手撸Spring：基于DeclaredConstructor实现含构造函数的类实例化策略（Day3）

一、目标

实例化方式并没有考虑构造函数的入参，接下来将构造函数的入参加入作为实例化方式

二、设计

填平这个坑的技术设计主要考虑两部分，一个是串流程从哪合理的把构造函数的入参信息传递到实例化操作里，另外一个是怎么去实例化含有构造函数的对象。

参考 Spring Bean 容器源码的实现方式，在 BeanFactory 中添加 Object getBean(String name, Object... args) 接口，这样就可以在获取 Bean 时把构造函数的入参信息传递进去了。
另外一个核心的内容是使用什么方式来创建含有构造函数的 Bean 对象呢？这里有两种方式可以选择，一个是基于 Java 本身自带的方法 DeclaredConstructor，另外一个是使用 Cglib 来动态创建 Bean 对象。Cglib 是基于字节码框架 ASM 实现，所以你也可以直接通过 ASM 操作指令码来创建对象

三、实现

1. 工程结构

small-spring-step-03
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── cn.bugstack.springframework.beans
    │           ├── factory
    │           │   ├── factory
    │           │   │   ├── BeanDefinition.java
    │           │   │   └── SingletonBeanRegistry.java
    │           │   ├── support
    │           │   │   ├── AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
    │           │   │   ├── AbstractBeanFactory.java
    │           │   │   ├── BeanDefinitionRegistry.java
    │           │   │   ├── CglibSubclassingInstantiationStrategy.java
    │           │   │   ├── DefaultListableBeanFactory.java
    │           │   │   ├── DefaultSingletonBeanRegistry.java
    │           │   │   ├── InstantiationStrategy.java
    │           │   │   └── SimpleInstantiationStrategy.java
    │           │   └── BeanFactory.java
    │           └── BeansException.java
    └── test
        └── java
            └── cn.bugstack.springframework.test
                ├── bean
                │   └── UserService.java
                └── ApiTest.java

Spring Bean 容器类关系，如图 4-2

现有工程中添加 InstantiationStrategy 实例化策略接口，以及补充相应的 getBean 入参信息，让外部调用时可以传递构造函数的入参并顺利实例化。

2. 新增 getBean 接口

cn.bugstack.springframework.beans.factory.BeanFactory

public interface BeanFactory {

    Object getBean(String name) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;

}

BeanFactory 中我们重载了一个含有入参信息 args 的 getBean 方法，这样就可以方便的传递入参给构造函数实例化了。

3. 定义实例化策略接口

cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.InstantiationStrategy

public interface InstantiationStrategy {

    Object instantiate(BeanDefinition beanDefinition, String beanName, Constructor ctor, Object[] args) throws BeansException;

}

在实例化接口 instantiate 方法中添加必要的入参信息，包括：beanDefinition、 beanName、ctor、args
其中 Constructor 你可能会有一点陌生，它是 java.lang.reflect 包下的 Constructor 类，里面包含了一些必要的类信息，有这个参数的目的就是为了拿到符合入参信息相对应的构造函数。
而 args 就是一个具体的入参信息了，最终实例化时候会用到。

4. JDK 实例化

cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.SimpleInstantiationStrategy

public class SimpleInstantiationStrategy implements InstantiationStrategy {

    @Override
    public Object instantiate(BeanDefinition beanDefinition, String beanName, Constructor ctor, Object[] args) throws BeansException {
        Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
        try {
            if (null != ctor) {
                return clazz.getDeclaredConstructor(ctor.getParameterTypes()).newInstance(args);
            } else {
                return clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
            }
        } catch (NoSuchMethodException | InstantiationException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
            throw new BeansException("Failed to instantiate [" + clazz.getName() + "]", e);
        }
    }

}

首先通过 beanDefinition 获取 Class 信息，这个 Class 信息是在 Bean 定义的时候传递进去的。
接下来判断 ctor 是否为空，如果为空则是无构造函数实例化，否则就是需要有构造函数的实例化。
这里我们重点关注有构造函数的实例化，实例化方式为 clazz.getDeclaredConstructor(ctor.getParameterTypes()).newInstance(args);，把入参信息传递给 newInstance 进行实例化。

5. Cglib 实例化

cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.CglibSubclassingInstantiationStrategy

public class CglibSubclassingInstantiationStrategy implements InstantiationStrategy {

