- 前言
- Spring 能帮我们做什么
- 控制反转（IOC）
- 依赖注入（DI）
- 面向切面编程（AOP）
- 利用 Spring 来完成 Hello World
- 假如没有了 Spring
- 基于 Servlet 开发
- 模仿Spring
- 总结
前言
随着 Spring 的崛起以及其功能的完善，现在可能绝大部分项目的开发都是使用 Spring（全家桶） 来进行开发，Spring也确实和其名字一样，是开发者的春天，Spring 解放了程序员的双手，而等到 SpringBoot出来之后配置文件大大减少，更是进一步解放了程序员的双手，但是也正是因为Spring家族产品的强大，使得我们习惯了面向 Spring 开发，那么假如有一天没有了 Spring，是不是感觉心里一空，可能一下子连最基本的接口都不会写了，尤其是没有接触过Servlet编程的朋友。因为加入没有了 Spring 等框架，那么我们就需要利用最原生的 Servlet 来自己实现接口路径的映射，对象也需要自己进行管理。
Spring 能帮我们做什么
Spring 是为解决企业级应用开发的复杂性而设计的一款框架，Spring 的设计理念就是：简化开发。
在 Spring 框架中，一切对象都是 bean，所以其通过面向 bean 编程（BOP），结合其核心思想依赖注入（DI）和面向切面(（AOP）编程，Spring 实现了其伟大的简化开发的设计理念。
控制反转（IOC）
IOC 全称为：Inversion of Control。控制反转的基本概念是：不用创建对象，但是需要描述创建对象的方式。
简单的说我们本来在代码中创建一个对象是通过 new 关键字，而使用了 Spring 之后，我们不在需要自己去 new 一个对象了，而是直接通过容器里面去取出来，再将其自动注入到我们需要的对象之中，即：依赖注入。
也就说创建对象的控制权不在我们程序员手上了，全部交由 Spring 进行管理，程序要只需要注入就可以了，所以才称之为控制反转。
依赖注入（DI）
依赖注入（Dependency Injection，DI）就是 Spring 为了实现控制反转的一种实现方式，所有有时候我们也将控制反转直接称之为依赖注入。
面向切面编程（AOP）
AOP 全称为：Aspect Oriented Programming。AOP是一种编程思想，其核心构造是方面（切面），即将那些影响多个类的公共行为封装到可重用的模块中，而使原本的模块内只需关注自身的个性化行为。
AOP 编程的常用场景有：Authentication（权限认证）、Auto Caching（自动缓存处理）、Error Handling（统一错误处理）、Debugging（调试信息输出）、Logging（日志记录）、Transactions（事务处理）等。
利用 Spring 来完成 Hello World
最原生的 Spring 需要较多的配置文件，而 SpringBoot 省略了许多配置，相比较于原始的 Spring 又简化了不少，在这里我们就以 SpringBoot 为例来完成一个简单的接口开发。
- 1、新建一个 maven 项目，pom 文件中引入依赖（省略了少部分属性）：
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.4.0</version>
<relativePath/>
</parent>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
- 2、新建一个 HelloController 类：
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping( "/hello")
public class HelloController {
@GetMapping( "/demo")
public String helloWorld(String name){
return "Hello：" + name;
}
}
- 3、最后新建一个 SpringBoot 启动类：
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication(scanBasePackages = "com.lonely.wolf.note.springboot")
class MySpringBootApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MySpringBootApplication.class, args);
}
}
- 4、现在就可以输入测试路径：http://localhost:8080/hello/demo?name=双子孤狼 进行测试，正常输出：Hello：双子孤狼。
我们可以看到，利用 SpringBoot 来完成一个简单的应用开发非常简单，可以不需要任何配置完成一个简单的应用，这是因为 SpringBoot 内部已经做好了约定（约定优于配置思想），包括容器 Tomcat 都被默认集成，所以我们不需要任何配置文件就可以完成一个简单的 demo 应用。
假如没有了 Spring
通过上面的例子我们可以发现，利用 Spring 来完成一个 Hello World 非常简单，但是假如没有了 Spring，我们又该如何完成这样的一个 Hello World 接口呢？
基于 Servlet 开发
在还没有框架之前，编程式基于原始的 Servlet 进行开发，下面我们就基于原生的 Servlet 来完成一个简单的接口调用。
- 1、pom 文件引入依赖，需要注意的是，package 属性要设置成 war 包，为了节省篇幅，这里没有列出 pom 完整的信息：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>javax.servlet</groupId>
<artifactId>servlet-api</artifactId>
<version>2.4</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
<version>3.7</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.2.72</version>
</dependency>
</dependencies>
- 2、在 src/main 下面新建文件夹 webapp/WEB-INF，然后在 WEB-INF 下面新建一个 web.xml 文件：
<web-app xmlns:xsi= "http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns= "http://java.sun.com/xml/ns/j2ee" xmlns:javaee= "http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
xmlns:web= "http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
