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Spring框架及源码学习---手写IOC和AOP

源码对象学习框架代码

2023-04-18 16:50:12 时间

一主要内容

Spring 概述（基本情况）
核⼼思想 IoC 和 AOP
⼿写实现 IoC 和 AOP（⾃定义spring框架）
Spring IoC ⾼级应⽤
基础知识
⾼级特性
Spring IoC 源码深度剖析
设计⾮常优雅
设计模式
注意：原则、⽅法和技巧
Spring AOP ⾼级应⽤
声明式事务控制
Spring AOP 源码深度剖析
必要的笔记、必要的图、通俗易懂的语⾔化解知识难点

第⼀部分 Spring 概述

第1节 Spring 简介

Spring 是分层的 full-stack（全栈）轻量级开源框架，以 IoC 和 AOP 为内核，提供了展现层 Spring MVC 和业务层事务管理等众多的企业级应⽤技术，还能整合开源世界众多著名的第三⽅框架和类库，已经成为使⽤最多的 Java EE 企业应⽤开源框架。

Spring 官⽅⽹址：

我们经常说的 Spring 其实指的是Spring Framework（spring 框架）。

第2节 Spring 发展历程

1997年 IBM 提出了EJB的思想； 1998年，SUN 制定开发标准规范EJB1.0； 1999年，EJB 1.1发布；
2001年，EJB 2.0发布； 2003年，EJB 2.1发布； 2006年，EJB 3.0发布；
Rod Johnson（spring之⽗）
Expert One-to-One J2EE Design and Development(2002)
阐述了J2EE使⽤EJB开发设计的优点及解决⽅案
Expert One-to-One J2EE Development without EJB(2004)
阐述了J2EE开发不使⽤EJB的解决⽅式（Spring雏形）

2017 年 9 ⽉份发布了 Spring 的最新版本 Spring 5.0 通⽤版（GA）

第3节 Spring 的优势

整个 Spring 优势，传达出⼀个信号，Spring 是⼀个综合性，且有很强的思想性框架，每学习⼀天，就能体会到它的⼀些优势。

⽅便解耦，简化开发

通过Spring提供的IoC容器，可以将对象间的依赖关系交由Spring进⾏控制，避免硬编码所造成的过度程序耦合。⽤户也不必再为单例模式类、属性⽂件解析等这些很底层的需求编写代码，可以更专注于上层的应⽤。
AOP编程的⽀持

通过Spring的AOP功能，⽅便进⾏⾯向切⾯的编程，许多不容易⽤传统OOP实现的功能可以通过 AOP轻松应付。
声明式事务的⽀持

@Transactional
可以将我们从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式⽅式灵活的进⾏事务的管理，提⾼开发效率和质量。
⽅便程序的测试

可以⽤⾮容器依赖的编程⽅式进⾏⼏乎所有的测试⼯作，测试不再是昂贵的操作，⽽是随⼿可做的事情。
⽅便集成各种优秀框架

Spring可以降低各种框架的使⽤难度，提供了对各种优秀框架（Struts、Hibernate、Hessian、 Quartz等）的直接⽀持。
降低JavaEE API的使⽤难度

Spring对JavaEE API（如JDBC、JavaMail、远程调⽤等）进⾏了薄薄的封装层，使这些API的使⽤难度⼤为降低。
源码是经典的 Java 学习范例

Spring的源代码设计精妙、结构清晰、匠⼼独⽤，处处体现着⼤师对Java设计模式灵活运⽤以及对 Java技术的⾼深造诣。它的源代码无疑是Java技术的最佳实践的范例。

第4节 Spring 的核⼼结构

Spring是⼀个分层⾮常清晰并且依赖关系、职责定位⾮常明确的轻量级框架，主要包括⼏个⼤模块：数据处理模块、Web模块、AOP（Aspect Oriented Programming）/Aspects模块、Core Container模块和 Test 模块，如下图所示，Spring依靠这些基本模块，实现了⼀个令⼈愉悦的融合了现有解决⽅案的零侵⼊的轻量级框架。
在这里插入图片描述

