书接上回，作为一个从.NET转Java的开发人员，Spring框架肯定是无法绕过的。在学习 Spring 框架的过程中，我们往往只是停留在“使用”层面，而对其底层实现机制知之甚少。但我始终觉得，学习框架的过程中，理解其设计思想和实现原理是非常重要的。因此，我决定手写一个微型的Spring框架，来深入理解Spring的核心设计思想。为了加深我对 Spring 的理解，并锻炼 Java 框架设计能力，我决定手写一个微型的 Spring 框架 —— Javelin。这篇文章我们将实现： * 一个简单的 IoC 容器 `JavelinContext`，用于管理 Bean 实例的生命周期。 * 支持 `@RestController`、`@GetMapping`、`@PostMapping` 等注解的自动扫描与注册。 * 基于 `HttpServer` 的端口监听与请求路由分发。 > 本文适合有 Java 或 .NET 框架开发经验的读者，特别是希望深入理解 Spring、探索其核心设计思想的人群。 *** ## 为什么要手写一个 Spring 框架？首先Spring 是 Java 生态中最具代表性的框架之一，而作为一个搬砖多年的开发人员，CURD显然不再是我们的追求。但，学习框架的设计思想和实现原理还是非常有价值的。Sping框架核心理念在于控制反转（IoC）、面向切面编程（AOP）和基于注解的声明式编程。手写框架可以帮助我们： 1. **理解 IoC 容器原理**：Bean 是如何被发现、实例化、依赖注入的？ 2. **掌握路由注册机制**：Spring MVC 如何基于注解将请求分发给具体的方法？ 3. **探索类扫描与反射机制**：如何实现自动发现注解的类与方法？ 4. **对比 .NET**：Spring 与 ASP.NET Core 的设计思路在某些地方是相通的，比如 `@RestController` 和 `[ApiController]`，但实现方式有差异。通过实战构建 Javelin，我们能够站在框架设计者的角度重新思考“约定优于配置”的设计哲学。 *** ## 项目结构我们手写的框架名叫 `Javelin`，目前已经实现了三个核心模块： | 模块 | 功能 | | ---------------- | --------------------------------------- | | `JavelinContext` | 提供简化版 IoC 容器，实现基于注解的构造函数注入 | | `Router` | 自动扫描 `@RestController`，绑定 GET/POST 请求路径 | | `AppStartup` | 应用启动入口，配置端口监听、类扫描路径等 | ![image.png](https://p6-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/1c5a7d8b2bf94b8c8df3ba0935779301~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5LmQ5LqI5ZCV:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1759829361&x-signature=FgBvXMvzGGFPd8z1vmqV9QlhoqM%3D) 项目结构如下： javelin-core/ ├── annotations/ // 自定义注解（@RestController, @Inject 等） ├── context/ // IoC 容器 ├── rest/ // 路由注册 ├── core/ // 类扫描器 └── startup/ // 启动类 ## 构建核心 IoC 容器 `JavelinContext` 我们首先需要一个容器类来负责扫描、实例化 Bean，并支持构造函数注入。代码结构如下： ```java public class JavelinContext { private final Map, Object> singletonMap = new HashMap<>(); public T getBean(Class clazz) { if (singletonMap.containsKey(clazz)) { return (T) singletonMap.get(clazz); } T instance = (T) createBean(clazz); singletonMap.put(clazz, instance); return instance; } public T createBean(Class clazz) { try { Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors(); injectConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(); // ... return (T) injectConstructor.newInstance(args.toArray()); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException("Failed to instantiate: " + clazz.getName(), e); } } } ``` 这段代码的核心思路与 .NET Core 的构造函数注入类似（例如通过 `IServiceCollection.AddTransient()` 注册服务并注入）。 *** ## 自动路由注册 Router 我们手动实现了基于注解的请求路由注册机制。Javelin 支持如下注解：控制器注解 ```java @Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface RestController {} ``` 请求映射注解 ```java @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface HttpMethodMapping { String method(); } @HttpMethodMapping(method = "POST") @Target(ElementType.METHOD) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface PostMapping { String value(); } // ... ``` 而 `Router` 类的核心逻辑如下： ```java public class Router { public void registerRoutes(HttpServer server, Set> classes, JavelinContext context) { for (Class clazz : classes) { if (!clazz.isAnnotationPresent(RestController.class)) continue; Object controller = context.getBean(clazz); for (Method method : clazz.getDeclaredMethods()) { HttpMethodMapping mapping = annotation.annotationType().getAnnotation(HttpMethodMapping.class); if (mapping != null) { String httpMethod = mapping.method(); try{ String path = (String) annotation.annotationType().getMethod("value").invoke(annotation); registerHandler(server, path, httpMethod, controllerInstance, method); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } } private void registerHandler(HttpServer server, String path, String expectedMethod, Object controllerInstance, Method method) { server.createContext(path, exchange -> { // 判断请求的合法性 try { // 反射调用方法 } catch (Exception e) { exchange.sendResponseHeaders(500, 0); e.printStackTrace(); } }); System.out.println("➡️ [" + httpMethod + "] " + path + " → " + controller.getClass().getSimpleName() + "." + method.getName()); } } ``` .NET 中这部分功能相当于 ASP.NET Core 中的 `MapControllers()` + `[HttpGet("/api/foo")]` 等特性。 *** ## 启动类 AppStartup ```java public class AppStartup { public static void run(Class appClass, String[] args) { String basePackage = appClass.getPackage().getName(); // 自动获取包名 Set> controllers = ClassScanner.scan(basePackage); int port = resolvePort(); // ✅ 获取端口号 HttpServer server; try { server = HttpServer.create(new InetSocketAddress(port), 0); // 默认端口8080 } catch (IOException e) { throw new RuntimeException("Failed to start HTTP server", e); } JavelinContext context = new JavelinContext(); new Router().registerRoutes(server, controllers, context); server.start(); System.out.println("🚀 Server started at http://localhost:" + port); } } ``` ## Service 注入 ```java @RestController public class HelloController { private UserService userService; @Inject public HelloController(UserService userService) { this.userService = userService; // ✅ 注入UserService实例 } @GetMapping("/hello") public String hello() { return "Hello World from " + userService.getUserById(1) ; } } ``` 接下面让我们看看我们的Hello World ![image.png](https://p6-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/3c799745237e400db9c29f42172cc1b4~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5LmQ5LqI5ZCV:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1759829361&x-signature=lfEK6jjEJUHFFwPUE1udpVKSppY%3D) 当我们用get方式访问post时，会报405错误。 ![image.png](https://p6-xtjj-sign.byteimg.com/tos-cn-i-73owjymdk6/0eb5b9f8096b4ce3b8f0af716c47e2ae~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAg5LmQ5LqI5ZCV:q75.awebp?rk3s=f64ab15b&x-expires=1759829361&x-signature=wTcYauBDTJXUSdj82lBSnb2sjq8%3D) ## 💡和 .NET 框架的对比分析在开发 Javelin 的过程中，我时常联想到 .NET 的实现，尤其是 ASP.NET Core，它与 Spring 在设计理念上高度一致，但细节又有一些差异，下面进行系统性对比： ### 控制器与路由 | 特性 | Javelin (Java) | ASP.NET Core (.NET) | | -------- | -------------------- | ------------------------ | | 控制器注解/特性 | @RestController | \[ApiController] | | 路由声明方式 | @GetMapping("/path") | \[HttpGet("path")] | | 路由注册机制 | 手动反射扫描注册 | 中间件动态注册至 EndpointRouting | | 请求处理 | HttpExchangeHandler | ControllerInvoker 中间件链 | ### 依赖注入与服务容器 | 特性 | Javelin (Java) | ASP.NET Core (.NET) | | ------ | -------------- | --------------------------------- | | 服务注册方式 | 自动递归构造，无需注册 | 显式调用 services.AddXyz() | | 注入方式 | 构造函数 + @Inject | 构造函数 + 内建 IoC 容器 | | 生命周期管理 | 默认单例 | 支持 Transient / Scoped / Singleton | | 循环依赖检测 | 暂不支持 | 默认会在启动时检测并抛出异常 | ### 底层运行机制 | 特性 | Javelin | ASP.NET Core | | -------- | --------------------------------- | ------------------------------- | | HTTP 服务器 | com.sun.net.httpserver.HttpServer | Kestrel 内置服务器 | | 请求派发模型 | 映射到类方法，反射调用 | 中间件链 + 路由匹配 + ControllerInvoker | 可以看出，Javelin 更加简洁直观，适合做教学或理解框架底层流程，而 ASP.NET Core 更加强大和工程化，适用于复杂企业级应用。 ## 总结与下步计划通过上面的内容，我们已经实现了 Spring 框架的三个关键能力： * 简易 IoC 容器支持构造函数注入 * 使用 `@RestController`/`@GetMapping`/`@PostMapping` 注解注册请求处理器 * 类似 Spring Boot 的端口监听启动类后续我们将继续拓展： * 参数绑定（如 `@RequestParam`, `@RequestBody`） * 中间件机制（如拦截器） * 全局异常处理 * JSON 返回支持 * 生命周期管理敬请期待下一篇：**实现请求参数自动注入与 JSON 响应支持**！由于篇幅原因，示例中的代码仅展示了部分关键实现细节，完整代码请参考[GitHub](https://github.com/ItProHub/Javelin)仓库。