xsi:schemaLocation= "http://java.sun.com/xml/ns/j2ee http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd"
version= "2.4">
<display-name>Lonely Wolf Web Application</display-name>
<servlet>
<servlet-name>helloServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.lonely.wolf.mini.spring.servlet.HelloServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>helloServlet</servlet-name>
<url-pattern>/hello/*</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>
这里面定义了 selvlet 和 servlet-mapping 两个标签，这两个标签必须一一对应，上面的标签定义了 servlet 的位置，而下面的 servlet-mapping 文件定义了路径的映射，这两个标签通过 servlet-name 标签对应。
- 3、新建一个 HelloServlet 类继承 HttpServlet：
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
/**
* 原始Servlet接口编写，一般需要实现GET和POST方法，其他方法可以视具体情况选择性继承
*/
public class HelloServlet extends HttpServlet {
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
this.doPost(request,response);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
response.setContentType( "text/html;charset=utf-8");
response.getWriter().write( "Hello：" + request.getParameter( "name"));
}
}
- 4、执行 maven 打包命令，确认成功打包成 war 包：
- 5、RUN-->Edit Configurations，然后点击左上角的 + 号，新建一个 Tomcat Server，如果是第一次配置，默认没有 Tomcat Server 选项，需要点击底部的 xx more items...：
- 6、点击右边的 Deployment，然后按照下图依次点击，最后在弹框内找到上面打包好的 war 包文件：
- 7、选中之后，需要注意的是，下面 Application Context 默认会带上 war 包名，为了方便，我们需要把它删掉，即不用上下文路径，只保留一个根路径 / （当然上下文也可以保留，但是每次请求都要带上这一部分）， 再选择 Apply，点击 OK，即可完成部署：
- 8、最后我们在浏览器输入请求路径http://localhost:8080/hello?name=双子孤狼，即可得到返回：Hello：双子孤狼。
上面我们就完成了一个简单的 基于Servlet 的接口开发，可以看到，配置非常麻烦，每增加一个 Servlet 都需要增加对应的配置，所以才会有许多框架的出现来帮我们简化开发，比如原来很流行的 Struts2 框架，当然现在除了一些比较老的项目，一般我们都很少使用，而更多的是选择 Spring 框架来进行开发。
模仿Spring
Spring 的源码体系非常庞大，大部分人对其源码都敬而远之。确实，Spring 毕竟经过了这么多年的迭代，功能丰富，项目庞大，不是一下子就能看懂的。虽然 Spring 难以理解，但是其最核心的思想仍然是我们上面介绍的几点，接下来就基于 Spring 最核心的部分来模拟，自己动手实现一个超级迷你版本的 Spring（此版本并不包含 AOP 功能）。
- 1、pom 依赖和上面保持不变，然后 web.xml 作如下改变，这里会拦截所有的接口 /*，然后多配置了一个参数，这个参数其实也是为了更形象的模拟 Spring：
<servlet-name>myDispatcherServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.lonely.wolf.mini.spring.v1.MyDispatcherServlet</servlet-class>
<init-param>
<param-name>defaultConfig</param-name>
<param-value>application.properties</param-value>
</init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>myDispatcherServlet</servlet-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</servlet-mapping>
- 2、在 respurces 下面新建一个配置文件 application.properties，用来定义扫描的基本路径：
- 3、创建一些相关的注解类：
- 4、这个时候最核心的逻辑就是 MyDispatcherServlet 类了：
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.*;
import com.lonely.wolf.mini.spring.v1.config.MyConfig;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.util.*;
public class MyDispatcherServlet extends HttpServlet {
private MyConfig myConfig = new MyConfig();
private List<String> classNameList = new ArrayList<String>();
private Map<String,Object> iocContainerMap = new HashMap<>();
private Map<String,HandlerMapping> handlerMappingMap = new HashMap<>();
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
this.doPost(request,response);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
