Spring 深度学习 — 手写简易版 SpringMVC【思想学习】

前言

通过简单的代码，来学习 Spring 的设计思想，掌握 Spring 框架的基本脉络。主要目的是为了学习思想，有了思想之后，我们后面再学习源码的时候，就会相对轻松许多。

一、 mini 版 Spring MVC 基本架构设计

基本思路分为三步，因为是 mini 版，所以只是简单的实现基本功能。具体步骤如下：

1、配置阶段

配置 web.xml --> DispatchServlet

设定 init-param --> contextConfigLocation=classPath:application.xml

设定 url-pattern --> @MmtService public class DemoService implements IDemoService { @Override public String get(String name) { return "Hello MVC : " + name + ",from service."; } }

配置请求入口类 DemoAction :

package com.mmt.mini.demo.action;

import com.mmt.mini.demo.service.IDemoService;
import com.mmt.mini.mvc.framework.annotation.MmtAutowired;
import com.mmt.mini.mvc.framework.annotation.MmtController;
import com.mmt.mini.mvc.framework.annotation.MmtRequestMapping;
import com.mmt.mini.mvc.framework.annotation.MmtRequestParam;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;


@MmtController
@MmtRequestMapping("/demo")
public class DemoAction {

	@MmtAutowired
	IDemoService demoService;

	@MmtRequestMapping("/query")
	public void query(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, @MmtRequestParam("name") String name) {
		String result = demoService.get(name);
		try {
			resp.getWriter().write(result);
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	@MmtRequestMapping("/add")
	public void add(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,
					@MmtRequestParam("a") Integer a, @MmtRequestParam("b") Integer b) {
		try {
			resp.getWriter().write(a + "+" + b + "=" + (a + b));
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	@MmtRequestMapping("/sub")
	public void add(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,
					@MmtRequestParam("a") Double a, @MmtRequestParam("b") Double b) {
		try {
			resp.getWriter().write(a + "-" + b + "=" + (a - b));
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	@MmtRequestMapping("/remove")
	public String remove(@MmtRequestParam("id") Integer id) {
		return "" + id;
	}

}

大家注意看，这里使用的均是上面我们自己定义的注解，和 Spring 没有关系，看起来，是不是有点那个意思了？

好了，配置完了之后，配置阶段就完毕了，下面要进入容器初始化过程。

2. 容器初始化【核心内容】

初始化话容器的时候，进入到核心类 MmtDispatchServlet 中，利用 HttpServlet 的生命中周期，进行自定义的初始化过程，这里直接上代码，通过代码和注释，有助于理解：

package com.mmt.mini.mvc.framework;

import com.mmt.mini.mvc.framework.annotation.*;

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.*;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;


public class MmtDispatchServlet extends HttpServlet {

	
	private Properties contextConfig = new Properties();

	
	private List classNames = new ArrayList();

	
	private Map ioc = new HashMap();

	
	private List handlerMapping = new ArrayList();

	@Override
	protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
		doPost(req, resp);
	}

	@Override
	protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
		//6、调用，运行阶段
		try {
			doDispatch(req, resp);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			resp.getWriter().write("500 Exection,Detail : " + Arrays.toString(e.getStackTrace()));
		}
	}

	
	private void doDispatch(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {

		Handler handler = getHandler(req);
		if (handler == null) {
			resp.getWriter().write("404 Not Found!!!");
			return;
		}
		//获得方法的形参列表
		Class[] paramTypes = handler.getParamTypes();
		Object[] paramValues = new Object[paramTypes.length];
		Map params = req.getParameterMap();
		for (Map.Entry parm : params.entrySet()) {
			String value = Arrays.toString(parm.getValue()).replaceAll("\[|\]", "").replaceAll("\s", ",");
			if (!handler.paramIndexMapping.containsKey(parm.getKey())) {
				continue;
			}
			int index = handler.paramIndexMapping.get(parm.getKey());
			paramValues[index] = convert(paramTypes[index], value);
		}

		if (handler.paramIndexMapping.containsKey(HttpServletRequest.class.getName())) {
			int reqIndex = handler.paramIndexMapping.get(HttpServletRequest.class.getName());
			paramValues[reqIndex] = req;
		}

		if (handler.paramIndexMapping.containsKey(HttpServletResponse.class.getName())) {
			int respIndex = handler.paramIndexMapping.get(HttpServletResponse.class.getName());
			paramValues[respIndex] = resp;
		}
		// 通过反射执行方法 method.invoke
		Object returnValue = handler.method.invoke(handler.controller, paramValues);
		if (returnValue == null || returnValue instanceof Void) {
			return;
		}
		// 这里写的比较简单，直接返回浏览器了，其实还会有视图解析器的步骤，理解思想即可
		resp.getWriter().write(returnValue.toString());
	}

