作者： Grey
原文位址：Spring的輕量級實作
本文是參考公衆号：碼農翻身 的從零開始造Spring 教程的學習筆記
github
使用TDD的開發方法，TDD的開發流程是：
寫一個測試用例
運作：失敗
寫Just enough的代碼，讓測試通過
重構代碼保持測試通過，
然後循環往複。
僅實作核心功能
基于spring-framework-3.2.18.RELEASE版本
解析XML檔案，拿到Bean的id和完整路徑，通過反射方式執行個體化一個對象。
XML格式如下，檔案名為：<code>bean-v1.xml</code>
需要解析上述XML并生成<code>userService</code>對象，調用者隻需要做如下調用即可：
思路為：
解析XML，并把XML中的類通過反射方式生成對象，最後，把這個生成的對象放到一個Map中，其中Map的key為<code>beanId</code>，如上例就是：<code>userService</code>, Map的Value是UserService的全路徑<code>org.spring.service.v1.UserService</code>
實作細節參考代碼見：step1
增加日志支援：log4j2 + SLF4j
增加異常處理，所有異常的父類設計為<code>BeansException</code>
封裝BeanDefinition
由于DefaultBeanFactory中的BEAN_MAP目前隻包括了beanClassName資訊，後續如果要擴充其他的資訊，肯定需要增加字段，是以我們需要抽象出一個接口BeanDefinition，友善後續擴充其他的字段。
封裝Resource
在BeanFactory初始化的時候，傳入的是XML格式的配置資訊，比如bean-v1.xml, Spring會把這個抽象成一個Resource，常見Resource有 FileSystemResource: 從檔案位址讀配置 ClassPathResource: 從classpath下讀配置 BeanFactory在建立Bean的時候，隻關注Resource即可。
實作細節參考代碼見：vstep4-2-resource
設計<code>XmlBeanDefinitionReader</code>，用于解析XML，傳入<code>Resource</code>，即可擷取所有<code>BeanDefinition</code>，
由于要把<code>BeanDefinition</code>放入<code>BEAN_MAP</code>中，是以<code>XmlBeanDefinitionReader</code>需要持有一個<code>DefaultBeanFactory</code>，且<code>DefaultBeanFactory</code>需要有注冊<code>BeanDefinition</code>和擷取<code>BeanDefintion</code>的能力，這樣<code>DefaultBeanFactory</code>的職責就不單一了，是以需要抽象出一個<code>BeanDefinitionRegistry</code>，這個<code>BeanDefinitionRegistry</code>專門負責注冊<code>BeanDefinition</code>和擷取<code>BeanDefintion</code>，
<code>XmlBeanDefinitionReader</code>隻需要持有<code>BeanDefinitionRegistry</code>，即可将解析生成的<code>BeanDefinition</code>注入<code>BEAN_MAP</code>中。
實作細節參考代碼見：vstep5-final
XML檔案中會增加一個屬性，如下：
其中<code>orgService</code>這個bean配置成了<code>prototype</code>的屬性，是以在<code>BeanDefinition</code>這個資料結構要增加是否單例，是否多例的邏輯
在<code>DefaultBeanFactory</code>調用<code>getBean</code>的時候，判斷是否單例，如果是單例，則複用對象，如果是多例，則new新的對象。
抽象<code>SingletonBeanRegistry</code>這個接口，專門用于注冊和擷取單例對象，
<code>DefaultSingletonBeanRegistry</code>實作這個接口，實作對單例對象的注冊
<code>DefaultBeanFactory</code>繼承<code>DefaultSingletonBeanRegistry</code>這個類，就有了擷取單例Bean和注冊單例Bean的能力。
實作細節參考代碼見：vstep6-scope
我們使用Spring的時候，一般是這樣做的：
或
現在，我們需要抽象出<code>ApplicationContext</code>這個接口來實作如上的功能，其中有如下兩個類去實作這個接口。
ClassPathXmlApplicationContext
從classpath中讀取配置檔案
FileSystemApplicationContext
從檔案中讀取配置檔案
這兩個子類都需要持有<code>DefaultBeanFactory</code>才能有<code>getBean</code>的能力，
<code>ClassPathXmlApplicationContext</code>代碼如下：
<code>FileSystemApplicationContext</code>代碼如下：
實作細節參考代碼見：vstep7-applicationcontext-v1
通過觀察發現，<code>ClassPathXmlApplicationContext</code>和<code>FileSystemApplicationContext</code>大部分代碼都是相同的，隻有在擷取<code>Resource</code>的時候，方法不一樣，是以，我們通過模闆方法這個設計模式，設計一個抽象類<code>AbstractApplicationContext</code>，代碼如下：
這個抽象類實作除了擷取<code>Resource</code>以外的所有邏輯，<code>ClassPathXmlApplicationContext</code>和<code>FileSystemApplicationContext</code>都繼承這個抽象類，完成<code>Resource</code>的擷取邏輯的編寫即可。以<code>FileSystemApplicationContext</code>為例，示例代碼如下：
實作細節參考代碼見：vstep7-applicationcontext-v2
我們需要對于如下類型的XML配置檔案進行解析：
需要達到的目的就是：可以把整型，字元串類型，簡單對象類型注入到一個Bean中，我們需要解決如下兩個問題：
