从Spring源码中学习——策略模式.md

• 前言
• 正文
  • 一、先看看初学者都会的多重if-else判断
  • 二、策略模式实现
    • 2.1 定义一个策略接口: Strategy.class
    • 2.2 创建接口的实现类
    • 2.3 创建Context类
    • 2.4 创建实现类
  • 三、策略模式的优缺点
    • 3.1 优点
    • 3.2 缺点
    • 3.3 策略模式中的三个角色
  • 四、在Spring源码中应用的策略模式
    • 4.1 Spring源码中的BeanDefinitionReader
    • 4.2 Spring源码中ResourceLoader
  • 五、总结

前言

策略模式听起来高大上，吓退了很多初学小伙伴，下面就来揭开策略模式的神秘面纱，并看看在Spring源码中是如何应用到策略模式的。

正文

一、先看看初学者都会的多重if-else判断

public int count(int num1, int num2, String operation) {
    if (operation.equals("+")) {
        return num1 + num2;
    } else if (operation.equals("-")) {
        return num1 - num2;
    } else if (operation.equals("*")) {
        return num1 * num2;
    } else if (operation.equals("/")) {
        return num1 / num2;
    }
}

问题分析：

有没有觉得这些算法都耦合在一起了，如果需要改某个算法，而要改动整个count()方法，如果其中某个算法出错了，会影响整个count()方法。

二、策略模式实现

2.1 定义一个策略接口: Strategy.class

public interface Strategy {
    public int doOperation(int num1, int num2);
}

2.2 创建接口的实现类

Add.java

public class Add implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 + num2;
   }
}

Substract.java

public class Substract implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 - num2;
   }
}

Multiply.java

public class Multiply implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 * num2;
   }
}

Divide.java

public class Divide implements Strategy{
   @Override
   public int doOperation(int num1, int num2) {
      return num1 / num2;
   }
}

2.3 创建Context类

public class Context {
   private Strategy strategy;
   
   public SetStrategy(Strategy strategy){
      this.strategy = strategy;
   }
 
   public int executeStrategy(int num1, int num2){
      return strategy.doOperation(num1, num2);
   }
}

2.4 创建实现类

public class StrategyPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context();    
      context.SetStrategy(new Add());    
      System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
      context.SetStrategy(new Substract());    
      System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
      context.SetStrategy(new Multiply());  
      System.out.println("10 * 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
      context.SetStrategy(new Divide());  
      System.out.println("10 / 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
    }
}

三、策略模式的优缺点

3.1 优点

• 策略模式实现类的算法或行为可以自由切换
• 避免使用多重条件判断
• 扩展性能好

3.2 缺点

• 策略类增多
• 所有的策略类需要向外暴露

3.3 策略模式中的三个角色

1. Context封装角色：也叫上下文角色，起到封装作用，屏蔽了高层模块对策略的直接访问
2. 策略抽象角色：定义策略实现的接口
3. 策略实现类：实现策略接口，实现具体的策略算法或行为内容并向外界暴露

四、在Spring源码中应用的策略模式

在上图中，BeanDefinition、ResourceLoader、BeanNameGenerator三个接口作为策略接口，而其他的实现类都分别实现了各自的行为用于针对不同的业务场景，那么还有一个Context封装对象，在这里就是ApplicationContext——AbstractXmlApplicationContext里。

4.1 Spring源码中的BeanDefinitionReader

在学习BeanDefinitionReader之前，要先了解一下什么是BeanDefinition

接口BeanDefinition.java

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {
    String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;
    String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;
    ...
    boolean isSingleton();
    boolean isPrototype();
    boolean isAbstract();
    ...
}

可以看到BeanDefinition作为一个接口，主要是用于存储从XML配置文件读取Bean信息到JVM内存的一个载体，具体是存储在了BeanDefinition的实现类——RootBeanDefinition中，下面来看看RootBeanDefinition。

public class RootBeanDefinition extends AbstractBeanDefinition {
    @Nullable
	private BeanDefinitionHolder decoratedDefinition;
	
	@Nullable
	volatile ResolvableType targetType;
	