    @Override
    public Object instantiate(BeanDefinition beanDefinition, String beanName, Constructor ctor, Object[] args) throws BeansException {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(beanDefinition.getBeanClass());
        enhancer.setCallback(new NoOp() {
            @Override
            public int hashCode() {
                return super.hashCode();
            }
        });
        if (null == ctor) return enhancer.create();
        return enhancer.create(ctor.getParameterTypes(), args);
    }

}

其实 Cglib 创建有构造函数的 Bean 也非常方便，在这里我们更加简化的处理了，如果你阅读 Spring 源码还会看到 CallbackFilter 等实现，不过我们目前的方式并不会影响创建。

6. 创建策略调用

cn.bugstack.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory {

    private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

    @Override
    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object[] args) throws BeansException {
        Object bean = null;
        try {
            bean = createBeanInstance(beanDefinition, beanName, args);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);
        }

        addSingleton(beanName, bean);
        return bean;
    }

    protected Object createBeanInstance(BeanDefinition beanDefinition, String beanName, Object[] args) {
        Constructor constructorToUse = null;
        Class<?> beanClass = beanDefinition.getBeanClass();
        Constructor<?>[] declaredConstructors = beanClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor ctor : declaredConstructors) {
            if (null != args && ctor.getParameterTypes().length == args.length) {
                constructorToUse = ctor;
                break;
            }
        }
        return getInstantiationStrategy().instantiate(beanDefinition, beanName, constructorToUse, args);
    }

}

首先在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 抽象类中定义了一个创建对象的实例化策略属性类 InstantiationStrategy instantiationStrategy，这里我们选择了 Cglib 的实现类。
接下来抽取 createBeanInstance 方法，在这个方法中需要注意 Constructor 代表了你有多少个构造函数，通过 beanClass.getDeclaredConstructors() 方式可以获取到你所有的构造函数，是一个集合。
接下来就需要循环比对出构造函数集合与入参信息 args 的匹配情况，这里我们对比的方式比较简单，只是一个数量对比，而实际 Spring 源码中还需要比对入参类型，否则相同数量不同入参类型的情况，就会抛异常了。

四、测试

1. 事先准备

cn.bugstack.springframework.test.bean.UserService

public class UserService {

    private String name;

    public UserService(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void queryUserInfo() {
        System.out.println("查询用户信息：" + name);
    }

    @Override
    public String toString() {
        final StringBuilder sb = new StringBuilder("");
        sb.append("").append(name);
        return sb.toString();
    }
}

这里唯一多在 UserService 中添加的就是一个有 name 入参的构造函数，方便我们验证这样的对象是否能被实例化。

2. 测试用例

cn.bugstack.springframework.test.ApiTest

@Test
public void test_BeanFactory() {
    // 1.初始化 BeanFactory
    DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();

    // 2. 注入bean
    BeanDefinition beanDefinition = new BeanDefinition(UserService.class);
    beanFactory.registerBeanDefinition("userService", beanDefinition);

    // 3.获取bean
    UserService userService = (UserService) beanFactory.getBean("userService", "小傅哥");
    userService.queryUserInfo();
}

在此次的单元测试中除了包括；Bean 工厂、注册 Bean、获取 Bean，三个步骤，还额外增加了一次对象的获取和调用。这里主要测试验证单例对象的是否正确的存放到了缓存中。
此外与上一章节测试过程中不同的是，我们把 UserService.class 传递给了 BeanDefinition 而不是像上一章节那样直接 new UserService() 操作。

3. 测试结果

1
2
3

查询用户信息：小傅哥

Process finished with exit code 0

从测试结果来看，最大的变化就是可以满足带有构造函数的对象，可以被实例化了。

[文章引用]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxMDAwMDAxMw==&mid=2650730583&idx=1&sn=79df973accd3e05e2789792d8155a94b&chksm=8f6111b5b81698a3babffe182241907ecfb203668858a279dbeb1a7450d8629fcacdb656b783&cur_album_id=1871634116341743621&scene=189#wechat_redirect “《Spring 手撸专栏》第 4 章：崭露头角，基于Cglib实现含构造函数的类实例化策略”

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#源码 #spring

手撸Spring：基于DeclaredConstructor实现含构造函数的类实例化策略（Day3）

https://xsinxcos.github.io/2023/12/31/手撸Spring：day3/

作者

xsinxcos(涿)

发布于

2023年12月31日

许可协议

手撸Spring：为Bean对象注入属性和依赖Bean的功能实现（Day4）上一篇

手撸Spring：运用设计模式，实现 Bean 的定义、注册、获取（Day2）下一篇