多線程與高併發(一)多線程入門

一、基礎概念

多線程的學習從一些概念開始,進程和線程,併發與并行,同步與異步,高併發。

1.1 進程與線程

幾乎所有的操作系統都支持同時運行期多個任務,所有運行中的任務通常就是一個進程,進程是處於運行過程中的程序,進程是操作系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

進程有三個如下特徵:

  • 獨立性:進程是系統中獨立存在的實體,它可以擁有自己獨立的資源,每一個進程都擁有自己私有的地址空間。在沒有經過進程本身允許的情況下,一個用戶進程不可以直接訪問其他進程的地址空間。

  • 動態性:進程與程序的區別在於,程序只是一個靜態的指令集合,而進程是一個正在系統中活動的指令集合。在進程中加入了時間的概念,進程具有自己的生命周期和各種不同的狀態,這些概念在程序中部是不具備的。

  • 併發性:多個進程可以在單個處理器上併發執行,多個進程之間不會互相影響。

線程是進程的組成部分,一個進程可以擁有多個線程,而線程必須有一個父進程,線程可以有自己的堆棧、自己的程序計數器和自己的局部變量,但不擁有系統資源。比如使用QQ時,我們可以同事傳文件,發送圖片,聊天,這就是多個線程在進行。

線程可以完成一定的任務,線程能夠獨立運行的,它不知道有其他線程的存在,線程的執行是搶佔式的,當前線程隨時可能被掛起。

總之:一個程序運行后至少有一個進程,一個進程里可以有多個線程,但至少要有一個線程。

1.2 併發和并行

併發和并行是比較容易混淆的概念,他們都表示兩個或者多個任務一起執行,但併發側重多個任務交替執行,同一時刻只能有一條指令執行,但多個進程指令被快速輪換執行,使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果。而并行確實真正的同時執行,有多條指令在多個處理器上同時執行,并行的前提條件就是多核CPU。

1.3 同步和異步

同步和異步通常用來形容一次方法調用。同步方法調用一旦開始,調用者必須等到方法調用返回后,才能繼續後續的行為。異步方法調用更像一個消息傳遞,一旦開始,方法調用就會立即返回,調用者可以繼續後續的操作。

1.4 高併發

高併發一般是指在短時間內遇到大量操作請求,非常具有代表性的場景是秒殺活動與搶票,高併發是互聯網分佈式系統架構設計中必須考慮的因素之一,高併發相關常用的一些指標有響應時間(Response Time),吞吐量(Throughput),每秒查詢率QPS(Query Per Second),併發用戶數等。

多線程在這裏只是在同/異步角度上解決高併發問題的其中的一個方法手段,是在同一時刻利用計算機閑置資源的一種方式

1.5 多線程的好處

線程在程序中是獨立的、併發的執行流,擁有獨立的內存單元,多個線程共享父進程里的全部資源,線程共享的環境有進程的代碼段,進程的公有數據等,利用這些共享數據,線程很容易實現相互之間的通信,可以提高程序的運行效率。

多線程的好處主要有:

  • 進程之間不能共享內存,但線程之間共享內存非常容易。

  • 系統創建進程時需要給進程重新分配系統資源,但創建線程代價小得多,所以使用多線程實現多任務併發比多進程效率高

  • Java語言內置了多線程功能支持。

二、使用多線程

上面講了多線程的一些概念,都有些抽象,下面將學習如何使用多線程,創建多線程的方式有三種。

2.1 繼承Thread類創建

繼承Thread創建並啟動多線程有三個步驟:

  1. 定義類並繼承Thread,重寫run()方法,run()方法中為需要多線程執行的任務。

  2. 創建該類的實例,即創建了線程對象。

  3. 調用實例的start()方法啟動線程。

public class FirstThread extends Thread {

    private int i=0;
    public void run() {
        for (; i < 100; i++) {
            //獲取當前線程名稱
            System.out.println(this.getName() + " " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //Thread的靜態方法currentThread,獲取當前線程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            if (i == 20) {
                //創建線程並啟動
                new FirstThread().start();
                new FirstThread().start();
            }

        }
    }
}

運行結果可以看到兩個線程的i並不是連續的,說明他們並不共享數據。

2.2 實現Runnable接口

實現Runnable接口創建並啟動多線程也有以下步驟:

