学习记录：DAY21

我的开发日志：类路径扫描、DI 容器与动态代理

前言

我失忆了，完全不记得自己早上干了什么。

日程

早上 10 点左右开始，学了一早上，主要是类路径扫描相关的调试。
晚上 8 点了，真不能再摸🐟了。

学习记录

计算机网络：
1. 子网划分与子网掩码

学习内容

省流

手搓类路径扫描器
手搓基础 DI 容器
动态代理

1. 手搓类路径扫描器

1）首先要确定需要扫描的包

String path = packageName.replace('.', '/');

2）然后获取系统类加载器获取路径，并获取该路径下的所有资源

ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
Enumeration<URL> resources = classLoader.getResources(path);

注意：系统类加载器 (ClassLoader.getSystemClassLoader()) 的扫描范围包括所有在 JVM 启动时通过 -classpath 或 -cp 指定的路径（包括 Maven/Gradle 依赖）。

3）遍历所有的资源，通过 resource.getProtocol() 获取 URL 对象的协议类型，获取 URL 对象的类文件

while (resources.hasMoreElements()){URL resource = resources.nextElement();if (resource.getProtocol().equals("file")) {classes.addAll(findClasses(new File(resource.getFile()), packageName, classFilter));}
}

->进入 findClasses 方法

4）获取文件列表，遍历文件和子目录，获取 clazz 对象，并返回 List<Class<?>> classes 列表

File[] files = directory.listFiles();          
for (File file : files) {if (file.isDirectory()) {String subPackage = packageName + "." + file.getName();classes.addAll(findClasses(file, subPackage, classFilter));} else if (file.getName().endsWith(".class")) {String className = packageName + '.' +file.getName().substring(0, file.getName().length() - 6); //获取class全类名Class<?> clazz = Class.forName(className, false, Thread.currentThread().getContextClassLoader()); //根据全类名找到clazz对象(不对类进行初始化)if (classFilter.test(clazz)) { //过滤器检查classes.add(clazz);}}
}
return classes;

5）提供了一个扫描含有对应注解的类

public static List<Class<?>> scanClassesWithAnnotation(String packageName,Class<? extends java.lang.annotation.Annotation> annotation) {return scanClasses(packageName, clazz -> clazz.isAnnotationPresent(annotation));
}

Class<? extends java.lang.annotation.Annotation> 表示接收的 Class 对象是 java.lang.annotation.Annotation 的任意子类。

2. 手搓基础 DI 容器

0）用 map 来储存映射，在创建类对象时进行扫描

// 存储类定义的映射（类名 -> 类对象）
private final Map<String, Class<?>> classRegistry = new HashMap<>();
// 存储单例实例的映射（类名 -> 实例）
private final Map<String, Object> singletonInstances = new HashMap<>();
// 正在创建的Bean记录（用于解决循环依赖）
private final Set<String> beansInCreation = new HashSet<>();
//接口到实现类的映射
private final Map<Class<?>, Class<?>> interfaceToImplementation = new HashMap<>();
// 包扫描路径
private final String basePackage;public ContainerFactory(String basePackage) {this.basePackage = basePackage;scanComponents();initializeInterfaceLinks();initializeSingletons();
}

1）组件扫描

private void scanComponents() {List<Class<?>> componentClasses = ClassPathScanner.scanClassesWithAnnotation(basePackage, KatComponent.class);for (Class<?> clazz : componentClasses) {register(clazz);}
}

-> 进入 register 方法

2）注册组件

public void register(Class<?> clazz) {if (clazz.isAnnotationPresent(KatComponent.class)) {String beanName = getBeanName(clazz);classRegistry.put(beanName, clazz);}
}

// 获取Bean名称

private String getBeanName(Class<?> clazz) {KatComponent component = clazz.getAnnotation(KatComponent.class);return component.value().isEmpty() ? clazz.getSimpleName() : component.value(); //注解没有指定Bean名称时，以类名作为Bean名称
}

3）对单例 Bean 进行初始化

// 初始化所有单例Bean
private void initializeSingletons() {for (Map.Entry<String, Class<?>> entry : classRegistry.entrySet()) {Class<?> clazz = entry.getValue();if (clazz.isAnnotationPresent(KatSingleton.class)) {getBean(clazz); // 触发单例初始化}}
}

->进入 getBean 方法

4）获取 Bean 实例

这里采用了依赖注入接口模式，所以要从接口索引中获取对应的实现类

// 获取Bean实例(接口映射)
@SuppressWarnings("unchecked") //忽略泛型警告
public <T> T getBean(Class<T> interfaceType) {//接口模式Class<?> implementationClass = interfaceToImplementation.get(interfaceType); if (implementationClass == null) {throw new RuntimeException("No implementation found for " + interfaceType);}return (T) getBean(getBeanName(implementationClass), implementationClass);
}

