前两天写简历，写了一句：精通Spring IoC容器。怎么个精通法？还是自己动手写个IOC容器吧。
什么是IoC（Inversion of Control）？什么是DI（Dependency Injection）？不多解释，自己Google！希望你先明确几个概念，该文章不做这方面的阐述，重点关注如何实现。我将用简要的语言从需求，设计，代码三方面来描述一个简单的IoC容器，来说明IoC容器是如何帮我们创建类的实例、如何实现依赖注入，最后会奉上一个完整的IoC容器实例。
一、需求，实现一个IoC容器
1、需求描述：
2、图中一些概念：
（1）服务元数据：一种是我们的编译好的类文件，即.class文件；另一种是xml文件。你可以理解为spring的注解和xml两种配置bean的方式。
（2）服务定义信息：由元数据转换来的信息，即读取bean中的注解或xml文件，获取到的对象描述信息。
（3）服务提供者：对象的实例。你可以理解为Spring中Bean的实例；
（4）服务定义信息存储区：保存服务定义信息的地方；
（5）服务提供者实例缓存区：保存服务提供者的地方。
3、流程描述：
（1）创建容器：初始化容器，实质是初始化容器内部的工厂，然后读取元数据，转化为服务定义信息，保存到服务定义信息存储区；
（2）调用服务提供者A的方法：获取该服务提供者A的服务定义信息，判断是否有缓存，如果有，直接调用缓存中的A；如果没有，据此实例化A，放入缓存，若发现A依赖其他服务提供者B，则查找缓存，如果有，将缓存中的B注入A；否则实例化B，注入到A中，同时放入缓存。以此类推。
（3）上面两个是核心流程，在此基础上，扩展了几个流程：
1）获取所有服务提供者定义信息；
2）获取所有服务提供者实例；
3）获取某个服务提供者实例；
4）热加载新的服务提供者。
二、设计，根据需求，以面向对象为基础，融合几种设计模式来勾勒IOC容器。
注：由于源码较多，会占很大篇幅，所以只给出了部分核心代码实现，所有代码见我的CSDN CODE，见文章末尾的说明。
1、UML，类图
2、设计说明
从类图可以看出，严格按照面向接口的方式编程，松耦合的设计保证了可扩展性和灵活性。
我定义了一套实现IOC容器的规范，这套规范的直接表现就是一组接口及其关系，有没有一点J2EE的感觉。然后，我给出了各个接口的一个默认实现，也就是给出了一个容器的默认实现。其他开发者既可以全部我的默认实现或全部使用自定义实现，也可以部分组件使用默认实现，部分组件实现自定义实现。
3、介绍接口与默认实现，即扩展点。
（1）Container接口及默认实现
核心代码：
import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/22
* @Description :容器的核心接口
*/
public interface IContainer{
//获取容器的某个服务提供者实例
public Object getBean(String name);
//根据服务提供者名称，服务名称，参数来获取容器提供的服务
//由三者确定一个唯一的服务。
public Object getService(String beanName,String serviceName,Object... args);
//获取容器所有服务描述信息
public IDataContext getBeanDefinitionContext();
//获取容器中某个服务提供者的描述信息
public BeanEntity getBeanDefinition(String name);
//获取容器中所有服务提供者实例的缓存
public IDataContext getBeanCacheContext();
//热加载新的服务提供者
public void initContainerService(String resource);
}
说明：Container采用外观模式，充当Factory的外观层。Container可以自定义实现，这是扩展点一。而且使用了工厂模式和策略模式实现容器内部具体工厂的动态加载。
（2）Factory接口与默认实现
核心代码：
import com.tgb.Entity.BeanEntity;
import com.tgb.data.IDataContext;
import com.tgb.handler.HandlerDecorator;
import java.io.Serializable;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/22
* @Description : 抽象的服务工厂，定义处理服务的算法骨架，具体由其子类实现。
*/
//使用模板方法模式定义算法的骨架，具体实现有相应的子类去做。
public abstract class AbstractBeanFactory implements IBeanFactory, Serializable {
//----------组件初始化----------begin-----
protected IDataContext beanDefinitionContext;//服务描述信息的存储区
protected IDataContext beanCacheContext; //服务提供者实例的缓存区
protected HandlerDecorator handlerDecorator;//转换器（元数据到服务描述信息）
//设置服务描述信息的存储区
public abstract void setBeanDefinitionContext(String beanDefinitionContextName, String resource);
//设置服务提供者实例的缓存区
public abstract void setBeanCacheContext(String beanCacheContextName);
//设置转换器（元数据到服务描述信息）
public abstract void setHandler(String defaultHandler, String handlerName);
@Override
//模板方法
//注册服务组件，初始化服务描述信息
public final void registerBeanDefinition(String resource, String cacheContext, String definitionContext, String defaultHandler, String customHandler) {
this.setHandler(defaultHandler, customHandler);
this.setBeanCacheContext(cacheContext);
this.setBeanDefinitionContext(definitionContext, resource);
}
//----------组件初始化----------end-----
//----------服务提供者的生命周期-----begin--------
//获取某个服务提供者的服务描述信息
public abstract BeanEntity getBeanDefinition(String name);
//检查该服务提供者的实例是否有缓存
public abstract boolean containsBeanCache(String name);
//从缓存中获取服务提供者的实例
public abstract Object getBeanCache(String name);
//创建服务提供者
