spring 字符串解析类调用参数

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gjnet 2024-09-14 16:50:18

一、目标

在完成 Spring 的框架雏形后，现在我们可以通过单元测试进行手动操作Bean对象的定义、注册和属性填充，以及最终获取对象调用方法。但这里会有一个问题，就是如果实际使用这个 Spring 框架，是不太可能让用户通过手动方式创建的，而是最好能通过配置文件的方式简化创建过程。需要完成如下操作：

spring 字符串解析类调用参数_ide

如图中我们需要把步骤：2、3、4 整合到Spring 框架中，通过 Spring 配置文件的方式将 Bean 对象实例化。
接下来我们就需要在现有的 Spring 框架中，添加能解决 Spring 配置的读取、解析、注册Bean 的操作。

二、设计

依照本章节的需求背景，我们需要在现有的 Spring 框架雏形中添加一个资源解析器，也就是能读取classpath、本地文件和云文件的配置内容。这些配置内容就是像使用 Spring 时配置的 Spring.xml 一样，里面会包括 Bean 对象的描述和属性信息。 在读取配置文件信息后，接下来就是对配置文件中的Bean 描述信息解析后进行注册操作，把 Bean 对象注册到 Spring 容器中。整体设计结构如下图：

spring 字符串解析类调用参数_ide_02

资源加载器属于相对独立的部分，它位于 Spring 框架核心包下的IO 实现内容，主要用于处理Class、本地和云环境中的文件信息。
当资源可以加载后，接下来就是解析和注册 Bean 到 Spring 中的操作，这部分实现需要和 DefaultListableBeanFactory 核心类结合起来，因为你所有的解析后的注册动作，都会把 Bean 定义信息放入到这个类中。
那么在实现的时候就设计好接口的实现层级关系，包括我们需要定义出 Bean 定义的读取接口 BeanDefinitionReader 以及做好对应的实现类，在实现类中完成对 Bean 对象的解析和注册。

三、实现

工程结构

spring 字符串解析类调用参数_加载器_03

类依赖图

该依赖中，不管是文件的来源是什么，加载后都由要经过xml解析，才能实现注入

spring 字符串解析类调用参数_配置文件_04

本章节为了能把 Bean 的定义、注册和初始化交给 Spring.xml 配置化处理，那么就需要实现两大块内容，分别是：资源加载器、xml 资源处理类，实现过程主要以对接口 Resource、ResourceLoader的实现，而另外 BeanDefinitionReader 接口则是对资源的具体使用，将配置信息注册到 Spring 容器中去。
在Resource 的资源加载器的实现中包括了，ClassPath、系统文件、云配置文件，这三部分与 Spring源码中的设计和实现保持一致，最终在 DefaultResourceLoader 中做具体的调用。
接口：BeanDefinitionReader、抽象类：AbstractBeanDefinitionReader、实现类：XmlBeanDefinitionReader，这三部分内容主要是合理清晰的处理了资源读取后的注册 Bean容器操作。接口管定义，抽象类处理非接口功能外的注册Bean 组件填充，最终实现类即可只关心具体的业务实现

另外本章节还参考 Spring 源码，做了相应接口的集成和实现的关系，虽然这些接口目前还并没有太大的作用，但随着框架的逐步完善，它们也会发挥作用

spring 字符串解析类调用参数_配置文件_05

BeanFactory，已经存在的 Bean 工厂接口用于获取 Bean 对象，这次新增加了按照类型获取 Bean 的方法：<T> T getBean(String name, Class<T> requiredType)
ListableBeanFactory，是一个扩展 Bean 工厂接口的接口，新增加了getBeansOfType、getBeanDefinitionNames() 方法，在 Spring 源码中还有其他扩展方法。
HierarchicalBeanFactory，在 Spring 源码中它提供了可以获取父类 BeanFactory方法，属于是一种扩展工厂的层次子接口。Sub-interface implemented by beanfactories that can be part of a hierarchy.
AutowireCapableBeanFactory，是一个自动化处理Bean 工厂配置的接口，目前案例工程中还没有做相应的实现，后续逐步完善。
ConfigurableBeanFactory，可获取 BeanPostProcessor、BeanClassLoader 等的一个配置化接口。
ConfigurableListableBeanFactory，提供分析和修改Bean 以及预先实例化的操作接口，不过目前只有一个 getBeanDefinition 方法。

四、代码

资源加载接口定义和实现

//定义 Resource 接口，提供获取 InputStream 流的方法
public interface Resource {
    InputStream getInputStream() throws IOException;
}

分别实现三种不同的流文件操作：classPath、FileSystem、URL

classPath

//这一部分的实现是用于通过 ClassLoader 读取ClassPath 下的文件信息，
//具体的读取过程主要是：classLoader.getResourceAsStream(path)
public class ClassPathResource implements Resource {
    private final String path;
    private ClassLoader classLoader;
    public ClassPathResource(String path) {
        this(path, (ClassLoader) null);
    }
    public ClassPathResource(String path, ClassLoader classLoader) {
        Assert.notNull(path, "Path must not be null");
        this.path = path;
        this.classLoader = (classLoader != null ? classLoader : ClassUtils.getDefaultClassLoader());
    }
    @Override
    public InputStream getInputStream() throws IOException {
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream(path);
        if (is == null) {
            throw new FileNotFoundException(
                    this.path + " cannot be opened because it does not exist");
        }
        return is;
    }
}