  1. 定義類並繼承Runnable接口,重寫run()方法,run()方法中為需要多線程執行的任務。

  2. 創建該類的實例,並以此實例作為target為參數來創建Thread對象,這個Thread對象才是真正的多線程對象。

public class SecondThread implements Runnable {
    private int i = 0;
    
    @Override
    public void run() {
        for (; i < 100; i++) {
            //此時想要獲取到多線程對象,只能使用Thread.currentThread()方法
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //Thread的靜態方法currentThread,獲取當前線程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            if (i == 20) {
                //創建線程並啟動
                SecondThread secondThread=new SecondThread();
                new Thread(secondThread,"線程一").start();
                new Thread(secondThread,"線程二").start();
            }

        }
    }
}

2.3 使用Callable和Future

Callable是Runnable的增加版,主要是接口中的call()方法可以有返回值,並且可以申明拋出異常,使用Callable創建的步驟如下:

  1. 定義類並繼承Callable接口,重寫call()方法,run()方法中為需要多線程執行的任務。

  2. 創建類實例,使用FutureTask來包裝對象實例,

  3. 使用FutureTask對象作為Thread的target來創建多線程,並啟動線程。

  4. 調用FutureTask對象的get()方法來獲取子線程結束后的返回值。

public class ThirdThread {

    public static void main(String[] args) {
        //使用lambda表達式
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>((Callable<Integer>) () -> {
            int i = 0;
            for (; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "的循環變量i的值:" + i);
            }
            return i;
        });
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //Thread的靜態方法currentThread,獲取當前線程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            if (i == 20) {
                //創建線程並啟動
                new Thread(task, "有返回值的線程").start();
            }
        }
        try {
            System.out.println("線程的返回值:" + task.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

這裏使用了lambda表達式,不使用表達式的方式也很簡單,可以去源碼中查看。Callable與Runnable方式基本相同,只不過增加了返回值且可允許聲明拋出異常。

使用三種方式都可以創建線程,且方式也相對簡單,大體分為實現接口和實現Thread類兩種,這兩種都各有優缺點。

繼承接口實現:

  • 優點:除了繼承接口之外,還可以繼承其他類。這種方式多個線程共享一個target對象,可以處理用於共同資源的情況。
  • 缺點:編程稍微複雜一些,並且沒有直接獲取當前線程對象的方式,必須使用Thread.currentThread()方式。

基礎Thread類:

  • 優點:編程簡單

  • 缺點:不能繼承其他類

三、多線程的生命周期

線程狀態是線程中非常重要的一個概念,然而我看過很多資料,線程的狀態理解有很多種方式,很多人將其分為五個基本狀態:新建、就緒、運行、阻塞、死亡,但在狀態枚舉中並不是這五個狀態,我不知道是什麼原因(有大神可以解答更好),只能按照枚舉中的狀態根據自己的理解。

  1. 初始(NEW):新創建了一個線程對象,但還沒有調用start()方法,而且就算調用了改方法也不代表狀態立即改變。

  2. 運行(RUNNABLE):在運行的狀態肯定就處於RUNNABLE狀態。

  3. 阻塞(BLOCKED):表示線程阻塞,或者說線程已經被掛起了。

  4. 等待(WAITING):進入該狀態的線程需要等待其他線程做出一些特定動作(通知或中斷)。

  5. 超時等待(TIMED_WAITING):該狀態不同於WAITING,它可以在指定的時間后自行返回。

  6. 終止(TERMINATED):表示該線程已經執行完畢。

狀態流程圖如下:

理解:初始狀態很好理解,這個時候其實還不能被稱為一個線程,因為他還沒被啟動,當調用start()方法后,線程正式啟動,但是也不代表立即就改變了狀態。

運行狀態中其實包含兩種狀態,運行中(RUNING)就緒(READY)

就緒狀態表示你有資格運行,只要CPU還未調度到你,就處於就緒狀態,有幾個狀態會是線程狀態編程就緒狀態

  • 調用線程的start()方法。

  • 當前線程sleep()方法結束,其他線程join()結束,等待用戶輸入完畢,某個線程拿到對象鎖。

  • 當前線程時間片用完了,調用當前線程的yield()方法。

  • 鎖池裡的線程拿到對象鎖后。

運行中(RUNING)狀態比較好理解,線程調度程序選擇了當前線程作。

阻塞狀態是線程阻塞在進入synchronized關鍵字修飾的方法或代碼塊(獲取鎖)時的狀態。

等待狀態是指線程沒有被CPU分配執行時間,需要等待,這種等待是需要被显示的喚醒,否則會無限等待下去。

超時等待狀態是這現在沒有被CPU分配執行時間,需要等待,不過這種等待不需要被显示的喚醒,會設置一定的時間后zi懂喚醒。

死亡狀態也很好理解,說明線程方法被執行完成,或者出錯了,線程一旦進入這個狀態就代表徹底的結束

 