try {
this.doDispatch(request, response);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception{
String requestUrl = this.formatUrl(request.getRequestURI());
HandlerMapping handlerMapping = handlerMappingMap.get(requestUrl);
if (null == handlerMapping){
response.getWriter().write( "404 Not Found");
return;
}
//获取方法中的参数类型
Class<?>[] paramTypeArr = handlerMapping.getMethod().getParameterTypes();
Object[] paramArr = new Object[paramTypeArr.length];
for (int i=0;i<paramTypeArr.length;i++){
Class<?> clazz = paramTypeArr[i];
//参数只考虑三种类型，其他不考虑
if (clazz == HttpServletRequest.class){
paramArr[i] = request;
} else if (clazz == HttpServletResponse.class){
paramArr[i] = response;
} else if (clazz == String.class){
Map<Integer,String> methodParam = handlerMapping.getMethodParams();
paramArr[i] = request.getParameter(methodParam.get(i));
} else{
System.out.println( "暂不支持的参数类型");
}
}
//反射调用controller方法
handlerMapping.getMethod().invoke(handlerMapping.getTarget(), paramArr);
}
private String formatUrl(String requestUrl) {
requestUrl = requestUrl.replaceAll( "/+", "/");
if (requestUrl.lastIndexOf( "/") == requestUrl.length() -1){
requestUrl = requestUrl.substring(0,requestUrl.length() -1);
}
return requestUrl;
}
@Override
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
//1.加载配置文件
try {
doLoadConfig(config.getInitParameter( "defaultConfig"));
} catch (Exception e) {
System.out.println( "加载配置文件失败");
return;
}
//2.根据获取到的扫描路径进行扫描
doScanPacakge(myConfig.getBasePackages());
//3.将扫描到的类进行初始化，并存放到IOC容器
doInitializedClass();
//4.依赖注入
doDependencyInjection();
System.out.println( "DispatchServlet Init End..." );
}
private void doDependencyInjection() {
if (iocContainerMap.size() == 0){
return;
}
//循环IOC容器中的类
Iterator<Map.Entry<String,Object>> iterator = iocContainerMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()){
Map.Entry<String,Object> entry = iterator.next();
Class<?> clazz = entry.getValue().getClass();
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
//属性注入
for (Field field : fields){
//如果属性有WolfAutowired注解则注入值（暂时不考虑其他注解）
if (field.isAnnotationPresent(WolfAutowired.class)){
String value = toLowerFirstLetterCase(field.getType().getSimpleName());//默认bean的value为类名首字母小写
if (field.getType().isAnnotationPresent(WolfService.class)){
WolfService wolfService = field.getType().getAnnotation(WolfService.class);
value = wolfService.value();
}
field.setAccessible( true);
try {
Object target = iocContainerMap.get(beanName);
if (null == target){
System.out.println(clazz.getName() + "required bean:" + beanName + ",but we not found it");
}
field.set(entry.getValue(),iocContainerMap.get(beanName));//初始化对象，后面注入
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//初始化HanderMapping
String requestUrl = "";
//获取Controller类上的请求路径
if (clazz.isAnnotationPresent(WolfController.class)){
requestUrl = clazz.getAnnotation(WolfController.class).value();
}
//循环类中的方法，获取方法上的路径
Method[] methods = clazz.getMethods();
for (Method method : methods){
//假设只有WolfGetMapping这一种注解
if(!method.isAnnotationPresent(WolfGetMapping.class)){
continue;
}
