《Spring 手撸专栏》第 5 章:一鸣惊人,为Bean对象注入属性和依赖Bean的功能实现

2021/06/02

作者:小傅哥
博客:https://bugstack.cn

沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄

一、前言

超卖、掉单、幂等,你的程序总是不抗揍!

想想,运营已经对外宣传了七八天的活动,满心欢喜的等着最后一天页面上线对外了,突然出现了一堆异常、资损、闪退,而用户流量稍纵即逝,最后想死的心都有!

就编程开发来讲,丢三落四、乱码七糟,可能这就是大部分初级程序员日常开发的真实写照,在即使有测试人员验证的情况下,也会出现带Bug上线的现象,只不过是当时没有发现而已!因为是人写代码,就一定会有错误,即使是老码农

就程序Bug来讲,会包括产品PRD流程上的Bug、运营配置活动时候的Bug、研发开发时功能实现的Bug、测试验证时漏掉流程的Bug、上线过程中运维服务相关配置的Bug,而这些其实都可以通过制定的流程规范和一定的研发经验积累,慢慢尽可能减少。

而另外一类是沟通留下的Bug,通常情况下业务提需求、产品定方案、研发做实现,最终还要有UI、测试、运营、架构等等各个环节的人员参与到一个项目的承接、开发到上线运行,而在这一群人需要保持一个统一的信息传播其实是很难的。比如在项目开发中期,运营给产品说了一个新增的需求,产品觉得功能也不大,随即找到对应的前端研发加个逻辑,但没想到可能也影响到了后端的开发和测试的用例。最后功能虽然是上线了,可并不在整个产研测的需求覆盖度范围里,也就隐形的埋下了一个坑。

所以,如果你想让你的程序很抗揍,接的住农夫三拳,那么你要做的就不只是一个单纯的搬砖码农!

二、目标

首先我们回顾下这几章节都完成了什么,包括:实现一个容器定义和注册Bean实例化Bean按照是否包含构造函数实现不同的实例化策略,那么在创建对象实例化这我们还缺少什么?其实还缺少一个关于类中是否有属性的问题,如果有类中包含属性那么在实例化的时候就需要把属性信息填充上,这样才是一个完整的对象创建。

对于属性的填充不只是 int、Long、String,还包括还没有实例化的对象属性,都需要在 Bean 创建时进行填充操作。不过这里我们暂时不会考虑 Bean 的循环依赖,否则会把整个功能实现撑大,这样新人学习时就把握不住了,待后续陆续先把核心功能实现后,再逐步完善

三、设计

鉴于属性填充是在 Bean 使用 newInstance 或者 Cglib 创建后,开始补全属性信息,那么就可以在类 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 createBean 方法中添加补全属性方法。这部分大家在实习的过程中也可以对照Spring源码学习,这里的实现也是Spring的简化版,后续对照学习会更加易于理解

  • 属性填充要在类实例化创建之后,也就是需要在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 createBean 方法中添加 applyPropertyValues 操作。
  • 由于我们需要在创建Bean时候填充属性操作,那么就需要在 bean 定义 BeanDefinition 类中,添加 PropertyValues 信息。
  • 另外是填充属性信息还包括了 Bean 的对象类型,也就是需要再定义一个 BeanReference,里面其实就是一个简单的 Bean 名称,在具体的实例化操作时进行递归创建和填充,与 Spring 源码实现一样。Spring 源码中 BeanReference 是一个接口

四、实现

1. 工程结构

small-spring-step-04
└── src
    ├── main
       └── java
           └── cn.bugstack.springframework.beans
               ├── factory
                  ├── factory
                     ├── BeanDefinition.java
                     ├── BeanReference.java
                     └── SingletonBeanRegistry.java
                  ├── support
                     ├── AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
                     ├── AbstractBeanFactory.java
                     ├── BeanDefinitionRegistry.java
                     ├── CglibSubclassingInstantiationStrategy.java
                     ├── DefaultListableBeanFactory.java
                     ├── DefaultSingletonBeanRegistry.java
                     ├── InstantiationStrategy.java
                     └── SimpleInstantiationStrategy.java
                  └── BeanFactory.java
               ├── BeansException.java
               ├── PropertyValue.java
               └── PropertyValues.java
    └── test
        └── java
            └── cn.bugstack.springframework.test
                ├── bean
                   ├── UserDao.java
                   └── UserService.java
                └── ApiTest.java