Spring核⼼容器（Core Container）容器是Spring框架最核⼼的部分，它管理着Spring应⽤中
bean的创建、配置和管理。在该模块中，包括了Spring bean⼯⼚，它为Spring提供了DI的功能。
基于bean⼯⼚，我们还会发现有多种Spring应⽤上下⽂的实现。所有的Spring模块都构建于核⼼容器之上。
⾯向切⾯编程（AOP）/Aspects Spring对⾯向切⾯编程提供了丰富的⽀持。这个模块是Spring应
⽤系统中开发切⾯的基础，与DI⼀样，AOP可以帮助应⽤对象解耦。
数据访问与集成（Data Access/Integration）
Spring的JDBC和DAO模块封装了⼤量样板代码，这样可以使得数据库代码变得简洁，也可以更专注于我们的业务，还可以避免数据库资源释放失败⽽引起的问题。另外，Spring AOP为数据访问提供了事务管理服务，同时Spring还对ORM进⾏了集成，如Hibernate、MyBatis等。该模块由 JDBC、Transactions、ORM、OXM 和 JMS 等模块组成。
Web 该模块提供了SpringMVC框架给Web应⽤，还提供了多种构建和其它应⽤交互的远程调⽤⽅案。
SpringMVC框架在Web层提升了应⽤的松耦合⽔平。
Test 为了使得开发者能够很⽅便的进⾏测试，Spring提供了测试模块以致⼒于Spring应⽤的测试。
通过该模块，Spring为使⽤Servlet、JNDI等编写单元测试提供了⼀系列的mock对象实现。

第⼆部分核⼼思想

**注意：**IOC和AOP不是spring提出的，在spring之前就已经存在，只不过更偏向于理论化，spring在技术层次把这两个思想做了⾮常好的实现（Java）

第1节 IoC

1.1 什么是IoC？

==IoC Inversion of Control (控制反转/反转控制)，注意它是⼀个技术思想，不是⼀个技术实现 ==
描述的事情： Java开发领域对象的创建，管理的问题
传统开发⽅式：⽐如类A依赖于类B，往往会在类A中new⼀个B的对象
IoC思想下开发⽅式：我们不⽤⾃⼰去new对象了，⽽是由IoC容器（Spring框架）去帮助我们实例化对象并且管理它，我们需要使⽤哪个对象，去问IoC容器要即可。

我们丧失了⼀个权利（创建、管理对象的权利）,得到了⼀个福利（不⽤考虑对象的创建、管理等⼀系列事情）

为什么叫做控制反转？
控制： 指的是对象创建（实例化、管理）的权利
反转： 控制权交给外部环境了（spring框架、IoC容器）

在这里插入图片描述

1.2 IoC解决了什么问题

IoC解决对象之间的耦合问题
在这里插入图片描述

1.3 IoC和DI的区别

DI：Dependancy Injection（依赖注⼊）
怎么理解：
IOC和DI描述的是同⼀件事情，只不过⻆度不⼀样罢了
在这里插入图片描述

第2节 AOP

2.1 什么是AOP

AOP: Aspect oriented Programming ⾯向切⾯编程/⾯向⽅⾯编程 AOP是OOP的延续，从OOP说起。
OOP三⼤特征：封装、继承和多态 oop是⼀种垂直继承体系
在这里插入图片描述
OOP编程思想可以解决⼤多数的代码重复问题，但是有⼀些情况是处理不了的，⽐如下⾯的在顶级⽗类 Animal中的多个⽅法中相同位置出现了重复代码，OOP就解决不了。