	// 用于缓存给定bean定义的解析类型确定类
	@Nullable
	volatile Class<?> resolvedTargetType;
	...
}

可以看到RootBeanDefinition不是真正存储Bean信息的载体，继续查看BeanDefinitionHolder

public class BeanDefinitionHolder implements BeanMetadataElement {

    private final BeanDefinition beanDefinition;

	private final String beanName;

	@Nullable
	private final String[] aliases;
}

终于，看到了存储bean用的beanName和别名aliases数组了。具体其他bean信息存储在哪了？本片不在这里进行讲解，感兴趣的小伙伴可以去查看本人写的对Spring解析的博文。

回到正题，我们已经知道了BeanDefinition就是一个存储XML配置文件中bean信息的一个载体，那么这个过程是如何实现的呢？答案就在BeanDefinitionReader的实现类————XmlBeanDefinitionReader里面。

XmlBeanDefinitionReader就是一个策略的具体实现，表示的是一种可以从Xml中获取Bean配置信息的策略，除了这种策略外，还有PropertiesBeanDefinitionReader这种从Properties配置文件获取Bean配置信息的策略。第三节中总结提到在策略模式中有三种角色，1）Context封装角色；2）策略抽象角色；3）策略实现角色。在这里我们已经找到了策略抽象角色——BeanDefinitionReader和策略实现角色——XmlBeanDefinitionReader和PropertiesBeanDefinitionReader，就差Context封装角色了，那么Spring中哪个类充当了这个角色呢？

答案就是——AbstractXmlApplicationContext类

无图无真相，请看下图：

可以看到，策略实现类XmlBeanDefinitionReader在AbstractXmlApplicationContext中执行了具体的策略执行，也就是后面复杂的从Xml配置文件读取bean配置信息的操作。

4.2 Spring源码中ResourceLoader

下面先看看ResourceLoader的源码，然后再来简单介绍下其作用

public interface ResourceLoader {
    
    String CLASSPATH_URL_PREFIX = ResourceUtils.CLASSPATH_URL_PREFIX;

    Resource getResource(String location);
    
    ClassLoader getClassLoader();
}

这里的ResourceLoader就是一个Resource加载器，而Resource是将URL、URI等资源抽象为一个Resource资源对象，方便Spring进一步操作。

下面先来分析下三种角色：

1. AbstractBeanDefinitionReader 作为Context封装角色
2. ResourceLoader作为策略的抽象
3. DefaultResourceLoader和ResourcePatternResolver就是具体的执行策略

上源码

这里ResourceLoader的实现类是ClassPathXmlApplicationContext，其实ClassPathXMLApplicationContext是DefaultResourceLoader的子类。如下图：

由于resourceLoader instanceof ResourcePatternResolver为true，所以走如下逻辑：

AbstractBeanDefinitionReader.java

Resource[] resources = ((ResourcePatternResolver) resourceLoader).getResources(location);
int count = loadBeanDefinitions(resources);

AbstractApplicationContext.java

    @Override
	public Resource[] getResources(String locationPattern) throws IOException {
		return this.resourcePatternResolver.getResources(locationPattern);
	}

PathMatchingResourcePatternResolver.java

    @Override
	public Resource[] getResources(String locationPattern) throws IOException {
		
		if (locationPattern.startsWith(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX)) {
			
			if (getPathMatcher().isPattern(locationPattern.substring(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX.length()))) {
				
				return findPathMatchingResources(locationPattern);
			}
			else {
				
				return findAllClassPathResources(locationPattern.substring(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX.length()));
			}
		}
		else {
			
			int prefixEnd = (locationPattern.startsWith("war:") ? locationPattern.indexOf("*/") + 1 :
					locationPattern.indexOf(':') + 1);
			if (getPathMatcher().isPattern(locationPattern.substring(prefixEnd))) {
				
				return findPathMatchingResources(locationPattern);
			}
			else {
				
				return new Resource[] {getResourceLoader().getResource(locationPattern)};
			}
		}
	}

由于Spring IOC源码篇幅过长，源码部分就暂时介绍到这里。

五、总结

本篇文章通过几个例子介绍了下策略模式，并且深入Spring源码中查看了策略模式的应用场景，然而对于策略模式的精髓学习任然需要持续深入，不然学习到的都只是皮毛而已。