设计模式之美学习(三十四)

本文最后更新于:10 个月前

如何设计实现一个Dependency Injection框架?

工厂模式和 DI 容器有何区别?

实际上,DI 容器底层最基本的设计思路就是基于工厂模式的。DI 容器相当于一个大的工厂类,负责在程序启动的时候,根据配置(要创建哪些类对象,每个类对象的创建需要依赖哪些其他类对象)事先创建好对象。当应用程序需要使用某个类对象的时候,直接从容器中获取即可。正是因为它持有一堆对象,所以这个框架才被称为“容器”。

DI 容器相对于我们上节课讲的工厂模式的例子来说,它处理的是更大的对象创建工程。上节课讲的工厂模式中,一个工厂类只负责某个类对象或者某一组相关类对象(继承自同一抽象类或者接口的子类)的创建,而 DI 容器负责的是整个应用中所有类对象的创建。

DI 容器的核心功能有哪些?

一个简单的 DI 容器的核心功能一般有三个:配置解析、对象创建和对象生命周期管理。

如何实现一个简单的 DI 容器?

实际上,用 Java 语言来实现一个简单的 DI 容器,核心逻辑只需要包括这样两个部分:配置文件解析、根据配置文件通过“反射”语法来创建对象。

核心工厂类设计:

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public class BeansFactory {
private final ConcurrentHashMap<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();
private final ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition> beanDefinitions = new ConcurrentHashMap<>();

public void addBeanDefinitions(List<BeanDefinition> beanDefinitionList) {
for (BeanDefinition beanDefinition : beanDefinitionList) {
this.beanDefinitions.putIfAbsent(beanDefinition.getId(), beanDefinition);
}

for (BeanDefinition beanDefinition : beanDefinitionList) {
if (beanDefinition.isLazyInit() == false && beanDefinition.isSingleton()) {
createBean(beanDefinition);
}
}
}

public Object getBean(String beanId) {
BeanDefinition beanDefinition = beanDefinitions.get(beanId);
if (beanDefinition == null) {
throw new NoSuchBeanDefinitionException("Bean is not defined: " + beanId);
}
return createBean(beanDefinition);
}

@VisibleForTesting
protected Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) {
if (beanDefinition.isSingleton() && singletonObjects.contains(beanDefinition.getId())) {
return singletonObjects.get(beanDefinition.getId());
}

Object bean = null;
try {
Class beanClass = Class.forName(beanDefinition.getClassName());
List<BeanDefinition.ConstructorArg> args = beanDefinition.getConstructorArgs();
if (args.isEmpty()) {
bean = beanClass.newInstance();
} else {
Class[] argClasses = new Class[args.size()];
Object[] argObjects = new Object[args.size()];
for (int i = 0; i < args.size(); ++i) {
BeanDefinition.ConstructorArg arg = args.get(i);
if (!arg.getIsRef()) {
argClasses[i] = arg.getType();
argObjects[i] = arg.getArg();
} else {
BeanDefinition refBeanDefinition = beanDefinitions.get(arg.getArg());
if (refBeanDefinition == null) {
throw new NoSuchBeanDefinitionException("Bean is not defined: " + arg.getArg());
}
argClasses[i] = Class.forName(refBeanDefinition.getClassName());
argObjects[i] = createBean(refBeanDefinition);
}
}
bean = beanClass.getConstructor(argClasses).newInstance(argObjects);
}
} catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException
| InstantiationException | NoSuchMethodException | InvocationTargetException e) {
throw new BeanCreationFailureException("", e);
}

if (bean != null && beanDefinition.isSingleton()) {
singletonObjects.putIfAbsent(beanDefinition.getId(), bean);
return singletonObjects.get(beanDefinition.getId());
}
return bean;
}
}

重点内容

DI 容器在一些软件开发中已经成为了标配,比如 Spring IOCGoogle Guice。但是,大部分人可能只是把它当作一个黑盒子来使用,并未真正去了解它的底层是如何实现的。当然,如果只是做一些简单的小项目,简单会用就足够了,但是,如果我们面对的是非常复杂的系统,当系统出现问题的时候,对底层原理的掌握程度,决定了我们排查问题的能力,直接影响到我们排查问题的效率。

一个简单的 DI 容器的实现原理,其核心逻辑主要包括:配置文件解析,以及根据配置文件通过“反射”语法来创建对象。其中,创建对象的过程就应用到了我们在学的工厂模式。对象创建、组装、管理完全有 DI 容器来负责,跟具体业务代码解耦,让程序员聚焦在业务代码的开发上。

参考:工厂模式(下):如何设计实现一个Dependency Injection框架?