WolfGetMapping wolfGetMapping = method.getDeclaredAnnotation(WolfGetMapping.class);
requestUrl = requestUrl + "/" + wolfGetMapping.value();//拼成完成的请求路径
//不考虑正则匹配路径/xx/* 的情况，只考虑完全匹配的情况
if (handlerMappingMap.containsKey(requestUrl)){
System.out.println( "重复路径");
continue;
}
Annotation[][] annotationArr = method.getParameterAnnotations();//获取方法中参数的注解
Map<Integer,String> methodParam = new HashMap<>();//存储参数的顺序和参数名
retryParam:
for (int i=0;i<annotationArr.length;i++){
for (Annotation annotation : annotationArr[i]){
if (annotation instanceof WolfRequestParam){
WolfRequestParam wolfRequestParam = (WolfRequestParam) annotation;
methodParam.put(i,wolfRequestParam.value());//存储参数的位置和注解中定义的参数名
continue retryParam;
}
}
}
requestUrl = this.formatUrl(requestUrl);//主要是防止路径多了/导致路径匹配不上
HandlerMapping handlerMapping = new HandlerMapping();
handlerMapping.setRequestUrl(requestUrl);//请求路径
handlerMapping.setMethod(method);//请求方法
handlerMapping.setTarget(entry.getValue());//请求方法所在controller对象
handlerMapping.setMethodParams(methodParam);//请求方法的参数信息
handlerMappingMap.put(requestUrl,handlerMapping);//存入hashmap
}
}
}
/**
* 初始化类，并放入容器iocContainerMap内
*/
private void doInitializedClass() {
if (classNameList.isEmpty()){
return;
}
for (String className : classNameList){
if (StringUtils.isEmpty(className)){
continue;
}
Class clazz;
try {
clazz = Class.forName(className);//反射获取对象
if (clazz.isAnnotationPresent(WolfController.class)){
String value = ((WolfController)clazz.getAnnotation(WolfController.class)).value();
//如果直接指定了value则取value，否则取首字母小写类名作为key值存储类的实例对象
iocContainerMap.put(StringUtils.isBlank(value) ? toLowerFirstLetterCase(clazz.getSimpleName()) : value,clazz.newInstance());
} else if(clazz.isAnnotationPresent(WolfService.class)){
String value = ((WolfService)clazz.getAnnotation(WolfService.class)).value();
iocContainerMap.put(StringUtils.isBlank(value) ? toLowerFirstLetterCase(clazz.getSimpleName()) : value,clazz.newInstance());
} else{
System.out.println( "不考虑其他注解的情况");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println( "初始化类失败，className为" + className);
}
}
}
/**
* 将首字母转换为小写
* @param className
* @ return
*/
private String toLowerFirstLetterCase(String className) {
if (StringUtils.isBlank(className)){
return "";
}
String firstLetter = className.substring(0,1);
return firstLetter.toLowerCase() + className.substring(1);
}
/**
* 扫描包下所有文件获取全限定类名
* @param basePackages
*/
private void doScanPacakge(String basePackages) {
if (StringUtils.isBlank(basePackages)){
return;
}
//把包名的.替换为/
String scanPath = "/" + basePackages.replaceAll( "\\.", "/");
URL url = this.getClass().getClassLoader().getResource(scanPath);//获取到当前包所在磁盘的全路径
File files = new File(url.getFile());//获取当前路径下所有文件
for (File file : files.listFiles()){//开始扫描路径下的所有文件
if (file.isDirectory()){//如果是文件夹则递归
doScanPacakge(basePackages + "." + file.getName());
} else{//如果是文件则添加到集合。因为上面是通过类加载器获取到的文件路径，所以实际上是class文件所在路径
classNameList.add(basePackages + "." + file.getName().replace( ".class", ""));
}
}
}
/**
* 加载配置文件
* @param configPath - 配置文件所在路径
*/
private void doLoadConfig(String configPath) {
