springmvc运行流程分析，手写spring框架尝试

深藏阁楼爱情的钟 2022-05-21 22:55 168阅读 0赞

该文章主要是分析Springmvc启动的流程（配置阶段、初始化阶段和运行阶段）,可以让自己对spring框架有更深一层的理解。对框架比较感兴趣的朋友都可以了解阅读下，对于我所描述的内容有错误的还望能不吝指出。

对于springmvc中的整个流程我个人把他分为这几个阶段,包括个人手写的spring也是参照此按阶段实现:

**1.配置阶段**

![20180610214918596][]

根据web.xml ，先定义DispatcherServlet并且定义该sevlet传入的参数和路径。

**2.初始化阶段**

![20180610215308897][]

初始化阶段中又可以分为IOC、DI和MVC阶段：

（1）**IOC**：初始化配置文件和IOC容器，扫描配置的包下的类，通过反射机制将需要实例化的类放入IOC容器，既将带有spring注解的类进行实例化后存放到 IOC 容器中。IOC容器的实质就是一个集合；

（2）**DI**：DI阶段（其实就是依赖注入）。对需要赋值的实例属性进行赋值（一般较多都是处理带有注解的@Autowrized的属性）

（3）**MVC**：构造出HandlerMapping集合，主要作用就是用于存放对外公开的API和Method之间的关系，一个API一般会对应一个可执行的Method.

**3.运行阶段**

![20180610220404864][]

运行阶段中，当接受到一个url后，会到HandleMapping集合中，找到对应Method、通过反射机制去执行invoker，再返回结果给调用方。

这样就大体完成了springmvc整个运行阶段，所描述的都仅为个人观点，如果有误请在评论中指出。

其整体流程可以参照下图：

![20180610223056746][]

接下来就来尝试手写一个类似springmvc的框架了，这个手写的过程还是相当有成就感的！

1.创建一个空的JavaWeb工程，引入依赖，其实因为我们是要手写spring，所以基本不需要什么外部的依赖工具，只需要导入servlet-api即可，如下：

<dependency>
          <groupId>javax.servlet</groupId>
          <artifactId>servlet-api</artifactId>
          <version>2.5</version>
          <scope>provided</scope>
     </dependency>

2.根据上述的流程描述，接下来就是对web.xml进行配置：

<servlet>
            <servlet-name>appServlet</servlet-name>
            <servlet-class>com.wangcw.cwframework.sevlet.CwDispatcherServlet</servlet-class>
            <init-param>
              <param-name>contextConfigLocation</param-name>
              <param-value>application.properties</param-value>
            </init-param>
            <load-on-startup>1</load-on-startup>
          </servlet>
          <servlet-mapping>
            <servlet-name>appServlet</servlet-name>
            <url-pattern>/*</url-pattern>
         </servlet-mapping>

对于配置中的CwDispatcherServlet其实就是个人自定义一个作用与spring中DispatcherServlet相同的Servlet，此处先创建一个空的CwDispatcherServlet,继承 javax.servlet.http.HttpServlet即可，具体实现后面会描述。

此处因为是手写spring的部分功能，所以配置也不用写太多，此处仅拿一个包扫描的配置（scanPackage），各位少侠可自行拓展。

CwDispatcherServlet中初始化的配置文件application.properties内容如下：

scanPackage=com.wangcw

3.相信spring中又一部分注解都是大家比较熟悉的，接下来我们先从这几个注解着手吧。（此处就不指出各个注解的作用了，相信百度上已经很多了）

<table style="width:200px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>spring注解</td> 
   <td>自定义注解</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>@Controller</td> 
   <td>@CwController</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>@Autowired</td> 
   <td>@CwAutowired</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>@RequestMapping</td> 
   <td>@CwRequestMapping</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>@RequestParam</td> 
   <td>@CwRequestParam</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>@Service</td> 
   <td>@CwService</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

然后实现下各个自定义的注解，直接贴代码：

/*
    * 创建一个类似@Controller作用的注解类
    */
    
    import java.lang.annotation.*;
    
    @Target({ElementType.TYPE})         
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
    @Documented
    public @interface CwController {
    
        String value() default "";
    }

/*
    * 创建一个类似@Autowried作用的注解类
    */
    
    import java.lang.annotation.*;
    
