支撑Java框架的基础技术：泛型，反射，动态代理，cglib

以Spring为例要想看明白他的源码需要彻底理解Java的一些基础技术泛型，反射同时对于一些高级技术例如动态代理，cglib和字节码技术也需要掌握，下面就按章节来一一说清楚这些技术的核心部分，最后手写一个简单的Spring框架。

一.静态代码块和非静态代码块以及构造函数的调用顺序

静态代码块：https://stackoverflow.com/questions/2420389/static-initialization-blocks

每次构造类的实例时都会调用它。在静态块只被调用一次，当类本身初始化，无论你如何创建该类型的许多对象。

例子二：

下面这个例子用于演示完整的代码调用顺序。

先看父类：

public class Parent {static String name = "hello";//非静态代码块{System.out.println("1");}//静态代码块static {System.out.println("2");}public Parent() {System.out.println("3");}
}

再看子类：

public class Child extends Parent {static String childName = "hello";{System.out.println("4");}static {System.out.println("5");}public Child() {System.out.println("6");}
}

调用测试的主函数：

public class StaticCodeBlockOrderTest {public static void main(String[] args) {new Child();}
}

输出：

对象的初始化顺序:
首先执行父类静态的内容，父类静态的内容执行完毕后，接着去执行子类的静态的内容，当子类的静态内容执行完毕之后，再去看父类有没有非静态代码块，
如果有就执行父类的非静态代码块，父类的非静态代码块执行完毕，接着执行父类的构造方法；父类的构造方法执行完毕之后，它接着去看子类有没有非静态代码块，如果有就执行子类的非静态代码块。
子类的非静态代码块执行完毕再去执行子类的构造方法。

参考：java中静态代码块的用法 static用法详解

静态代码块的应用场景：

需要一个Util类，需要系统初始化的时候就初始化一个hashMap，部分代码省略以...代替

    private static Map<String, List<String>> smap = new HashMap<String, List<String>>();static {for (int i = 0; i < k; i++) {List<String> ls = new ArrayList<String>();ls.add(...);ls.add(...);smap.put(..., ls);}}

这个一样的用法：Map的静态赋值

二.泛型：

这个老外的视频讲的很好《Java Generics》

E - Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)
T - Type（Java 类）
K - Key（键）
V - Value（值）
N - Number（数值类型）
? -  表示不确定的java类型

1.泛型类

https://blog.csdn.net/weixin_43819113/article/details/91042598

https://www.cnblogs.com/coprince/p/8603492.html

泛型类有普通方法返回T，和泛型方法<T> T。

2.泛型方法

泛型方法可以不用是泛型类 ，有泛型参数需要才是泛型方法返回值之前需要泛型参数

static 后的<E>是泛型声明，这样才可以在这个方法参数和方法体用泛型

static <E>后的Set<E>是返回值

泛型类：

不用泛型需要强转：

输出：

[123, 456, 789]
[123, 456, 789, 123, 456, 789]
[123, 456, 789]

3.泛型 Class<T>和Class<?>的差异

public class Box<T> {private T t;public Box(){}public Box(T data){this.t=data;}public T getT() {return t;}public void setT(T t) {this.t = t;}
}

调用

    public static void main(String[] args) {Box<String> s=new Box<String>("abc");Box<Integer> i=new Box<Integer>(123);System.out.println("s class:" + s.getClass());System.out.println("i class:" + i.getClass());System.out.println(s.getClass() == i.getClass());
}

输出

为什么有Class<T>还需要Class<?>呢？

其实看这个就明白了
在其他类中例如这个Test里，你可以定义

    public static void getData(Box<String> data){System.out.println("data :" + data.getT());}

也可以定义

    public static void getData(Box<Integer> data){System.out.println("data :" + data.getT());}

但是你要是同时定义这2个就会报错

名称冲突: getData(Box<Integer>)和getData(Box<String>)具有相同疑符

使用通配符?就可以解决这个问题

public class TestMain {public static void main(String[] args) {Box<String> s=new Box<String>("abc");Box<Integer> i=new Box<Integer>(123);System.out.println("s class:" + s.getClass());System.out.println("i class:" + i.getClass());System.out.println(s.getClass() == i.getClass());getData(s);getData(i);}public static void getData(Box<?> data){System.out.println("data :" + data.getT());}
}