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kubeadm1.14.1 安裝Metrics Server

Metrics API

介紹Metrics-Server之前,必須要提一下Metrics API的概念

Metrics API相比於之前的監控採集方式(hepaster)是一種新的思路,官方希望核心指標的監控應該是穩定的,版本可控的,且可以直接被用戶訪問(例如通過使用 kubectl top 命令),或由集群中的控制器使用(如HPA),和其他的Kubernetes APIs一樣。

官方廢棄heapster項目,就是為了將核心資源監控作為一等公民對待,即像pod、service那樣直接通過api-server或者client直接訪問,不再是安裝一個hepater來匯聚且由heapster單獨管理。

假設每個pod和node我們收集10個指標,從k8s的1.6開始,支持5000節點,每個節點30個pod,假設採集粒度為1分鐘一次,則:

10 x 5000 x 30 / 60 = 25000 平均每分鐘2萬多個採集指標

因為k8s的api-server將所有的數據持久化到了etcd中,顯然k8s本身不能處理這種頻率的採集,而且這種監控數據變化快且都是臨時數據,因此需要有一個組件單獨處理他們,k8s版本只存放部分在內存中,於是metric-server的概念誕生了。

其實hepaster已經有暴露了api,但是用戶和Kubernetes的其他組件必須通過master proxy的方式才能訪問到,且heapster的接口不像api-server一樣,有完整的鑒權以及client集成。這個api現在還在alpha階段(18年8月),希望能到GA階段。類api-server風格的寫法:generic apiserver

有了Metrics Server組件,也採集到了該有的數據,也暴露了api,但因為api要統一,如何將請求到api-server的/apis/metrics請求轉發給Metrics Server呢,解決方案就是:kube-aggregator,在k8s的1.7中已經完成,之前Metrics Server一直沒有面世,就是耽誤在了kube-aggregator這一步。

kube-aggregator(聚合api)主要提供:

  • Provide an API for registering API servers.

  • Summarize discovery information from all the servers.

  • Proxy client requests to individual servers.

詳細設計文檔:參考鏈接

metric api的使用:

  • Metrics API 只可以查詢當前的度量數據,並不保存歷史數據

  • Metrics API URI 為 /apis/metrics.k8s.io/,在 k8s.io/metrics 維護

  • 必須部署 metrics-server 才能使用該 API,metrics-server 通過調用 Kubelet Summary API 獲取數據

如:

http://127.0.0.1:8001/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes
​
http://127.0.0.1:8001/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/<node-name>
​
http://127.0.0.1:8001/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespace/<namespace-name>/pods/<pod-name>

Metrics-Server

Metrics server定時從Kubelet的Summary API(類似/ap1/v1/nodes/nodename/stats/summary)採集指標信息,這些聚合過的數據將存儲在內存中,且以metric-api的形式暴露出去。

Metrics server復用了api-server的庫來實現自己的功能,比如鑒權、版本等,為了實現將數據存放在內存中嗎,去掉了默認的etcd存儲,引入了內存存儲(即實現Storage interface)。因為存放在內存中,因此監控數據是沒有持久化的,可以通過第三方存儲來拓展,這個和heapster是一致的。

 

Metrics server出現后,新的​Kubernetes 監控架構將變成上圖的樣子

  • 核心流程(黑色部分):這是 Kubernetes正常工作所需要的核心度量,從 Kubelet、cAdvisor 等獲取度量數據,再由metrics-server提供給 Dashboard、HPA 控制器等使用。

  • 監控流程(藍色部分):基於核心度量構建的監控流程,比如 Prometheus 可以從 metrics-server 獲取核心度量,從其他數據源(如 Node Exporter 等)獲取非核心度量,再基於它們構建監控告警系統。

官方地址:https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server

部署

mkdir metrics;cd metics
git clone https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server.git
cd metrics-server/deploy/1.8+/