横切逻辑代码

横切逻辑代码存在什么问题：

横切代码重复问题
横切逻辑代码和业务代码混杂在⼀起，代码臃肿，维护不⽅便

AOP出场，AOP独辟蹊径提出横向抽取机制，将横切逻辑代码和业务逻辑代码分析

在这里插入图片描述
代码拆分容易，那么如何在不改变原有业务逻辑的情况下，悄⽆声息的把横切逻辑代码应⽤到原有的业务逻辑中，达到和原来⼀样的效果，这个是⽐较难的

2.2 AOP在解决什么问题

在不改变原有业务逻辑情况下，增强横切逻辑代码，根本上解耦合，避免横切逻辑代码重复。

2.3 为什么叫做⾯向切⾯编程

「切」：指的是横切逻辑，原有业务逻辑代码我们不能动，只能操作横切逻辑代码，所以⾯向横切逻辑
「⾯」：横切逻辑代码往往要影响的是很多个⽅法，每⼀个⽅法都如同⼀个点，多个点构成⾯，有⼀个⾯的概念在⾥⾯

第三部分⼿写实现 IoC 和 AOP

上⼀部分我们理解了 IoC 和 AOP 思想，我们先不考虑 Spring 是如何实现这两个思想的，此处准备了⼀个『银⾏转账』的案例，请分析该案例在代码层次有什么问题？分析之后使⽤我们已有知识解决这些问题（痛点）。其实这个过程我们就是在⼀步步分析并⼿写实现 IoC 和 AOP。

第1节银⾏转账案例界⾯

在这里插入图片描述

第2节银⾏转账案例表结构

在这里插入图片描述

第3节银⾏转账案例代码调⽤关系

在这里插入图片描述

第4节银⾏转账案例关键代码

在这里插入图片描述

第5节银⾏转账案例代码问题分析

在这里插入图片描述
（1）问题⼀： 在上述案例实现中，service层实现类在使⽤ dao 层对象时，直接在 TransferServiceImpl 中通过 AccountDao accountDao = new JdbcAccountDaoImpl() 获得了 dao层对象，然⽽⼀个 new 关键字却将 TransferServiceImpl 和 dao 层具体的⼀个实现类 JdbcAccountDaoImpl 耦合在了⼀起，如果说技术架构发⽣⼀些变动，dao 层的实现要使⽤其它技术，⽐如 Mybatis，思考切换起来的成本？每⼀个 new 的地⽅都需要修改源代码，重新编译，⾯向接⼝开发的意义将⼤打折扣？
（2）问题⼆： service 层代码没有竟然还没有进⾏事务控制？如果转账过程中出现异常，将可能导致数据库数据错乱，后果可能会很严重，尤其在⾦融业务。

第6节问题解决思路

针对问题⼀思考：

实例化对象的⽅式除了 new 之外，还有什么技术？

反射 (需要把类的全限定类名配置在xml 中)
考虑使⽤设计模式中的⼯⼚模式解耦合，另外项⽬中往往有很多对象需要实例化，那就在⼯⼚中使⽤反射技术实例化对象，⼯⼚模式很合适

更进⼀步，代码中能否只声明所需实例的接⼝类型，不出现 new 也不出现⼯⼚类的字眼，如下图？

能！声明⼀个变量并提供 set ⽅法，在反射的时候将所需要的对象注⼊进去吧

针对问题⼆思考：

service 层没有添加事务控制，怎么办？

没有事务就添加上事务控制，⼿动控制 JDBC 的 Connection事务，但要注意将Connection和当前线程绑定（即保证⼀个线程只有⼀个 Connection，这样操作才针对的是同⼀个Connection，进⽽控制的是同⼀个事务）

在这里插入图片描述

第7节案例代码改造

（1）针对问题⼀的代码改造

lagou-transfer-sxIoc 由new对象的方式升级为bean.xml解析对象

beans.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!--跟标签beans，里面配置一个又一个的bean子标签，每一个bean子标签都代表一个类的配置-->
<beans>
    <!--id标识对象，class是类的全限定类名-->
    <bean id="accountDao" class="com.lagou.edu.dao.impl.JdbcTemplateDaoImpl">
        <property name="ConnectionUtils" ref="connectionUtils"/>
    </bean>
    <bean id="transferService" class="com.lagou.edu.service.impl.TransferServiceImpl">
        <!--set+ name 之后锁定到传值的set方法了，通过反射技术可以调用该方法传入对应的值-->
        <property name="AccountDao" ref="accountDao"></property>
    </bean>
    