参考：

Java总结篇系列：Java泛型

java中的泛型总结

再来看看Class<?>的用处

public class TestMain {public static void main(String[] args) {Box<String> s=new Box<String>("http://blog.csdn.net/unix21");Box<Integer> i=new Box<Integer>(123);System.out.println("s class:" + s.getClass());System.out.println("i class:" + i.getClass());System.out.println(s.getClass() == i.getClass());getData(Box.class);}public static void getData(Class<?> clz){try {System.out.println(clz);System.out.println("clz.hashCode():" + clz.hashCode());Object o=clz.newInstance();o.hashCode();System.out.println("o.hashCode():" + o.hashCode());} catch (Exception e) {  System.out.println(e);  }  }
}

((Box)clz).getT();会报错：

不能将 "class java.lang.Class (no class loader)" 的实例强制转换为 "class test.Box (loaded by instance of sun.misc.Launcher$AppClassLoader(id=144))" 的实例

说明还没有class loader

((Box)o).getT();就已经实例化了。

4.Object类型

定义的所有类默认都是子类，所有的类都是以标准类Object为基础，Object类型的变量可以存储指向任意类类型对象的索引。

当要为一个方法来处理未知类型的对象时，这很有用。

//存储的地方HashMap<String , Object> map = new HashMap<String , Object>();User u1=new User();u1.setId(1);u1.setName("ww1");//Object可以塞任意类型map.put("user",u1);User u=(User)map.get("user");response.getWriter().println("Hello Servlet >>>"+u.getName());String clazz ="com.w1.User"; //bean.getAttributeValue("class");try {//反射Object o = Class.forName(clazz).newInstance();map.put("user2",o);User u2=(User)map.get("user2");u2.setName("ww223");response.getWriter().println("Hello Servlet >>>"+u2.getName());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}

三.反射

反射可以参考本人的反射深入专贴：深入浅出Java反射原理和使用场景

这里限于篇幅只罗列一点精华内容。

类名.class, class.forName(), getClass()区别

1:Class cl=A.class;  
JVM将使用类A的类装载器, 将类A装入内存(前提是:类A还没有装入内存),不对类A做类的初始化工作.返回类A的Class的对象。
2：Class cl=对象引用o.getClass();
返回引用o运行时真正所指的对象(因为:子对象的引用可能会赋给父对象的引用变量中)所属的类的Class的对象 。
3：Class.forName("类名");
.装入类A,并做类的初始化
.getClass()是动态的，其余是静态的。
.class和class.forName()只能返回类内field的默认值，getClass可以返回当前对象中field的最新值
Class.forName() 返回的是一个类,.newInstance() 后才创建一个对象，Class.forName()的作用是要求JVM查找并加载指定的类，也就是说JVM会执行该类的。

public class Person {private String name = "Alfira";public void getName() {System.out.println(name);}public void setName(String name, int a) {this.name = name + a;}
}

    private static void show(String name) {try {// JVM将使用类A的类装载器,将类A装入内存(前提是:类A还没有装入内存),不对类A做类的初始化工作Class classtype3 = Person.class;// 获得classtype中的方法Method getMethod3 = classtype3.getMethod("getName", new Class[] {});Class[] parameterTypes3 = { String.class, int.class };Method setMethod3 = classtype3.getMethod("setName", parameterTypes3);// 实例化对象，因为这一句才会输出“静态初始化”以及“初始化”Object obj3 = classtype3.newInstance();// 通过实例化后的对象调用方法getMethod3.invoke(obj3); // 获取默认值setMethod3.invoke(obj3, "Setting new ", 3); // 设置getMethod3.invoke(obj3); // 获取最新System.out.println("----------------");// 返回运行时真正所指的对象Person p = new Person();Class classtype = p.getClass();// Class.forName(name);// 获得classtype中的方法Method getMethod = classtype.getMethod("getName", new Class[] {});Class[] parameterTypes = { String.class, int.class };Method setMethod = classtype.getMethod("setName", parameterTypes);getMethod.invoke(p);// 获取默认值setMethod.invoke(p, "Setting new ", 1); // 设置getMethod.invoke(p);// 获取最新System.out.println("----------------");// 装入类,并做类的初始化Class classtype2 = Class.forName(name);// 获得classtype中的方法Method getMethod2 = classtype2.getMethod("getName", new Class[] {});Class[] parameterTypes2 = { String.class, int.class };Method setMethod2 = classtype2.getMethod("setName", parameterTypes2);// 实例化对象Object obj2 = classtype2.newInstance();// 通过实例化后的对象调用方法getMethod2.invoke(obj2); // 获取默认值setMethod2.invoke(obj2, "Setting new ", 2); // 设置getMethod2.invoke(obj2); // 获取最新System.out.println("----------------");} catch (Exception e) {System.out.println(e);}}

