖注入的方法抽取到一个接口中，调用类通过实现该接口提供相应的注入方法。
1.调用类所依赖的注入方法提取到接口中

Public interface ActorArrangable {
  void injectJs(JueSe Js);
}

2.调用类实现接口

Public class JuBen implements ActorArrangable {
  private JueSe Js;
  //1.实现接口方法
  public void injectJs(JueSe Js)   
    {this.Js = Js; }   
  public void DuiBai() {
     Js.declare(“我想做一个好人！”)
    }
}

Spring作为一个容器，通过配置文件或者注解描述类和类之间的依赖关系，自动完成类的初始化和依赖注入的工作，下面是对以上实例进行配置的配置文件片段：

   //1.实现类实例化
   <bean id=“Js" class=“LiuDeHua" />
   //2.通过ljm-ref建立依赖关系
   <bean id=“Juben"   class=“JuBen"  p:ljm-ref=“Js”/>
</beans>

前面写过关于Java反射机制的文章，那么Java反射与IOC的关系是…?

在Spring中，通过IOC可以将实现类、参数信息等配置在其对应的配置文件中，那么当需要更改实现类或参数信息时，只需要修改配置文件即可， 我们还可以对某对象所需要的其它对象进行注入，这种注入都是在配置文件中做的。
Spring的IOC的实现原理利用的就是Java的反射机制，Spring的工厂类会帮我们完成配置文件的读取、利用反射机制注入对象等工作，我们可以通过bean的名称获取对应的对象。

下面我简单实现IOC如何利用反射从配置文件中读取信息
1.需要从配置文件（xml）中读取配置信息

package com.reflect;

import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

import org.dom4j.Attribute;
import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;

public class BeanFactory {

    private Map<String, Object> beanMap = new HashMap<String, Object>();

    /**
     * bean工厂的初始化.
     * 
     * @param xml xml配置文件
     */
    public void init(String xml) {
        try {
            //1.创建读取配置文件的reader对象
            SAXReader reader = new SAXReader();

            //2.获取当前线程中的类装载器对象
            ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

            //3.从class目录下获取指定的xml文件
            InputStream ins = classLoader.getResourceAsStream(xml);
            Document doc = reader.read(ins);
            Element root = doc.getRootElement();
            Element foo;

            //4.遍历xml文件当中的Bean实例
            for (Iterator i = root.elementIterator("bean"); i.hasNext();) {
                foo = (Element) i.next();

                //5.针对每个一个Bean实例，获取bean的属性id和class
                Attribute id = foo.attribute("id");
                Attribute cls = foo.attribute("class");

                //6.利用Java反射机制，通过class的名称获取Class对象
                Class bean = Class.forName(cls.getText());
                //7.获取对应class的信息
                java.beans.BeanInfo info = java.beans.Introspector.getBeanInfo(bean);
                //8.获取其属性描述
                java.beans.PropertyDescriptor pd[] = info.getPropertyDescriptors();

                //9.创建一个对象，并在接下来的代码中为对象的属性赋值
                Object obj = bean.newInstance();

                //10.遍历该bean的property属性
                for (Iterator ite = foo.elementIterator("property"); ite.hasNext();) {
                    Element foo2 = (Element) ite.next();

                    //11.获取该property的name属性
                    Attribute name = foo2.attribute("name");
                    String value = null;

                    //12.获取该property的子元素value的值
                    for (Iterator ite1 = foo2.elementIterator("value"); ite1.hasNext();) 
                    {
                        Element node = (Element) ite1.next();
                        value = node.getText();
                        break;
                    }

                    //13.利用Java的反射机制调用对象的某个set方法，并将值设置进去 
                    for (int k = 0; k < pd.length; k++) {
                        if (pd[k].getName().equalsIgnoreCase(name.getText())) 
                        {
                            Method mSet = null;
                            mSet = pd[k].getWriteMethod();
                            mSet.invoke(obj, value);
                        }
                    }
                }

                //14.将对象放入beanMap中，其中key为id值，value为对象
                beanMap.put(id.getText(), obj);
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
    }

    /**
     * 通过bean的id获取bean的对象.
     * 
     * @param beanName
     *            bean的id
     * @return 返回对应对象
     */
    public Object getBean(String beanName) {
        Object obj = beanMap.get(beanName);
        return obj;
    }

    /**
     * 测试方法.
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        BeanFactory factory = new BeanFactory();
        factory.init("conf/config.xml");
        JavaBean javaBean = (JavaBean) factory.getBean("javaBean");
        System.out.println("userName=" + javaBean.getUserName());
        System.out.println("password=" + javaBean.getPassword());
    }
}