    <!--配置新增的三个Bean-->
    <bean id="connectionUtils" class="com.lagou.edu.utils.ConnectionUtils"></bean>
</beans>

增加 BeanFactory.java

/**
 * 读取bean.xml文件，解析里面的所有标签，
 * 进行对象实例化后放入到map中，后续使用可以直接从map中取即可
 * 工厂类，生产对象（使用反射技术）
 */
public class BeanFactory {

    /**
     * 任务一：读取解析xml，通过反射技术实例化对象并且存储待用（map集合）
     * 任务二：对外提供获取实例对象的接口（根据id获取）
     */
    // 存储对象
    private static Map<String, Object> map = new HashMap<>();

    /**
     * XPath 使用路径表达式来选取 XML 文档中的节点或节点集
     *
     *      经常使用到的路径表达式,如下
     *
     *          nodename	选取此节点的所有子节点。
     *          /	        从根节点选取。
     *          //	        从匹配选择的当前节点选择文档中的节点，而不考虑它们的位置。
     *          .	        选取当前节点。
     *          ..	        选取当前节点的父节点。
     *          @	        选取属性。
     *
     */
    static {
        // 任务一：读取解析xml，通过反射技术实例化对象并且存储待用（map集合）
        // 加载xml
        InputStream resourceAsStream = BeanFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("beans.xml");
        // 解析xml
        SAXReader saxReader = new SAXReader();
        try {
            Document document = saxReader.read(resourceAsStream);
            Element rootElement = document.getRootElement();
            //查找所有的bean标签
            List<Element> beanList = rootElement.selectNodes("//bean");
            for (int i = 0; i < beanList.size(); i++) {
                Element element = beanList.get(i);
                // 处理每个bean元素，获取到该元素的id 和 class 属性
                String id = element.attributeValue("id");        // accountDao
                String clazz = element.attributeValue("class");  // com.lagou.edu.dao.impl.JdbcAccountDaoImpl
                // 通过反射技术实例化对象
                Class<?> aClass = Class.forName(clazz);
                // 实例化之后的对象
                Object o = aClass.newInstance();
                // 存储到map中待用，key-类名称  value--实例化后的类对象
                map.put(id, o);

            }

            // 实例化完成之后维护对象的依赖关系，检查哪些对象需要传值进入，根据它的配置，我们传入相应的值
            // 有property子元素的bean就有传值需求
            List<Element> propertyList = rootElement.selectNodes("//property");
            // 解析property，获取父元素
            for (int i = 0; i < propertyList.size(); i++) {
                Element element = propertyList.get(i);
                //<property name="AccountDao" ref="accountDao"></property>
                String name = element.attributeValue("name");
                String ref = element.attributeValue("ref");

                // 找到当前需要被处理依赖关系的bean
                Element parent = element.getParent();

                // 调用父元素对象的反射功能
                String parentId = parent.attributeValue("id");
                Object parentObject = map.get(parentId);
                // 遍历父对象中的所有方法，找到"set" + name
                Method[] methods = parentObject.getClass().getMethods();
                for (int j = 0; j < methods.length; j++) {
                    Method method = methods[j];
                    if (method.getName().equalsIgnoreCase("set" + name)) {
                        // 该方法就是 setAccountDao(AccountDao accountDao)
                        method.invoke(parentObject, map.get(ref));
                    }
                }
                // 把处理之后的parentObject重新放到map中
                map.put(parentId, parentObject);
            }
        } catch (DocumentException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }


    // 任务二：对外提供获取实例对象的接口（根据id获取）
    public static Object getBean(String id) {
        return map.get(id);
    }

}

修改 TransferServlet
修改 TransferServiceImpl
改造代码分析图

（2）针对问题⼆的改造

原问题对应代码分析
在这里插入图片描述

第一次改造后对应代码分析
lagou-transfer-shoudong-sw 为手动事务代码
在这里插入图片描述
虽然能够进行处理事务，但是我们发现service层中需要手写事务处理，如果我们有100个service那是不是就要手动写一百次事务处理。那不得疯了。这种事务代码和业务代码严重耦合在一起。
我们可以使用AOP动态代理来改造。