调用

show("com.Person");

参考此文：http://www.cnblogs.com/feiyun126/archive/2013/08/01/3229492.html

http://blog.163.com/granite8@126/blog/static/853746082008610102657141/

四.JDK动态代理和CGLIB动态代理的区别

https://stackoverflow.com/questions/10664182/what-is-the-difference-between-jdk-dynamic-proxy-and-cglib

JDK动态代理只能通过接口代理（因此您的目标类需要实现一个接口，然后由代理类实现）。

CGLIB（和javassist）可以通过子类创建代理。在这种情况下，代理成为目标类的子类。不需要接口。

所以Java动态代理可以代理：public class Foo implements iFooCGLIB可以代理的地方：public class Foo

我应该提一下，因为javassist和CGLIB通过子类化使用代理，这就是你在使用依赖于它的框架时不能声明 final方法或使类 final的原因。这将阻止这些库允许子类化您的类并覆盖您的方法。

还应该注意的是，CGLib子类创建需要足够了解超类，以便能够使用正确的args调用正确的构造函数。与基于接口的代理不同，它不关心构造函数。这使得使用CGLib代理比JDK代理更少“自动”。另一个区别在于“堆叠”成本。JDK代理总是在每次调用时产生额外的堆栈帧，而CGLib可能不会花费任何额外的堆栈帧。随着应用程序越复杂，这变得越来越相关（因为堆栈越大，内存线程消耗越多）。

CGLIB不能代理 final方法，但不会抛出异常gist.github.com/mhewedy/7345403cfa52e6f47563f8a204ec0e80 -  Muhammad Hewedy

使用CGLIB库动态创建代理

CGLIB库是ASM之上的高级层。它对代理不实现接口的类非常有用。本质上，它动态生成一个子类来覆盖代理类的非final方法，并连接回调用户定义的拦截器的钩子。它比JDK动态代理方法更快。

CGLIB是一个功能强大的高性能代码生成库。它是JDK动态代理的补充，因为它提供了不实现接口的代理类。在封面下，它使用ASM字节码操作框架。实质上，CGLIB动态生成一个子类来覆盖代理类的非final方法。它比使用Java反射的JDK动态代理方法更快。CGLIB不能使用任何最终方法代理最终类或类。对于一般情况，您使用JDK动态代理方法来创建代理。当接口不可用或性能问题时，CGLIB是一个很好的选择。

https://stackoverflow.com/questions/4411129/why-does-jdk-dynamic-proxy-only-work-with-interfaces

https://www.quora.com/In-Java-why-are-dynamic-proxies-only-allowed-to-proxy-interface-classes

我相信这个决定是在Java标准库中故意做出的，以支持接口而不是类继承。使用接口允许以不同方式引用相同的代理对象。

近年来，它也是Java最佳实践（或“类似Java”），它将对象称为接口类型而不是类，甚至是匿名类。匿名类通常用作扩展的基础 - 因此成语类C扩展BaseC实现InterfaceC。

对于更高级的用法，例如增强现有类，使用第三方库是可以接受的，因为这通常不是由最终用户开发人员完成的，而是由框架（例如Spring Framework）使用。

http://cliffmeyers.com/blog/2006/12/29/spring-aop-cglib-or-jdk-dynamic-proxies.html