    @Target({ElementType.FIELD})        
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
    @Documented
    public @interface CwAutowried {
    
        String value() default "";
    }

/*
    * 创建一个类似@RequestMapping作用的注解类
    */
    
    import java.lang.annotation.*;
    
    @Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})          
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
    @Documented
    public @interface CwRequestMapping {
    
        String value() default "";
    }

/*
    * 创建一个类似@RequsetParam作用的注解类
    */
    
    import java.lang.annotation.*;
    
    @Target({ElementType.PARAMETER})        
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
    @Documented
    public @interface CwRequestParam {
    
        String value() default "";
    }

/*
    * 创建一个类似@Service作用的注解类
    */
    
    import java.lang.annotation.*;
    
    @Target({ElementType.TYPE})         
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
    @Documented
    public @interface CwService {
    
        String value() default "";
    }

4.创建一个简单的控制层和业务层交互 Demo，加上自定的注解，具体注解的功能，后面赘述。

Controller.java

@CwController  
    @CwRequestMapping("/demo")
    public class Controller {  
      
        @CwAutowried
        private Service service;  
      
       @CwRequestMapping("/query")
        public void query(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp,@CwRequestParam("name") String name) throws IOException {  
                resp.getWriter().write(service.query(name));  
        }  
      
        @CwRequestMapping("/add") 
        public void add(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, @CwRequestParam("a") Integer a, @CwRequestParam("b") Integer b) throws IOException {  
            resp.getWriter().write("a+b="+(a+b));  
        }  
    }

Service.java

public interface Service {
    
             String query(String name);
    
    }

ServiceImpl.java

@CwService
    public class ServiceImpl implements Service{  
      
        @Override  
        public String query(String name) {  
      
            return "I am "+name;  
        }  
    }

5.上面的controller层和service层已经把我们上述的自定注解都使用上去了，接下来我们开始手写spring的核心功能了，也就是实现CwDispatcherServlet.java这个HttpServlet的子类。

首先需要重写父类中的init方法，因为我们要在Init过程中实现出跟spring一样的效果。

理一理init()过程中都需要做哪些事情呢？整理了一下init()中主要需要以下几步操作

@Override
        public void init(ServletConfig config)  {
    
            /* 1.加载配置文件*/
            doLoadConfig(config.getInitParameter("contextConfigLocation"));
    		
            /* 2.扫描scanPackage配置的路径下所有相关的类*/
            doScanner(contextConfig.getProperty("scanPackage"));
    		
            /* 3.初始化所有相关联的实例，放入IOC容器中*/
            doInstance();
    		
            /*4.实现自动依赖注入 DI*/
            doAutowired();
    		
            /*5.初始化HandlerMapping  */
            initHandlerMapping();
    
        }

第一步很简单，在类中定义一个Properties实例，用于存放Servlet初始化的配置文件。导入配置代码略过，IO常规读写即可。

private Properties contextConfig = new Properties();

第二步通过上面获取到的配置，取到需要扫描的包路径，然后在根据路径找到对应文件夹，做一个递归扫描即可。将扫描到的文件名去除后缀，保存到一个集合中，那么该集合就存放了包下所有类的类名。

String  scanFileDir = contextConfig.getProperty("scanPackage");

/* 用于存放扫描到的类 */
        private List<String> classNames = new ArrayList<String>();
    	 /*扫描获取到对应的class名，便于后面反射使用*/
                    String  className = scanPackage + "." + file.getName().replace(".class", "");
                    classNames.add(className);

第三步就是IOC阶段，简而言之就是对上面集合中所有的类进行遍历，并且创建一个IOC容器，将带有@CwController和@CwService的类置于容器内。（为了防止篇幅过长，所以没有上传所有代码，仅以思想为主，后续会把完整代码上传到CSDN资源和我的github）

/* 创建一个IOC容器 */
        private Map<String, Object> IOC = new HashMap<String, Object>();

for (String classNme : classNames){
                    if( 对加了 @CwController 注解的类进行初始化){
                           /* 对于初始化的类还需要放入IOC容器，
                              对于存入IOC的实例,key值是有一定规则的,默认类名首字母小写；*/    
    			/* toLowerFirstCase是自定义的一个工具方法，用于将传入的字符串首字母小写 */
                        String beanName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());
                        IOC.put(beanName, clazz.newInstance());
                    } else if (对加了 @CwService 注解的类进行初始化){
                        /* 对于存入IOC的实例,key值是有一定规则的,而Service层的规则相对上面更复杂一些，因为注解可以有自定义实例名，并且可能是接口实现类 */
    		    IOC.put(beanName, instance);
                        