	
	private Handler getHandler(HttpServletRequest req) {
		if (handlerMapping.isEmpty()) {
			return null;
		}
		//绝对路径
		String url = req.getRequestURI();
		//处理成相对路径
		String contextPath = req.getContextPath();
		url = url.replaceAll(contextPath, "").replaceAll("/+", "/");

		for (Handler handler : this.handlerMapping) {
			Matcher matcher = handler.getPattern().matcher(url);
			if (!matcher.matches()) {
				continue;
			}
			return handler;
		}
		return null;
	}

	
	private Object convert(Class type, String value) {
		//如果是int
		if (Integer.class == type) {
			return Integer.valueOf(value);
		} else if (Double.class == type) {
			return Double.valueOf(value);
		}
		//如果还有double或者其他类型，继续加if
		//这时候，我们应该想到策略模式了
		//在这里暂时不实现，希望小伙伴自己来实现
		return value;
	}


	
	@Override
	public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
		//1、加载配置文件 contextConfigLocation
		doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
		//2、扫描相关的类
		doScanner(contextConfig.getProperty("scanPackage"));
		//3、初始化扫描到的类，并且将它们放入到ICO容器之中
		doInstance();
		//4、完成依赖注入
		doAutowired();
		//5、初始化HandlerMapping
		initHandlerMapping();

		System.out.println("MMT MINI Spring framework is init.");
	}

	
	private void doLoadConfig(String contextConfigLocation) {
		//直接从类路径下找到Spring主配置文件所在的路径
		//并且将其读取出来放到Properties对象中
		//相对于scanPackage=com.mmt.mini 从文件中保存到了内存中
		// 需要对路径进行处理，web.xml中配置的路径为 classpath:application.properties
		InputStream fis = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(contextConfigLocation.replace("classpath:", ""));
		try {
			contextConfig.load(fis);
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			if (null != fis) {
				try {
					fis.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	
	private void doScanner(String scanPackage) {
		//scanPackage = com.mmt.mini ，存储的是包路径
		//转换为文件路径，实际上就是把.替换为/就OK了
		//classpath
		URL url = this.getClass().getClassLoader().getResource("/" + scanPackage.replaceAll("\.", "/"));
		File classPath = new File(url.getFile());
		for (File file : classPath.listFiles()) {
			if (file.isDirectory()) {
				doScanner(scanPackage + "." + file.getName());
			} else {
				if (!file.getName().endsWith(".class")) {
					continue;
				}
				String className = (scanPackage + "." + file.getName().replace(".class", ""));
				classNames.add(className);
			}
		}
	}

	
	private void doInstance() {
		//初始化，为DI做准备
		if (classNames.isEmpty()) {
			return;
		}
		try {
			for (String className : classNames) {
				Class clazz = Class.forName(className);
				//什么样的类才需要初始化呢？
				//加了注解的类，才初始化，怎么判断？
				//为了简化代码逻辑，主要体会设计思想，只举例 @Controller和@Service,
				// @Componment...就一一举例了
				if (clazz.isAnnotationPresent(MmtController.class)) {
					Object instance = clazz.newInstance();
					//Spring默认类名首字母小写
					String beanName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());
					ioc.put(beanName, instance);
				} else if (clazz.isAnnotationPresent(MmtService.class)) {
					//1、自定义的beanName
					MmtService service = clazz.getAnnotation(MmtService.class);
					String beanName = service.value();
					//2、默认类名首字母小写
					if ("".equals(beanName.trim())) {
						beanName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());
					}
					Object instance = clazz.newInstance();
					ioc.put(beanName, instance);
					//3、根据类型自动赋值,投机取巧的方式
					for (Class i : clazz.getInterfaces()) {
						if (ioc.containsKey(i.getName())) {
							throw new Exception("The “" + i.getName() + "” is exists!!");
						}
						//把接口的类型直接当成key了
						ioc.put(i.getName(), instance);
					}
				} else {
					continue;
				}

			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	
	private void doAutowired() {
		if (ioc.isEmpty()) {
			return;
		}