工程源码公众号「bugstack虫洞栈」,回复:Spring 专栏,获取完整源码

Spring Bean 容器类关系,如图 5-2

图 5-2

  • 本章节中需要新增加3个类,BeanReference(类引用)、PropertyValue(属性值)、PropertyValues(属性集合),分别用于类和其他类型属性填充操作。
  • 另外改动的类主要是 AbstractAutowireCapableBeanFactory,在 createBean 中补全属性填充部分。

2. 定义属性

cn.bugstack.springframework.beans.PropertyValue

public class PropertyValue {

    private final String name;

    private final Object value;

    public PropertyValue(String name, Object value) {
        this.name = name;
        this.value = value;
    }
    
    // ...get/set
}

cn.bugstack.springframework.beans.PropertyValues

public class PropertyValues {

    private final List<PropertyValue> propertyValueList = new ArrayList<>();

    public void addPropertyValue(PropertyValue pv) {
        this.propertyValueList.add(pv);
    }

    public PropertyValue[] getPropertyValues() {
        return this.propertyValueList.toArray(new PropertyValue[0]);
    }

    public PropertyValue getPropertyValue(String propertyName) {
        for (PropertyValue pv : this.propertyValueList) {
            if (pv.getName().equals(propertyName)) {
                return pv;
            }
        }
        return null;
    }

}
  • 这两个类的作用就是创建出一个用于传递类中属性信息的类,因为属性可能会有很多,所以还需要定义一个集合包装下。

3. Bean定义补全

cn.bugstack.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition

public class BeanDefinition {

    private Class beanClass;

    private PropertyValues propertyValues;

    public BeanDefinition(Class beanClass) {
        this.beanClass = beanClass;
        this.propertyValues = new PropertyValues();
    }

    public BeanDefinition(Class beanClass, PropertyValues propertyValues) {
        this.beanClass = beanClass;
        this.propertyValues = propertyValues != null ? propertyValues : new PropertyValues();
    }
    
    // ...get/set
}
  • 在 Bean 注册的过程中是需要传递 Bean 的信息,在几个前面章节的测试中都有所体现 new BeanDefinition(UserService.class, propertyValues);
  • 所以为了把属性一定交给 Bean 定义,所以这里填充了 PropertyValues 属性,同时把两个构造函数做了一些简单的优化,避免后面 for 循环时还得判断属性填充是否为空。

4. Bean 属性填充

cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory {

    private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

    @Override
    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object[] args) throws BeansException {
        Object bean = null;
        try {
            bean = createBeanInstance(beanDefinition, beanName, args);
            // 给 Bean 填充属性
            applyPropertyValues(beanName, bean, beanDefinition);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);
        }

        addSingleton(beanName, bean);
        return bean;
    }

    protected Object createBeanInstance(BeanDefinition beanDefinition, String beanName, Object[] args) {
        Constructor constructorToUse = null;
        Class<?> beanClass = beanDefinition.getBeanClass();
        Constructor<?>[] declaredConstructors = beanClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor ctor : declaredConstructors) {
            if (null != args && ctor.getParameterTypes().length == args.length) {
                constructorToUse = ctor;
                break;
            }
        }
        return getInstantiationStrategy().instantiate(beanDefinition, beanName, constructorToUse, args);
    }

    /**
     * Bean 属性填充
     */
    protected void applyPropertyValues(String beanName, Object bean, BeanDefinition beanDefinition) {
        try {
            PropertyValues propertyValues = beanDefinition.getPropertyValues();
            for (PropertyValue propertyValue : propertyValues.getPropertyValues()) {

                String name = propertyValue.getName();
                Object value = propertyValue.getValue();

                if (value instanceof BeanReference) {
                    // A 依赖 B,获取 B 的实例化
                    BeanReference beanReference = (BeanReference) value;
                    value = getBean(beanReference.getBeanName());
                }
                // 属性填充
                BeanUtil.setFieldValue(bean, name, value);
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Error setting property values:" + beanName);
        }
    }

    public InstantiationStrategy getInstantiationStrategy() {
        return instantiationStrategy;
    }

    public void setInstantiationStrategy(InstantiationStrategy instantiationStrategy) {
        this.instantiationStrategy = instantiationStrategy;
    }