第一個問題是：把字元串轉成各種各樣的Value，比如把<code>String</code>轉換成<code>Integer</code>或者轉換成<code>Boolean</code>。jdk中<code>java.bean</code>包中的<code>PropertyEditorSupport</code>這個類來完成的，我們建立了<code>CustomBooleanEditor</code>和<code>CustomNumberEditor</code>兩個類，這兩個類都繼承于<code>PropertyEditorSupport</code>，分别實作了<code>String</code>類型轉換成<code>Boolean</code>類型和<code>String</code>類型轉換成<code>Integer</code>類型的功能。其他的類型轉換也可以通過類似的方法來實作。然後抽象出了<code>TypeConvert</code>這個接口，并把這些轉換器加入一個特定的<code>Map</code>中，<code>Map</code>的<code>key</code>就是要轉換的目标的類型，<code>Value</code>就是對應的轉換器的實作類，即可實作類型轉換。
第二個問題是：我們調用Bean的setXXX方法把這些Value值set到目标Bean中，做法是抽象出<code>PropertyValue</code>
<code>BeanDefiniton</code>需要增加方法擷取<code>PropertyValue</code>的邏輯，<code>BeanDefiniton</code>的所有子類，例如：<code>GenericBeanDefinition</code>中需要增加
在解析XML檔案的時候，就需要把<code>List<PropertyValue></code>識别出來并加入<code>BeanDefinition</code>中（RuntimeBeanReference，TypedStringValue），使用<code>BeanDefinitionValueResolver</code>把對應的<code>PropertyValue</code>給初始化好，如下代碼：
而setXXX的背後實作利用的是jdk原生<code>java.beans.Introspector</code>來實作，見<code>DefaultBeanFactory</code>的<code>populateBean</code>方法
其中
就是對bean的屬性進行指派操作（即：setXXX方法）
實作細節參考代碼見：vstep8-inject
處理形如以下的配置：
和上例中注入Bean和字元串常量一樣，我們抽象出<code>ConstructorArgument</code>用于表示一個構造函數資訊，每個<code>BeanDefinition</code>中持有這個對象，
在解析XML的時候，<code>XmlBeanDefinitionReader</code>需要負責解析出<code>ConstuctorArgument</code>，<code>DefaultBeanFactory</code>通過指定構造函數來生成Bean對象并通過<code>ConstructorResolver</code>注入Bean執行個體到構造方法中。
注：這裡指定的構造函數的查找邏輯為：解析出XML的構造函數的參數清單，和通過反射拿到對應的構造函數的參數清單進行對比（每個參數的類型和個數必須一樣）
實作細節參考代碼見：vstep9-constructor
實作兩個注解：@Component @Autowired（隻針對屬性注入，暫時不考慮方法注入）
且需要實作如下的XML的解析，即實作某個包下的Bean掃描。
我們首先需要定義注解Component ，Autowired，代碼如下：
其次，我們需要實作一個功能，即：給一個包名，掃描擷取到這個包以及子包下面的所有Class，示例代碼如下：
主要思路是将包名轉換成檔案路徑，然後遞歸擷取路徑下的Class檔案。
由于注解的Bean不像之前的xml定義的Bean那樣，會對Bean配置一個id，是以，這裡解析出來的Bean定義需要自動生成一個<code>BeanId</code>（預設先取注解中的<code>value</code>的配置，否則就就是類名第一個字母小寫，抽象<code>BeanNameGenerator</code>來專門對Bean定義ID），同時，Spring中單獨建立了一個<code>AnnotatedBeanDefinition</code>接口來定義包含注解的<code>BeanDefinition</code>。
我們得到了對應的Class檔案，我們需要通過某種方式去解析這個Class檔案，拿到這個Class中的所有資訊，特别是注解資訊。可以使用<code>ASM</code>這個來解析Class的資訊，用<code>ASM</code>的原生方式解析不太友善，解析<code>ClassMetaData</code>和<code>Annotation</code>都需要定義一個Visitor，是以Spring抽象了一個接口<code>MetadataReader</code>來封裝ASM的實作
然後，我們需要拿到Bean中的所有Field（帶注解的），并把他執行個體化成一個對象，并将這個對象注入目标Bean中，示例代碼如下：
針對于XML的解析，建立了一個<code>ScannedGenericBeanDefinition</code>來處理掃描包下的所有Bean定義。
使用<code>AutowiredAnnotationProcessor</code>來将上述流程整合起來,同時涉及Bean生命周期的鈎子函數設計, 相關示例代碼如下：
關于Bean的生命周期和Bean生命周期中各個鈎子函數，參考如下圖
實作細節參考代碼見：vstep10-annotation-final
即要實作如下XML格式的解析
首先，我們需要實作如下功能，即，給定一個表達式，然後判斷某個類的某個方法是否比對這個表達式，這需要依賴AspectJ這個元件來實作，具體使用參考<code>AspectJExpressionPointcut</code>和<code>PointcutTest</code>這兩個類。
其次，我們需要通過Bean的名稱（"tx")和方法名（"start"）定位到這個Method，然後反射調用這個Method，具體可參考<code>MethodLocatingFactoryTest</code>
然後，我們需要使用AOP Alliance實作指定順序的鍊式調用，即根據配置的不同<code>advice</code>順序調用。
具體可檢視<code>ReflectiveMethodInvocation</code>和<code>ReflectiveMethodInvocationTest</code>這兩個類。
就是驗證我們配置的advice是否按指定順序運作。
最後，我們需要實作動态代理，在一個方法前後增加一些邏輯，而不用改動原始代碼。如果是普通類就使用CGLib實作，如果有接口的類可以使用JDK自帶的動态代理，具體可參考<code>CGlibTest</code>和<code>CglibAopProxyTest</code>
實作細節參考代碼見：vaop-v3
lite-spring
從零開始造Spring