		for (Map.Entry entry : ioc.entrySet()) {
			//Declared 所有的，特定的 字段，包括private/protected/default
			//正常来说，普通的OOP编程只能拿到public的属性
			Field[] fields = entry.getValue().getClass().getDeclaredFields();
			for (Field field : fields) {
				if (!field.isAnnotationPresent(MmtAutowired.class)) {
					continue;
				}
				MmtAutowired autowired = field.getAnnotation(MmtAutowired.class);
				//如果用户没有自定义beanName，默认就根据类型注入
				//这个地方省去了对类名首字母小写的情况的判断
				String beanName = autowired.value().trim();
				if ("".equals(beanName)) {
					//获得接口的类型，作为key待会拿这个key到ioc容器中去取值
					beanName = field.getType().getName();
				}
				//如果是public以外的修饰符，只要加了@Autowired注解，都要强制赋值
				//反射中叫做暴力访问， 强吻
				field.setAccessible(true);
				try {
					//用反射机制，动态给字段赋值
					field.set(entry.getValue(), ioc.get(beanName));
				} catch (IllegalAccessException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	
	private void initHandlerMapping() {
		if (ioc.isEmpty()) {
			return;
		}
		for (Map.Entry entry : ioc.entrySet()) {
			Class clazz = entry.getValue().getClass();

			if (!clazz.isAnnotationPresent(MmtController.class)) {
				continue;
			}
			//保存写在类上面的@MmtRequestMapping("/demo")
			String baseUrl = "";
			if (clazz.isAnnotationPresent(MmtRequestMapping.class)) {
				MmtRequestMapping requestMapping = clazz.getAnnotation(MmtRequestMapping.class);
				baseUrl = requestMapping.value();
			}

			//默认获取所有的public方法
			for (Method method : clazz.getMethods()) {
				if (!method.isAnnotationPresent(MmtRequestMapping.class)) {
					continue;
				}
				MmtRequestMapping requestMapping = method.getAnnotation(MmtRequestMapping.class);
				//优化，防止 requestmapping中的请求路径没有写/ 或者都写了 / ，在这里，不管写没写，通统一处理一下
				String regex = ("/" + baseUrl + "/" + requestMapping.value()).replaceAll("/+", "/");
				Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
				this.handlerMapping.add(new Handler(pattern, entry.getValue(), method));
				System.out.println("Mapped :" + pattern + "," + method);
			}
		}
	}

	
	private String toLowerFirstCase(String simpleName) {
		char[] chars = simpleName.toCharArray();
		//之所以加，是因为大小写字母的ASCII码相差32，
		// 而且大写字母的ASCII码要小于小写字母的ASCII码
		//在Java中，对char做算学运算，实际上就是对ASCII码做算学运算
		chars[0] += 32;
		return String.valueOf(chars);
	}


	
	public class Handler {
		//必须把url放到HandlerMapping才好理解吧
		private Pattern pattern;
		private Method method;
		private Object controller;
		private Class[] paramTypes;

		public Pattern getPattern() {
			return pattern;
		}

		public Method getMethod() {
			return method;
		}

		public Object getController() {
			return controller;
		}

		public Class[] getParamTypes() {
			return paramTypes;
		}

		//形参列表
		//参数的名字作为key,参数的顺序，位置作为值
		private Map paramIndexMapping;

		public Handler(Pattern pattern, Object controller, Method method) {
			this.pattern = pattern;
			this.method = method;
			this.controller = controller;

			paramTypes = method.getParameterTypes();

			paramIndexMapping = new HashMap();
			putParamIndexMapping(method);
		}

		private void putParamIndexMapping(Method method) {

			//提取方法中加了注解的参数
			//把方法上的注解拿到，得到的是一个二维数组
			//因为一个参数可以有多个注解，而一个方法又有多个参数
			Annotation[][] pa = method.getParameterAnnotations();
			for (int i = 0; i < pa.length; i++) {
				for (Annotation a : pa[i]) {
					if (a instanceof MmtRequestParam) {
						String paramName = ((MmtRequestParam) a).value();
						if (!"".equals(paramName.trim())) {
							paramIndexMapping.put(paramName, i);
						}
					}
				}
			}
			//提取方法中的request和response参数
			Class[] paramsTypes = method.getParameterTypes();
			for (int i = 0; i < paramsTypes.length; i++) {
				Class type = paramsTypes[i];
				if (type == HttpServletRequest.class || type == HttpServletResponse.class) {
					paramIndexMapping.put(type.getName(), i);
				}
			}
		}
	}
}

3. 运行阶段

运行阶段的代码，已经放在了上面代码中，也就是第六步，doPost 方法中，利用委派墨水，通过 doDispatch方法，从 request 中获取对应的请求及参数，拿到请求后，通过我们自定义的HandlerMapping 中进行匹配，如果匹配成功，说明请求正确，存在我们的系统中，通过 method.invoker反射执行方法，从而返回响应。

以上，mini 版的 springMvc 框架就写完了，虽然功能不是很完善，但是基本的脉络思想已经描述清楚。

4. 运行效果图

真正的 Spring 要复杂很多，本文通过手写简易版的 SpringMVC，了解其基本的设计思想以及设计模式的简单使用，在 Spring 的源码中，使用了大量的设计模式，所以他的代码才会如此的优雅。

Spring 深度学习 — 手写简易版 SpringMVC【思想学习】

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