第二次改造分析
源码地址 lagou-transfer-procxy-sw
在这里插入图片描述


public class ProxyFactory {

    private TransactionManager transactionManager;

    public void setTransactionManager(TransactionManager transactionManager) {
        this.transactionManager = transactionManager;
    }

    /**
     * Jdk动态代理
     * @param obj  委托对象
     * @return   代理对象
     */
    public Object getJdkProxy(Object obj) {
        // 获取代理对象
        return  Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        Object result = null;
                        try{
                            // 开启事务(关闭事务的自动提交)
                            transactionManager.beginTransaction();
                            result = method.invoke(obj,args);
                            // 提交事务
                            transactionManager.commit();
                        }catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                            // 回滚事务
                            transactionManager.rollback();

                            // 抛出异常便于上层servlet捕获
                            throw e;

                        }
                        return result;
                    }
                });
    }

    /**
     * 使用cglib动态代理生成代理对象
     * @param obj 委托对象
     * @return
     */
    public Object getCglibProxy(Object obj) {
        return  Enhancer.create(obj.getClass(), new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                Object result = null;
                try{
                    // 开启事务(关闭事务的自动提交)
                    transactionManager.beginTransaction();

                    result = method.invoke(obj,objects);

                    // 提交事务

                    transactionManager.commit();
                }catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                    // 回滚事务
                    transactionManager.rollback();

                    // 抛出异常便于上层servlet捕获
                    throw e;

                }
                return result;
            }
        });
    }
}

lagou-transfer-sxIoc 由new对象的方式升级为bean.xml解析对象
lagou-transfer-shoudong-sw 为手动事务代码
lagou-transfer-procxy-sw 使用动态代理模式增强事务

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Spring框架及源码学习---手写IOC和AOP

Spring手写IOC和AOP

一主要内容

第⼀部分 Spring 概述

第1节 Spring 简介

第2节 Spring 发展历程

第3节 Spring 的优势

第4节 Spring 的核⼼结构

第⼆部分核⼼思想

第1节 IoC

1.1 什么是IoC？

1.2 IoC解决了什么问题

1.3 IoC和DI的区别

第2节 AOP

2.1 什么是AOP

2.2 AOP在解决什么问题

2.3 为什么叫做⾯向切⾯编程

第三部分⼿写实现 IoC 和 AOP

第1节银⾏转账案例界⾯

第2节银⾏转账案例表结构

第3节银⾏转账案例代码调⽤关系

第4节银⾏转账案例关键代码

第5节银⾏转账案例代码问题分析

第6节问题解决思路

针对问题⼀思考：

针对问题⼆思考：

第7节案例代码改造

（1）针对问题⼀的代码改造

（2）针对问题⼆的改造

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第4节 Spring 的核⼼结构

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第1节 IoC

1.1 什么是IoC？

1.2 IoC解决了什么问题

1.3 IoC和DI的区别

第2节 AOP

2.1 什么是AOP

2.2 AOP在解决什么问题

2.3 为什么叫做⾯向切⾯编程

第三部分 ⼿写实现 IoC 和 AOP

第1节 银⾏转账案例界⾯

第2节 银⾏转账案例表结构

第3节 银⾏转账案例代码调⽤关系

第4节 银⾏转账案例关键代码

第5节 银⾏转账案例代码问题分析

第6节 问题解决思路

针对问题⼀思考：

针对问题⼆思考：

第7节 案例代码改造

（1）针对问题⼀的代码改造

（2）针对问题⼆的改造

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第⼆部分核⼼思想

第三部分⼿写实现 IoC 和 AOP

第1节银⾏转账案例界⾯

第2节银⾏转账案例表结构

第3节银⾏转账案例代码调⽤关系

第4节银⾏转账案例关键代码

第5节银⾏转账案例代码问题分析

第6节问题解决思路

第7节案例代码改造