InputStream inputStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(configPath);
Properties properties = new Properties();
try {
properties.load(inputStream);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println( "加载配置文件失败");
}
properties.forEach((k, v) -> {
try {
Field field = myConfig.getClass().getDeclaredField((String)k);
field.setAccessible( true);
field.set(myConfig,v);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println( "初始化配置类失败");
return;
}
});
}
}
- 5、这个 Servlet 相比较于上面的 HelloServlet 多了一个 init 方法，这个方法中主要做了以下几件事情：
（1）初始化配置文件，拿到配置文件中配置的参数信息（对应方法：doLoadConfig）。
（2）拿到第 1 步加载出来的配置文件，获取到需要扫描的包路径，然后将包路径进行转换成实际的磁盘路径，并开始遍历磁盘路径下的所有 class 文件，最终经过转换之后得到扫描路径下的所有类的全限定类型，存储到全局变量 classNameList 中（对应方法：doScanPacakge）。
（3）根据第 2 步中得到的全局变量 classNameList 中的类通过反射进行初始化（需要注意的是只会初始化加了指定注解的类）并将得到的对应关系存储到全局变量 iocContainerMap 中（即传说中的 IOC 容器），其中 key 值为注解中的 value 属性，如 value 属性为空，则默认取首字母小写的类名作为 key 值进行存储（对应方法：doInitializedClass）。
（4）这一步比较关键，需要对 IOC 容器中的所有类的属性进行赋值并且需要对 Controller 中的请求路径进行映射存储，为了确保最后能顺利调用 Controller 中的方法，还需要将方法的参数进行存储 。对属性进行映射时只会对加了注解的属性进行映射，映射时会从 IOC 容器中取出第 3 步中已经初始化的实例对象进行赋值，最后将请求路径和 Controller 中方法的映射关系存入变量 handlerMappingMap，key 值为请求路径，value 为方法的相关信息 （对应方法：doDependencyInjection）。
- 6、存储请求路径和方法的映射关系时，需要用到 HandlerMapping 类来进行存储：
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Map;
//省略了getter/setter方法
public class HandlerMapping {
private String requestUrl;
private Object target;//保存方法对应的实例
private Method method;//保存映射的方法
private Map<Integer,String> methodParams;//记录方法参数
}
- 7、初始化完成之后，因为拦截了 /* ，所以调用任意接口都会进入 MyDispatcherServlet ，而且最终都会执行方法 doDispatch，执行这个方法时会拿到请求的路径，然后和全局变量 handlerMappingMap 进行匹配，匹配不上则返回 404，匹配的上则取出必要的参数进行赋值，最后通过反射调用到 Controller 中的相关方法。
- 8、新建一个 HelloController 和 HelloService 来进行测试：
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.WolfAutowired;
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.WolfController;
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.WolfGetMapping;
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.WolfRequestParam;
import com.lonely.wolf.mini.spring.service.HelloService;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
@WolfController
public class HelloController {
@WolfAutowired
private HelloService helloService;
@WolfGetMapping( "/hello")
public void query(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response, @WolfRequestParam( "name") String name) throws IOException {
response.setContentType( "text/html;charset=utf-8");
response.getWriter().write( "Hello：" + name);
}
}
package com.lonely.wolf.mini.spring.service;
import com.lonely.wolf.mini.spring.annotation.WolfService;
@WolfService(value = "hello_service")//为了演示能否正常取value属性
public class HelloService {
}
- 9、输入测试路径：http://localhost:8080hello?name=双子孤狼， 进行测试发现可以正常输出：Hello：双子孤狼。
上面这个例子只是一个简单的演示，通过这个例子只是希望在没有任何框架的情况下，我们也能知道如何完成一个简单的应用开发。例子中很多细节都没有进行处理，仅仅只是为了体验一下 Spring 的核心思想，并了解 Spring 到底帮助我们做了什么，实际上 Spring 能帮我们做的事情远比这个例子中多得多，Spring 体系庞大，设计优雅，经过了多年的迭代优化，是一款非常值得研究的框架。
总结
本文从介绍 Spring 核心功能开始入手，从如何利用 Spring 完成一个应用开发，讲述到假如没有 Spring 我们该如何基于 Servlet 进行开发，最后再通过一个简单的例子体验了 Spring 的核心思想。