轻量级Java Web框架的实现原理

搭建轻量级Java Web框架

    MVC(Model-View-Controller,模型-视图-控制器)是一种常用的设计模式,可以使用这个模式将应用程序进行解耦。

IOC

    通过Controller注解来定义Controller类,在该类中,可通过Inject注解定义一系列Service成员变量,这就是"依赖注入"。此外,有一系列被Action注解所定义的方法(简称Action方法),在这些Action方法中,调用了Service成员变量的方法来完成具体的业务逻辑。若返回View对象,则表示JSP页面;若返回Data对象,则表示一个JSON数据。

    我们需要开发一个"类加载器"来加载该基础包名下的所有类,比如使用了某注解的类,或者实现了某接口的类,再或者继承了某父类的所有子类等。

    获取类加载器实现起来最为简单,只需获取当前线程中的ClassLoader即可。

    我们的目标是在控制器类上使用Controller注解,在控制器类的方法上使用Action注解,在服务类上使用Service注解,在控制器类中可使用Inject注解将服务类依赖注入进来。因此需要自定义4个注解类。

    可以将带有Controller注解与Service注解的类所产生的对象,理解为由Smart框架所管理的Bean。

    我们需要获取所有被Smart框架管理的Bean类,根据类来实例化对象,最后将每次创建的对象存放在一个静态的Map<Class<?>,Object>中,我们需要随时获取该Map,还需要通过该Map的key(类名)去获取所对应的value(Bean对象)。该Map<Class<?>,Object>相当于一个"Bean容器",在Bean Map中存放了Bean类与Bean实例的映射关系,我们只需要通过getBean方法,传入一个Bean类,就能获取Bean实例。

    我们再Cotroller中定义Service成员变量,然后在Controller的Action方法中调用Service成员变量的方法。那么,如何实例化Service成员变量呢?

    还记得之前定义的Inject注解吗?我们就用它来实现Service实例化。那么,谁来实例化呢?

    不是开发者自己通过new的方式来实例化,而是通过框架自身来实例化,像这类实例化过程,称为IoC(Inversion of Control,控制反转)。控制不是由开发者来决定的,而是反转给框架了。一般地,我们也将控制反转称为DI(Dependency Injection,依赖注入),可以理解为将某个类需要依赖的成员注入到这个类中。那么,如何实现依赖注入呢?

    最简单的方式是,先通过BeanHelper获取所有BeanMap(是一个Map<Class<?>,Object>结构,记录了类与对象的映射关系)。然后遍历这个映射关系,分别取出Bean类与Bean实例,进而通过反射获取类中所有成员变量。继续遍历这些成员变量,在循环中判断当前成员变量是否带有Inject注解,若带有该注解,则从Bean Map中根据Bean类取出Bean实例。最后通过ReflectionUtil#setField方法来修改当前成员变量的值。

    此时,在IoC框架中所管理的对象都是单例的,由于IoC框架底层还是从BeanHelper中获取Bean Map的,而Bean Map中的对象都是事先创建好并放入到这个Bean容器的,所有的对象都是单利的。

请求转发器

    我们需要创建一个ControllerHelper类,让它来处理如下逻辑:

    通过ControllerHelp,我们可以获取所有定义了Controller注解的类,可以通过反射获取该类所有带有Action注解的方法(简称"Action"方法),获取Action注解中的请求表达式,进而获取请求方法与请求路径,封装一个请求对象(Request)与处理对象(Handler),最后将Request与Handler建立一个映射关系,放入一个Action Map中,并提供一个可根据请求方法与请求路径获取处理对象的方法。

    现在需要编写一个Servlet,让它来处理所有的请求。从HttpServletRequest对象中获取请求方法与请求路径,通过ControllerHelper#getHandler方法来获取Handler对象。当拿到Handler对象后,我们可以方便地获取Controller的类,进而通过BeanHelp.getBean方法获取Controller的实例对象。

    一个简单的MVC框架就开发完毕了,通过这个DispatcherServlet来处理所有的请求,根据请求信息从ControllerHelper中获取对应的Action方法,然后使用反射技术调用Action方法,同时需要具体的传入方法参数,最后拿到返回值并判断返回值的类型,进行相应的处理。

    通过Controller注解来定义Controller类;通过Inejct注解来实现依赖注入;通过Action注解来定义Action方法。通过一系列的Helper类来初始化MVC框架。通过DispatcherServlet来处理所有的请求;根据请求方法与请求路径来调动具体的Action方法,判断Action方法的返回值,若为View类型,则跳转到JSP页面,若为Data类型,而返回JSON数据。

AOP

    在AOP中,我们需要定义一个Aspect(切面)类来编写需要横切业务逻辑的代码,也就是上面提到的性能监控代码。此外,我们需要通过一个条件来匹配想要拦截的类,这个条件在AOP中称为Pointcut(切点)。

    代理,或称为Proxy,意思就是你不用去做,别人代替你去处理。

    通过CGLib实现动态代理

    在客户端代码继承AspectProxy;

    proxy为通过CGLib返回后的具有AOP实现的目标类,targetClass为原来的类

    Object proxy = ProxyManager.createProxy(targetClass, proxyList);
BeanHelper.setBean(targetClass, proxy);

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