 修改metrics-server-deployment.yaml,紅色command部分。

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: metrics-server
  namespace: kube-system
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: metrics-server
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: metrics-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: metrics-server
  template:
    metadata:
      name: metrics-server
      labels:
        k8s-app: metrics-server
    spec:
      serviceAccountName: metrics-server
      volumes:
      # mount in tmp so we can safely use from-scratch images and/or read-only containers
      - name: tmp-dir
        emptyDir: {}
      containers:
      - name: metrics-server
        image: k8s.gcr.io/metrics-server-amd64:v0.3.3
        command:
        - /metrics-server
        - --metric-resolution=30s
        - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,Hostname,InternalDNS,ExternalDNS,ExternalIP
        - --kubelet-insecure-tls
        imagePullPolicy: Always
        volumeMounts:
        - name: tmp-dir
          mountPath: /tmp

 創建

[root@cn-hongkong 1.8+]# kubectl apply -f .
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:aggregated-metrics-reader unchanged
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server:system:auth-delegator unchanged
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server-auth-reader unchanged
apiservice.apiregistration.k8s.io/v1beta1.metrics.k8s.io unchanged
serviceaccount/metrics-server unchanged
deployment.extensions/metrics-server configured

 等待一會就可以看下集群的資源使用情況了!

 

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微信小程序入口場景的問題整理與相關解決方案

前言

最近一段時間都在做小程序。

雖然是第二次開發小程序,但是上次做小程序已經是一年前的事了,所以最終還是被坑得死去活來。

這次是從零開始開發一個小程序,其實除了一些莫名其妙的兼容性問題,大多數坑點都是在微信小程序的各個入口場景處。

所以這裏整理一下微信小程序的各個入口場景,以及從這些入口場景進入小程序會面臨的問題以及解決方案。

這裏只列出常用的幾種場景:

  • [簡單場景]啟動小程序並進入
  • [簡單場景]退出重進(啟動小程序后,退出小程序,再次進入小程序)
  • [簡單場景]退出重進首頁(啟動小程序后,退出小程序,通過掃二維碼再次進入小程序)
  • [複雜場景]啟動並進入指定頁面(從小程序的分享卡片或者微信發送的通知消息進入小程序)
  • [複雜場景]退出重進指定頁面(啟動小程序后,退出小程序,從小程序的分享卡片或者微信發送的通知消息進入小程序)

啟動小程序並進入

微信小程序的入口場景光微信提供的場景值就有幾十種,但是絕大多數都可以劃分為啟動小程序並進入。

這是最常用的一種進入小程序的方式,比如通過搜索進入或者點擊最近使用小程序的方式進入,都算是這種類型。

這一場景下,首先我們需要明白髮生了什麼:

下載小程序 => 啟動小程序 onLaunch事件觸發 => 加載首頁 onLoad事件觸發 => 首頁 onShow事件

然後在這個場景下,需要注意以下幾個問題:

  1. 這個場景下一般會涉及到登錄。
    所謂登錄,不一定是要在這個階段做,但是登錄信息的判斷這個階段是一定要做的。
    通常前端肯定是要將登錄的這些信息存儲在小程序的storage里,然後在onLaunch事件中判斷是否登錄,沒登錄就跳轉到登錄頁面,登錄了就跳轉到首頁。
    這裏的登錄判斷一定要放在onLaunch,而不要放在首頁的onLoad裏面,因為小程序啟動一定會進入onLaunch,而不一定會進入首頁的onLoad。
  2. 而登錄頁面在設計的時候最好要加上一個url參數,傳入登錄成功后跳轉到的頁面地址,而不是登錄之後始終跳轉到首頁,後面會講為什麼需要這麼做。
  3. onLaunch階段是否有發出請求,並在請求完成後進行了頁面跳轉,或者請求完成設置storage,並在onLoad頁面中使用?
    這種情況的出現,會導致在請求時間過長時,首頁的onLoad已經執行了,此時就會出現BUG。
    對於這個問題,有的人會用定時器去判斷是否完成這個操作,但是我的建議是盡量避免在onLaunch中進行這些操作。
    如果一定要有,那麼最好的方式就是做一個加載頁面去承載這些功能。
  4. 首頁數據的初始化,一般是放在onLoad中執行。當然總是有些特殊的需求是要放在onShow裏面的。
    關於onLoad和onShow,最常見的處理區別就在跳轉頁面時。
    當載入首頁時,先觸發onLoad,再觸發onShow。
    此時通過wx.navigateTo 的方式跳轉到頁面A,這個時候首頁並沒有被關閉,那麼從頁面A再返回首頁時,onLoad就不會觸發,但onShow會觸發。
    通常在加載數據時,一般會用到onLoad。
    但是如果說頁面A更新了數據,然後返回首頁時,首頁的相關數據也需要更新。
    那麼初始化數據就不能放在onLoad里,而需要放在onShow里。
    (當然還有一種方式是通過getCurrentPages的方式在頁面A中調用首頁的方法。但是這裏極不推薦這種方式,屬於某個頁面的事情一定要給這個頁面。最好不要將頁面間的職責通過這種方式打亂,容易引起代碼混亂,不易維護。)