即使您不是面向方面编程的忠实粉丝，如果您使用Spring框架的事务管理，您的应用程序将使用动态AOP代理，尽管是在幕后。Spring可以使用两种
不同的技术在运行时创建代理：CGLIB或JDK动态代理。

如果目标类实现了一个或多个接口，那么Spring将创建一个实现每个接口的JDK动态代理。如果目标类没有实现接口，Spring将使用CGLIB动态创建一个新类，它是目标类的子类（“extends”）。这导致了一个重要的区别：JDK动态代理无法转换为原始目标类，因为它只是一个动态代理，恰好实现了与目标相同的接口。如果在应用程序的模型中使用它们，这会“轻推”您对接口进行编程，因为通常会通过这些接口调用代理。

另一方面，如果模型中完全没有接口，Spring将创建CGLIB代理，可以像目标类本身一样对待或多或少。还有一种方式，迫使其在Spring文档详细介绍这两种情况下CGLIB代理的创作就在这里。

http://tutorials.jenkov.com/java-reflection/dynamic-proxies.html

使用Java Reflection可以在运行时创建接口的动态实现。你这样做是使用这个类java.lang.reflect.Proxy。这个类的名称就是我将这些动态接口实现称为动态代理的原因。动态代理可用于许多不同的目的，例如数据库连接和事务管理，用于单元测试的动态模拟对象，以及其他类似AOP的方法拦截目的。

已知动态代理至少用于以下目的：

• 数据库连接和事务管理
• 用于单元测试的动态模拟对象
• DI容器适应自定义工厂接口
• 类似AOP的方法拦截

https://www.logicbig.com/tutorials/core-java-tutorial/java-dynamic-proxies/runtime-interface-implementation.html

https://javax0.wordpress.com/2016/01/20/java-dynamic-proxy/

Java和CGLIB动态代理

下面举例演示使用方法：

public class SayHello {public void say(){System.out.println("hello everyone");}
}

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;public class CglibProxy implements MethodInterceptor {private Enhancer enhancer = new Enhancer();public Object getProxy(Class clazz) {//设置需要创建子类的类enhancer.setSuperclass(clazz);enhancer.setCallback(this);//通过字节码技术动态创建子类实例return enhancer.create();}//实现MethodInterceptor接口方法public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {System.out.println("前置代理");//通过代理类调用父类中的方法Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);System.out.println("后置代理");return result;}
}

调用

 CglibProxy proxy = new CglibProxy();//通过生成子类的方式创建代理类SayHello proxyImp = (SayHello)proxy.getProxy(SayHello.class);proxyImp.say();

CGLib动态代理原理及实现

Java动态代理机制详解（JDK 和CGLIB，Javassist，ASM）[转]

cglib动态代理介绍(一)

五.自己手写代码实现Spring的基本功能

需要说这个作者写到这一系列文章非常好【SSH进阶之路】一步步重构容器实现Spring框架——彻底封装，实现简单灵活的Spring框架(十一)

代码：http://download.csdn.net/detail/jiuqiyuliang/8483981

这篇博文的目标是不仅形似Spring的IoC，而且要神似Spring的IoC，将对象的依赖关系进一步封装。

完整的项目结构

Dao接口和实现

public interface Dao {public void daoMethod();
}

public class Dao4MySqlImpl implements Dao {public void daoMethod(){System.out.println("Dao4MySqlImpl.daoMethod()");}
}

public class Dao4OracleImpl implements Dao {public void daoMethod(){System.out.println("Dao4OracleImpl.daoMethod()");}
}

Service接口和实现

public interface Service {public void serviceMethod();
}

public class ServiceImpl implements Service {private Dao dao;  //依赖注入public void setDao(Dao dao) {this.dao= dao;}@Overridepublic void serviceMethod() {dao.daoMethod();}
}

public interface BeanFactory {Object getBean(String beanName);
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class BeanDefinition {private String id;private String className;private List<PropertyDefinition> propertys = new ArrayList<PropertyDefinition>();public BeanDefinition(String id, String className) {this.id = id;this.className = className;}public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id = id;}public String getClassName() {return className;}public void setClassName(String className) {this.className = className;}public List<PropertyDefinition> getPropertys() {return propertys;}public void setPropertys(List<PropertyDefinition> propertys) {this.propertys = propertys;}
}