FileSystem

//通过指定文件路径的方式读取文件信息，这部分大家肯定还是非常熟悉的，经常会读取一些txt、excel 文件输出到控制台。
public class FileSystemResource implements Resource {
    private final File file;
    private final String path;
    public FileSystemResource(File file) {
        this.file = file;
        this.path = file.getPath();
    }
    public FileSystemResource(String path) {
        this.file = new File(path);
        this.path = path;
    }
    @Override
    public InputStream getInputStream() throws IOException {
        return new FileInputStream(this.file);
    }
    public final String getPath() {
        return this.path;
    }
}

//通过 HTTP 的方式读取云服务的文件，我们也可以把配置文件放到 GitHub 或者Gitee 上。
public class UrlResource implements Resource{
    private final URL url;
    public UrlResource(URL url) {
        Assert.notNull(url,"URL must not be null");
        this.url = url;
    }
    @Override
    public InputStream getInputStream() throws IOException {
        URLConnection con = this.url.openConnection();
        try {
            return con.getInputStream();
        }
        catch (IOException ex){
            if (con instanceof HttpURLConnection){
                ((HttpURLConnection) con).disconnect();
            }
            throw ex;
        }
    }
}

包装资源加载器
按照资源加载的不同方式，资源加载器可以把这些方式集中到统一的类服务下进行处理，外部用户只需要传递资源地址即可，简化使用。

定义接口

//定义获取资源接口，里面传递 location 地址即可。
public interface ResourceLoader {
    /**
     * Pseudo URL prefix for loading from the class path: "classpath:"
     */
    String CLASSPATH_URL_PREFIX = "classpath:";
    Resource getResource(String location);
}

实现接口

public class DefaultResourceLoader implements ResourceLoader {
    @Override
    public Resource getResource(String location) {
        Assert.notNull(location, "Location must not be null");
        //本地资源
        if (location.startsWith(CLASSPATH_URL_PREFIX)) {
            return new ClassPathResource(location.substring(CLASSPATH_URL_PREFIX.length()));
        }
        //网络资源
        else {
            try {
                URL url = new URL(location);
                return new UrlResource(url);
            } catch (MalformedURLException e) {
                return new FileSystemResource(location);
            }
        }
    }
}

在获取资源的实现中，主要是把三种不同类型的资源处理方式进行了包装，分为：判断是否为ClassPath、URL 以及文件。
虽然 DefaultResourceLoader 类实现的过程简单，但这也是设计模式约定的具体结果，像是这里不会让外部调用放知道过多的细节，而是仅关心具体调用结果即可。

Bean定义读取接口

public interface BeanDefinitionReader {
BeanDefinitionRegistry getRegistry();
ResourceLoader getResourceLoader();
void loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeansException;
void loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeansException;
void loadBeanDefinitions(String location) throws BeansException;
}

这是一个 Simple interface for bean definition readers. 其实里面无非定义了几个方法，包括：getRegistry()、getResourceLoader()，以及三个加载Bean 定义的方法。
这里需要注意 getRegistry()、getResourceLoader()，都是用于提供给后面三个方法的工具，加载和注册，这两个方法的实现会包装到抽象类中，以免污染具体的接口实现方法。

Bean 定义抽象类实现

public abstract class AbstractBeanDefinitionReader implements BeanDefinitionReader {
    private final BeanDefinitionRegistry registry;
    private ResourceLoader resourceLoader;
    protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
        this(registry, new DefaultResourceLoader());
    }
    public AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, ResourceLoader resourceLoader)    {
        this.registry = registry;
        this.resourceLoader = resourceLoader;
    }
    @Override
    public BeanDefinitionRegistry getRegistry() {
        return registry;
    }
    @Override
    public ResourceLoader getResourceLoader() {
        return resourceLoader;
    }
}

抽象类把 BeanDefinitionReader 接口的前两个方法全部实现完了，并提供了构造函数，让外部的调用使用方，把Bean 定义注入类，传递进来。
这样在接口 BeanDefinitionReader 的具体实现类中，就可以把解析后的 XML 文件中的 Bean 信息，注册到 Spring 容器去了。以前我们是通过单元测试使用，调用 BeanDefinitionRegistry 完成Bean 的注册，现在可以放到 XMl 中操作了