2.配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans>
    <bean id="javaBean" class="com.jike.spring.chapter03.reflect.JavaBean">
       <property name="userName">
           <value>Jonney</value>
       </property>
       <property name="password">
           <value>1234567890</value>
       </property>
    </bean>
</beans>

3.对应的JavaBean

package com.reflect;

public class JavaBean {

     private String userName;
     private String password;

  public String getPassword() {
            return password;
     }

     public String getUserName() {
            return userName;
     }

     public void setUserName(String userName) {
            this.userName = userName;
     }

     public void setPassword(String password) {
            this.password = password;
     }
}

资源访问工具类
JDK所提供的访问资源的类并不能很好的满足各种底层资源的访问需求，因此，Spring设计了一个Resource接口，它为应用提供了更强大的访问底层资源的能力

主要方法：
1. boolean exists()
2. boolean isOpen()
3. URL getURL()
4. File getFile()
5. InputStream getInputStream()

具体实现类：
1. ByteArrayResource
2. ClassPathResource
3. FileSystemResource
4. InputStreamResource
5. ServletContextResource
6. UrlResource

为了访问不同类型的资源，必须使用相应的Resource实现类，这是比较麻烦的，Spring提供了一个强大的加载资源的机制，能够自动识别不同的资源类型：

资源类型地址前缀：
1. classpath classpath:com/xxx/bean.xml
2. File file:/com/xxx/bean.xml
3. http:// http://www.xxx.com/bean.xml
4. ftp ftp://www.xxx.com/bean.xml
5. 无前缀 com/jike/bean.xml

Ant风格的匹配符：
1. ？：匹配文件名中的一个字符
2. *：匹配文件名中的任意字符
3. **：匹配多层路径

Ant风格的资源路径示例：
1. Classpath:com/t*st.xml
2. File:D:/conf/*.xml
3. Classpath:com/**/test.xml
4. Classpath:org/springframework/*/.xml

Spring定义了一套资源加载的接口，并提供了实现类，如下：

BeanFactory和ApplicationContext

BeanFactory是Spring框架最核心的接口，它提供了高级IoC的配置机制。ApplicationContext建立在BeanFactory基础之上，提供了更多面向应用的功能，它提供了国际化支持和框架事件体系，更易于创建实际应用一般成BeanFactory为IoC容器，而称ApplicationContext为应用上下文

BeanFactory

BeanFactory是一个类工厂，可以创建并管理各种类的对象，Spring称这些创建和管理的Java对象为Bean。在Spring中，Java对象的范围更加宽泛。接下来我们对BeanFactory的类体系结构以及装载初始化顺序进行说明：

类体系结构：
1. XmlBeanFactory
2. ListableBeanFactory
3. HierarhicalBeanFactory
4. ConfigurableBeanFactory
5. AutowireCapableBeanFactory
6. SingletonBeanFactory
7. BeanDefinitionRegistry

初始化顺序：
1. 创建配置文件
2. 装载配置文件
3. 启动IoC容器
4. 获取Bean实例

ApplicationContext

ApplicationContext由BeanFactory派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。在BeanFactory中，很多功能需要以编程的方式方式实现，而在ApplicationContext中则可以通过配置的方式实现。

具体实现类：
1.ClassPathXmlApplicationContext
2.FileSystemXmlApplicationContext
3.ConfigurableApplicationContext

扩展接口：
1.ApplicationEventPublisher
2.MessageSource
3.ReaourcePatternResolver
4.LifeCycle

和BeanFactory初始化相似，ApplicationContext的初始化也很简单，根据配置文件路径不同可以选择不同的实现类加载：
ClassPathXmlApplicationContext
FileSystemXmlApplicationContext
Bean的实例化问题

使用BeanFactory从xml配置文件加载bean:

import org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanFactory; import org.springframework.core.io.FileSystemResource;   

public class XmlConfigWithBeanFactory {       
  public static void main(String[] args) {        
        XmlBeanFactory factory = new XmlBeanFactory(newFileSystemResource(                                                                                  "build/beans.xml")); 
     } }

使用ApplicationConText从xml配置文件加载bean:

public class XmlConfigWithApplication{        
 public static void main(String[] args){         
  ApplicationContext application = new   ClassPathXmlApplicationContext(beans.xml"));             application.getBean("BeanName");     
  } }

BeanFactory在初始化容器时并没有实例化Bean，直到第一次访问Bean时才实例化具体的Bean。
ApplicationContext则在初始化上下文时则实例单实例的Bean