public abstract Object creatBean(BeanEntity beanEntity);
//将服务提供者实例注册到缓存
public abstract Object regiterBeanCache(String name, Object obj);
//----------服务提供者的生命周期-----end--------
@Override
//模板方法
//获取服务提供者实例
public final Object getBean(String name) {
//获取某个Bean的定义
BeanEntity beanEntity = getBeanDefinition(name);
//判断这个Bean是否已经加载到缓存，如果有，直接返回
if (containsBeanCache(name)) {
return getBeanCache(name);
}
//创建bean的实例
Object beanObject = this.creatBean(beanEntity);
//注册到缓存
regiterBeanCache(name, beanObject);
//返回bean的实例
return beanObject;
}
//获取所有的服务描述信息
public abstract IDataContext getBeanDefinitionContext();
//获取所有的服务实例缓存信息
public abstract IDataContext getBeanCacheContext();
}
说明：AbstractBeanFactory采用模板方法模式，AbstractBeanFactory中定义了初始化服务定义信息和获取服务提供者实例两个模板方法，定义了算法的骨架。模板方法依赖的方法的实现交给子类去完成，这里交给DefaultBeanFactory完成。可以实现自己的BeanFactory，这是扩展点二。
（3）DataContext的接口及实现
核心代码：
import java.util.Map;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/22
* @Description :抽象的数据存储接口
*/
public interface IDataContext {
public void initData(Map<String,Object> map);
public void set(String name,Object obj);
public Object get(String name);
public Map<String,Object> getAll();
}
说明：IDataContext定义了存储区域应该有的方法，两个实现，DefaultBeanDefinitionContext是服务提供者描述信息存储的默认实现；DefaultBeanCacheContext是服务提供者实例存储的默认实现。可以自定义存储区实现，这是扩展点三。
（4）Handler接口及实现
核心代码：
import java.util.Map;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/23
* @Description : 抽象的处理器装饰者
*/
//使用装饰者模式，可以动态添加功能（这里是动态添加元数据处理器）
//例如要扩展Annotation就需要自己扩展处理器，或者扩展xml处理器等等
public abstract class HandlerDecorator implements IHandler{
protected IHandler handler;
public void setHandler(IHandler handler){
this.handler=handler;
}
@Override
public Map<String, Object> convert(String string) {
if(handler!=null)
{
return handler.convert(string);
}
return null;
}
}
说明：这里采用了一个装饰者模式，默认提供了一个注解装饰者DefaultAnnotationHandler，来把元数据中注解信息转换为服务提供者定义信息。其他开发者可继承HandlerDecorator，来实现自己的装饰者，例如把xml信息转换为服务提供者定义信息的Xmlhandler。工厂会依次实现这些装饰者解析元数据。这是扩展点四。
（5）Annotation
核心代码：
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/22
* @Description :用来标注服务的提供者
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target( {
ElementType.FIELD,
ElementType.TYPE
})
public @interface Bean {
String name();
}
说明：这里提供了三个注解来描述服务提供者的元数据，handler据此将元数据转换为服务提供者定义信息。其他开发者可扩展该Annotation，实现自己的Annotation，然后自定义解析的handler，重写factory的createBean方法即可。这是扩展点五。
（5）定义数据结构，存储服务定义信息
核心代码：
import java.util.List;
/**
* @Author : JiaLin
* @Email : [email protected]
* @Date : 2014/6/22
* @Description :服务提供者描述信息载体，其数据结构如下：
*
* BeanEntity
*
* name type List
* @bean注解名 Bean类型 ServicEntity的arrayList
* ServiceEntity……
*
* name value List
* @Service注解名 方法名 ParamEntity的ArrayList
* ParamEntity……
* name value
* @param注解名 参数类型
*/
public class BeanEntity {
private String name; //服务提供者名
private String type; //服务提供者实例的类型
private Object value; //服务提供者实例
private List<ServiceEntity> serviceEntityList; //服务提供者提供的所有服务
public BeanEntity(){}
public BeanEntity(String name,String type)
{
this.name=name;
this.type=type;
}
//省略get，set方法
}
（6）反射Util
说明：这是java反射的工具类，封装了一些反射常用方法。
（7）热加载监听器
说明：这个监听器，将监听某个位置，如果加入新的服务提供者元数据，将被容器热加载。
三、所有代码
1、上面介绍了需求，设计，以及核心代码，如果依然不过瘾，那来看看全部代码吧。
我已将这个小项目开源，托管到CSDN CODE 公有项目，项目首页：
https://code.csdn.net/shan9liang/ioccontainer
2、大家可以帮着改进，也可以下载查看，还有很多改进的地方，最近工作繁忙，有空会持续更新，欢迎提出宝贵意见。
自己动手开发IOC容器