解析XML 处理Bean 注册

public class XmlBeanDefinitionReader extends AbstractBeanDefinitionReader {
    public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
        super(registry);
    }
    public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, ResourceLoader resourceLoader) {
        super(registry, resourceLoader);
    }
    @Override
    public void loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeansException {
        try {
            try (InputStream inputStream = resource.getInputStream()) {
                doLoadBeanDefinitions(inputStream);
            }
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            throw new BeansException("IOException parsing XML document from " + resource, e);
        }
    }
    @Override
    public void loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeansException {
        for (Resource resource : resources) {
            loadBeanDefinitions(resource);
        }
    }
    @Override
    public void loadBeanDefinitions(String location) throws BeansException {
        ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
        Resource resource = resourceLoader.getResource(location);
        loadBeanDefinitions(resource);
    }
    protected void doLoadBeanDefinitions(InputStream inputStream) throws ClassNotFoundException {
        Document doc = XmlUtil.readXML(inputStream);
        Element root = doc.getDocumentElement();
        NodeList childNodes = root.getChildNodes();
        for (int i = 0; i < childNodes.getLength(); i++) {
            // 判断元素
            if (!(childNodes.item(i) instanceof Element)) continue;
            // 判断对象
            if (!"bean".equals(childNodes.item(i).getNodeName())) continue;
            // 解析标签
            Element bean = (Element) childNodes.item(i);
            String id = bean.getAttribute("id");
            String name = bean.getAttribute("name");
            String className = bean.getAttribute("class");
            // 获取 Class，方便获取类中的名称
            Class<?> clazz = Class.forName(className);
            // 优先级 id > name
            String beanName = StrUtil.isNotEmpty(id) ? id : name;
            if (StrUtil.isEmpty(beanName)) {
                beanName = StrUtil.lowerFirst(clazz.getSimpleName());
            }
            // 定义Bean
            BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(clazz);
            // 读取属性并填充
            for (int j = 0; j < bean.getChildNodes().getLength(); j++) {
                if (!(bean.getChildNodes().item(j) instanceof Element)) continue;
                if (!"property".equals(bean.getChildNodes().item(j).getNodeName())) continue;
                // 解析标签：property
                Element property = (Element) bean.getChildNodes().item(j);
                String attrName = property.getAttribute("name");
                String attrValue = property.getAttribute("value");
                String attrRef = property.getAttribute("ref");
                // 获取属性值：引入对象、值对象
                Object value = StrUtil.isNotEmpty(attrRef) ? new BeanReference(attrRef) : attrValue;
                // 创建属性信息
                PropertyValue propertyValue = new PropertyValue(attrName, value);
                beanDefinition.getPropertyValues().addPropertyValue(propertyValue);
            }
            if (getRegistry().containsBeanDefinition(beanName)) {
                throw new BeansException("Duplicate beanName[" + beanName + "] is not allowed");
            }
            // 注册 BeanDefinition
            getRegistry().registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition);
        }
    }
}

XmlBeanDefinitionReader 类最核心的内容就是对 XML 文件的解析，把我们本来在代码中的操作放到了通过解析 XML 自动注册的方式。

loadBeanDefinitions 方法，处理资源加载，这里新增加了一个内部方法：doLoadBeanDefinitions，它主要负责解析 xml
在 doLoadBeanDefinitions 方法中，主要是对xml 的读取XmlUtil.readXML(inputStream) 和元素 Element 解析。在解析的过程中通过循环操作，以此获取 Bean 配置以及配置中的 id、name、class、value、ref信息。
最终把读取出来的配置信息，创建成 BeanDefinition 以及 PropertyValue，最终把完整的 Bean 定义内容注册到 Bean 容器：getRegistry().registerBeanDefinition(beanName,beanDefinition)

五、测试

准备UserDao,UserService

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);
    }
}

public class UserService {
    private String uId;
    private UserDao userDao;
    public String queryUserInfo() {
        return userDao.queryUserName(uId);
    }
    public String getuId() {
        return uId;
    }
    public void setuId(String uId) {
        this.uId = uId;
    }
    public UserDao getUserDao() {
        return userDao;
    }
    public void setUserDao(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
}

spring.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans>
<bean id="userDao" class="cn.bugstack.springframework.test.bean.UserDao"/>
<bean id="userService" class="cn.bugstack.springframework.test.bean.UserService
">
<property name="uId" value="10001"/>
<property name="userDao" ref="userDao"/>
</bean>
</beans>

test

@Before
    public void init() {
        resourceLoader = new DefaultResourceLoader();
    }
    @Test
    public void test_classpath() throws IOException {
        Resource resource = resourceLoader.getResource("classpath:important.properties");
        InputStream inputStream = resource.getInputStream();
        String content = IoUtil.readUtf8(inputStream);
        System.out.println(content);
    }
    @Test
    public void test_file() throws IOException {
        Resource resource = resourceLoader.getResource("src/test/resources/important.properties");
        InputStream inputStream = resource.getInputStream();
        String content = IoUtil.readUtf8(inputStream);
        System.out.println(content);
    }
    @Test
    public void test_url() throws IOException {
        Resource resource = resourceLoader.getResource("https://github.com/fuzhengwei/small-spring/important.properties");
        InputStream inputStream = resource.getInputStream();
        String content = IoUtil.readUtf8(inputStream);
        System.out.println(content);
    }
    @Test
    public void test_xml() {
        // 1.初始化 BeanFactory
        DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();

        // 2. 读取配置文件&注册Bean
        XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
        reader.loadBeanDefinitions("classpath:spring.xml");

        // 3. 获取Bean对象调用方法
        UserService userService = beanFactory.getBean("userService", UserService.class);
        String result = userService.queryUserInfo();
        System.out.println("测试结果：" + result);
    }

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