}
  • 这个类的内容稍微有点长,主要包括三个方法:createBean、createBeanInstance、applyPropertyValues,这里我们主要关注 createBean 的方法中调用的 applyPropertyValues 方法。
  • 在 applyPropertyValues 中,通过获取 beanDefinition.getPropertyValues() 循环进行属性填充操作,如果遇到的是 BeanReference,那么就需要递归获取 Bean 实例,调用 getBean 方法。
  • 当把依赖的 Bean 对象创建完成后,会递归回现在属性填充中。这里需要注意我们并没有去处理循环依赖的问题,这部分内容较大,后续补充。BeanUtil.setFieldValue(bean, name, value) 是 hutool-all 工具类中的方法,你也可以自己实现

五、测试

1. 事先准备

cn.bugstack.springframework.test.bean.UserDao

public class UserDao {

    private static Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();

    static {
        hashMap.put("10001", "小傅哥");
        hashMap.put("10002", "八杯水");
        hashMap.put("10003", "阿毛");
    }

    public String queryUserName(String uId) {
        return hashMap.get(uId);
    }

}

cn.bugstack.springframework.test.bean.UserService

public class UserService {

    private String uId;

    private UserDao userDao;

    public void queryUserInfo() {
        System.out.println("查询用户信息:" + userDao.queryUserName(uId));
    }

    // ...get/set
}
  • Dao、Service,是我们平常开发经常使用的场景。在 UserService 中注入 UserDao,这样就能体现出Bean属性的依赖了。

2. 测试用例

@Test
public void test_BeanFactory() {
    // 1.初始化 BeanFactory
    DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();  

    // 2. UserDao 注册
    beanFactory.registerBeanDefinition("userDao", new BeanDefinition(UserDao.class));   

    // 3. UserService 设置属性[uId、userDao]
    PropertyValues propertyValues = new PropertyValues();
    propertyValues.addPropertyValue(new PropertyValue("uId", "10001"));
    propertyValues.addPropertyValue(new PropertyValue("userDao",new BeanReference("userDao")));  

    // 4. UserService 注入bean
    BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(UserService.class, propertyValues);
    beanFactory.registerBeanDefinition("userService", beanDefinition);    

    // 5. UserService 获取bean
    UserService userService = (UserService) beanFactory.getBean("userService");
    userService.queryUserInfo();
}
  • 与直接获取 Bean 对象不同,这次我们还需要先把 userDao 注入到 Bean 容器中。beanFactory.registerBeanDefinition("userDao", new BeanDefinition(UserDao.class));
  • 接下来就是属性填充的操作了,一种是普通属性 new PropertyValue("uId", "10001"),另外一种是对象属性 new PropertyValue("userDao",new BeanReference("userDao"))
  • 接下来的操作就简单了,只不过是正常获取 userService 对象,调用方法即可。

3. 测试结果

查询用户信息小傅哥

Process finished with exit code 0
  • 从测试结果看我们的属性填充已经起作用了,因为只有属性填充后,才能调用到Dao方法,如:userDao.queryUserName(uId)
  • 那么我们在看看Debug调试的情况下,有没有进入到实现的 Bean 属性填充中,如下:

    • 好,就是截图这里,我们看到已经开始进行属性填充操作了,当发现属性是 BeanReference 时,则需要获取创建 Bean 实例。

六、总结

  • 在本章节中我们把 AbstractAutowireCapableBeanFactory 类中的创建对象功能又做了扩充,依赖于是否有构造函数的实例化策略完成后,开始补充 Bean 属性信息。当遇到 Bean 属性为 Bean 对象时,需要递归处理。最后在属性填充时需要用到反射操作,也可以使用一些工具类处理。
  • 每一个章节的功能点我们都在循序渐进的实现,这样可以让新人更好的接受关于 Spring 中的设计思路。尤其是在一些已经开发好的类上,怎么扩充新的功能时候的设计更为重要。学习编程有的时候学习思路设计要比仅仅是做简单实现,更能提升编程思维。
  • 到这一章节关于 Bean 的创建操作就开发完成了,接下来需要整个框架的基础上完成资源属性的加载,就是我们需要去动 Xml 配置了,让我们这小框架越来越像 Spring。另外在框架实现的过程中所有的类名都会参考 Spring 源码,以及相应的设计实现步骤也是与 Spring 源码中对应,只不过会简化一些流程,但你可以拿相同的类名,去搜到每一个功能在 Spring 源码中的实现。

七、系列推荐

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