                    } else {
                        //对于扫描到的没有注解的类，忽略初始化行为
                        continue;
                    }
                }

第四步是DI操作，将IOC容器中需要赋值的实例属性进行赋值，即带有Autowired注解的实例属性。伪代码如下：

/*遍历IOC中的所有实例*/
            for(Map.Entry<String, Object> entry : IOC.entrySet()){
               /* 使用getDeclaredFields暴力反射 */
               Field [] fields = entry.getValue().getClass().getDeclaredFields();
               for (Field field : fields){
                   /*1.判断属性是否有加注解@CwAutowried.对于有注解的属性才需要赋值*/
    				....
    				
                   /*属性授权*/
                   field.setAccessible(true);
    			   field.set(entry.getValue(), IOC.get(beanName));
               }
            }

第五步要处理Controller层的Method与请求url的匹配关系，让请求能准确的请求到对应的url。篇幅问题，此处还是上传伪代码。

/* 创建HandlerMapping存放url,method的匹配关系 
    		其中类Handler是我自己定义的一个利用正则去匹配url和method，
    		只要用户传入url，Handler就可以响应出其对应的method*/
    		private List<Handler> handlerMapping = new ArrayList<Handler>();
     
    	 /* 遍历IOC容器 */
    	 for (Map.Entry<String, Object> entry : IOC.entrySet()){
    			   Class<?> clazz = entry.getValue().getClass();
    			   /* 只对带有CwController注解的类进行处理 */
    					
    					定义一个url，由带有CwController的实例类上的@CwRequestMapping注解的值和Method上@CwRequestMapping注解的值组成
    					
    					   /* (1).判断类上是否有CwRequestMapping注解 ，进行拼接 url*/
    					 
    
    					   /* (2).遍历实例下每个Method,并且需要判断该方法是否有【 @CwRequestMapping 】注解,拼接url*/
    			
    				 
    
    				   /* 最后将匹配关系以正则的形式，放到HandlerMapping集合中 */
    				   String regex = (url);
    				   Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
    				   handlerMapping.add(new Handler(pattern,method));
    			   }

到这里就基本完成了springmvc的初始化阶段，之后的工作就是重写一下CwDispatcherServlet.java父类的doGet()/doPost()方法。根据request中的URI和参数来执行对应的Method,并且响应结果。

/* 利用反射执行其所匹配的方法 */
            handler.method.invoke(handler.controller, paramValues);

到此整个步骤就完成了，此时可以愉快的启动项目，并访问对应的url进行测试了。

根据上面Controller定义的方法可以知道其匹配的url为 :/demo/query 和 /demo/add,并且有使用@CwRequestParam注解定义了其各个参数的名称。

测试结果如下：

http://localhost:8080/spring/demo/query?name=James

![20180611100724404][]

http://localhost:8080/spring/demo/add?a=222222&b=444444

![20180611100821397][]

再来测试个url，是controller中没有声明出@CwRequestMapping注解的，看看结果。

http://localhost:8080/spring/demo/testNoUrl

![20180611101005104][]

注：文章中很多内容都是使用伪代码进行实现的，主要原因是怕文章太长，看着太枯燥。手写的spring整个工程已经在整理了，后续会发布到**github**，到时候会把链接补上。需要的也可以留下邮箱。欢迎大佬们指出有误的地方。

[20180610214918596]: /images/20220522/3f07ecf79b674afa835f242219b954b4.png
[20180610215308897]: /images/20220522/1f873c5720b84906af98c9da0fbc8b06.png
[20180610220404864]: /images/20220522/36f25e0f8f9d47eda0a692544298ffd7.png
[20180610223056746]: /images/20220522/371ebd9475d9455395c9342b3b27ef0b.png
[20180611100724404]: /images/20220522/c9c789575d5c46e2b98938a4d79b560e.png
[20180611100821397]: /images/20220522/9c452d097f904ed2b84b7f67aab1444d.png
[20180611101005104]: /images/20220522/87d4a722ee44460085dd7d0ba629f3af.png