核心容器

import org.jdom.Document;
import org.jdom.Element;
import org.jdom.input.SAXBuilder;
import org.jdom.xpath.XPath;import java.beans.Introspector;
import java.beans.PropertyDescriptor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;/*** 容器** @author liang**/
public class ClassPathXmlApplicationContext implements BeanFactory {// 用于存放Beanprivate List<BeanDefinition> beanDefines = new ArrayList<BeanDefinition>();// 用于存放Bean的实例private Map<String, Object> sigletons =new HashMap<String, Object>();public ClassPathXmlApplicationContext(String fileName) {this.readXML(fileName);this.instanceBeans();this.injectObject();}/*** 为bean对象的属性注入值*/private void injectObject() {for (BeanDefinition beanDefinition :beanDefines) {Object bean = sigletons.get(beanDefinition.getId());if(bean != null){try {// 通过Introspector取得bean的定义信息，之后再取得属性的描述信息，返回一个数组PropertyDescriptor[] ps = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass()).getPropertyDescriptors();for(PropertyDefinition propertyDefinition:beanDefinition.getPropertys()){for(PropertyDescriptor properdesc: ps){if(propertyDefinition.getName().equals(properdesc.getName())){// 获取属性的setter方法,privateMethod setter = properdesc.getWriteMethod();if(setter != null){Object value = sigletons.get(propertyDefinition.getRef());// 允许访问私有方法setter.setAccessible(true);// 把引用对象注入到属性setter.invoke(bean, value);}break;}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}/*** 完成bean的实例化*/private void instanceBeans() {for(BeanDefinition beanDefinition : beanDefines){try {if(beanDefinition.getClassName() != null && !"".equals(beanDefinition.getClassName().trim())){sigletons.put(beanDefinition.getId(),Class.forName(beanDefinition.getClassName()).newInstance() );}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/*** 读取xml配置文件*/private void readXML(String fileName) {// 创建SAXBuilder对象SAXBuilder saxBuilder = new SAXBuilder();try {// 读取资源，获得document对象Document doc = saxBuilder.build(this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(fileName));// 获取根元素Element rootEle = doc.getRootElement();// 从根元素获得所有的子元素，建立元素集合List listBean = XPath.selectNodes(rootEle, "/beans/bean");// 遍历根元素的子元素集合，扫描配置文件中的beanfor (int i = 0; i < listBean.size(); i++) {// 将根元素beans下的bean子元素作为一个新的子根元素Element elementBean = (Element) listBean.get(i);//获取id属性值String id = elementBean.getAttributeValue("id");//获取class属性值String clazz = elementBean.getAttributeValue("class");BeanDefinition beanDefine = new BeanDefinition(id,clazz);// 获取子根元素bean下的所有property子元素List listProperty = elementBean.getChildren("property");// 遍历子根元素的子元素集合(即遍历property元素)for (int j = 0; j < listProperty.size(); j++) {// 获取property元素Element elmentProperty = (Element)listProperty.get(j);// 获取name属性值String propertyName = elmentProperty.getAttributeValue("name");// 获取ref属性值String propertyref = elmentProperty.getAttributeValue("ref");PropertyDefinition propertyDefinition = new PropertyDefinition(propertyName,propertyref);beanDefine.getPropertys().add(propertyDefinition);}// 将javabean添加到集合中beanDefines.add(beanDefine);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}/*** 获取bean实例*/@Overridepublic Object getBean(String beanName) {return this.sigletons.get(beanName);}
}

public class PropertyDefinition {private String name;private String ref;public PropertyDefinition(String name, String ref) {this.name = name;this.ref = ref;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getRef() {return ref;}public void setRef(String ref) {this.ref = ref;}}

applicationContext.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans><bean id="dao" class="com.tgb.container.dao.impl.Dao4MySqlImpl" /><bean id="service" class="com.tgb.container.service.impl.ServiceImpl"><property name="dao" ref="dao"></property></bean>
</beans>