//初始化接口索引

private void initializeInterfaceLinks() {for (Class<?> clazz : classRegistry.values()) {for (Class<?> intf : clazz.getInterfaces()) {if (!interfaceToImplementation.containsKey(intf)) {interfaceToImplementation.put(intf, clazz);}}}
}

–>进入实现类 Bean 创建

@SuppressWarnings("unchecked") //忽略泛型警告
public <T> T getBean(String beanName, Class<T> clazz) {// 检查单例缓存if (singletonInstances.containsKey(beanName)) {return (T) singletonInstances.get(beanName);}// 检查是否已注册if (!classRegistry.containsKey(beanName)) {throw new RuntimeException("Bean not registered: " + beanName);}// 检查循环依赖if (beansInCreation.contains(beanName)) {throw new RuntimeException("Circular dependency detected for bean: " + beanName);}beansInCreation.add(beanName);try {Class<?> targetClass = classRegistry.get(beanName);Object instance = createInstance(targetClass); //创建实例// 如果是单例则缓存if (targetClass.isAnnotationPresent(KatSingleton.class)) {singletonInstances.put(beanName, instance);}return (T) instance;} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("Failed to create bean: " + beanName, e);} finally {beansInCreation.remove(beanName);}
}

—>进入 createInstance 方法

5）创建实例

private Object createInstance(Class<?> clazz) throws Exception {// 1. 优先使用@KatAutowired构造器Constructor<?> autowiredCtor = findAutowiredConstructor(clazz);if (autowiredCtor != null) {return createInstanceWithConstructor(autowiredCtor);}// 2. 使用默认无参构造器try {Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();injectFields(instance);return instance;} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException("No suitable constructor found for " + clazz.getName());}
}

---->进入 findAutowiredConstructor 方法

// 查找@KatAutowired构造器
private Constructor<?> findAutowiredConstructor(Class<?> clazz) {Constructor<?>[] ctors = clazz.getConstructors();for (Constructor<?> ctor : ctors) {if (ctor.isAnnotationPresent(KatAutowired.class)) {return ctor;}}return null;
}

---->进入 createInstanceWithConstructor 方法

// 使用构造器创建实例
private Object createInstanceWithConstructor(Constructor<?> ctor) throws Exception {Class<?>[] paramTypes = ctor.getParameterTypes(); //获取参数Object[] args = new Object[paramTypes.length];for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) { //添加参数args[i] = getBean(paramTypes[i]);}Object instance = ctor.newInstance(args); //创建实例injectFields(instance); //注入依赖字段return instance;
}

----->进入 injectFields 方法

// 注入字段依赖
private void injectFields(Object instance) throws IllegalAccessException {Class<?> clazz = instance.getClass();//遍历目标类的所有字段（包括私有字段）for (Field field : clazz.getDeclaredFields()) {// 检查字段是否被@KatAutowired注解标注if (field.isAnnotationPresent(KatAutowired.class)) {Object dependency = getBean(field.getType());field.setAccessible(true); //允许访问私有字段field.set(instance, dependency); //注入目标字段}}
}

目前只是一个非常基础的版本，处理不了复杂的依赖关系，整体效率也比较低。
明天考虑兼容动态代理，多路径扫描（通过配置文件加载）。

3. 动态代理

在运行时动态创建代理类和对象，而不是在编译时静态定义。它对于依赖注入后的事务实现以及 AOP 非常重要。

1）原理分析

以 InvocationHandler 为例
InvocationHandler 是 Java 动态代理机制中的核心接口，它定义了代理对象方法调用的转发逻辑。

public interface InvocationHandler {public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws Throwable;
}

proxy：动态生成的代理对象实例
method：被调用的方法对象
args：方法调用时传入的参数数组

使用示例：

class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler {private final Object target;public DebugInvocationHandler(Object target) {this.target = target;}   @Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 方法调用前逻辑System.out.printf("调用方法: %s，参数: %s%n", method.getName(), Arrays.toString(args));// 调用真实对象的方法Object result = method.invoke(target, args);// 方法调用后逻辑System.out.printf("方法 %s 调用完成，结果: %s%n", method.getName(), result);return result;}
}public static void main(String[] args) {RealSubject real = new RealSubject(); //真实的对象//创建一个代理对象Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(Subject.class.getClassLoader(),new Class[]{Subject.class},new DebugInvocationHandler(real));//代理对象.method() → InvocationHandler.invoke() → 真实对象.method()proxy.request();
}