退出重進(啟動小程序后,退出小程序,再次進入小程序)

這種場景實際上是對第一種場景的擴展。

而所謂的退出小程序不管你是點右上角的退出按鈕還是Home鍵直接切出都算是這類退出。

但是退出后再立即進入小程序的時候,依然會進入你退出小程序時所在的頁面,而不會觸發onLaunch,也不會觸發這個頁面的onLoad,不過onShow是肯定會觸發的。

這一場景下,首先我們需要明白髮生了什麼:

再次進入小程序 => 進入退出小程序時所在頁面 觸發onShow

在這個場景下,只需要注意onShow中是否有不可重複執行的操作。

例如onShow中會獲取用戶喜歡吃的食物,加載到頁面的列表中,在這種場景下,如果不清空之前的列表或者加個判斷的話,就會出現重複數據。

退出重進首頁(啟動小程序后,退出小程序,通過掃二維碼再次進入小程序)

這種場景實際上是對第二種場景的擴展。

我們通常給二維碼配置的是一個無參數的小程序首頁地址,當我們退出小程序,通過掃二維碼再次進入小程序時會進入首頁。

這一場景下,首先我們需要明白髮生了什麼:

再次進入小程序 => 進入退出小程序時所在頁面A 不觸發onShow => 觸發頁面A onHide => 觸發頁面A onUnload=> 進入首頁 onLoad => 首頁onShow

在這個場景下,除了需要注意第二種場景存在的問題,還需要注意頁面A的onHide事件中是否會觸發奇怪的操作,例如頁面跳轉。

啟動並進入指定頁面(從小程序的分享卡片或者微信發送的通知消息進入小程序)

這塊場景常見於邀請他人進入小程序,需要注意的是他們往往被賦予了更多的業務功能,也就往往增大了小程序的實現難度。

這一場景下,首先我們需要明白髮生了什麼:

下載小程序 => 啟動小程序 onLaunch事件觸發 => 加載指定頁面 onLoad事件觸發 =>指定頁面  onShow事件

這裏就可以看出,並不是進入小程序就一定會進入首頁的onLoad。

所以這就是為什麼之前強調不要將登錄判斷放在首頁的onLoad中,而一定要放在onLaunch里。

但是這裏又和掃二維碼不同,掃二維碼的鏈接一般都是指定的首頁。

而這裏通常跳轉到的是非首頁的頁面,而且可能還多了複雜的業務功能。

我們在需求分析和設計階段應該更多地考慮到這裏可能會引發的複雜問題,而盡量將此處的業務邏輯簡化,或者加大估時。

接下來,我們將根據業務從簡單到複雜,慢慢講解這個場景下可能存在的問題。

最簡單的邀請函(進入小程序首頁)

和第一種場景差不多,這裏略過

進階邀請函(進入小程序指定頁面,帶參數,需要根據參數初始化頁面)

這種情況下,需要考慮以下幾個問題:

  1. 首先在onLaunch階段會判斷是否登錄,沒登錄那麼就需要跳轉到登錄頁面,登錄頁面登錄之後,肯定要跳轉到這個頁面,而不是首頁。
    所以之前說過登錄頁面設計的時候需要傳入一個url參數,來明確登錄成功后跳轉到哪個頁面。
  2. 這種跳轉到指定頁面的情況通常都需要一個回到首頁的按鈕。
    就比如邀請某人查看一篇文章,點擊邀請卡片後會進入小程序內的文章詳情。
    一般在小程序內通常是通過點擊文章列表跳轉到文章詳情,那麼這個時候可以逐級返回到首頁。
    但是在點擊邀請函進入的情況是沒有返回功能的,此時如果沒有回到首頁功能,那麼用戶可能就永遠沒法回到首頁。
    (其實是可以的,但是小程序的的這個功能藏得比較深,不要指望所有用戶都那麼熱愛摸索)
  3. 這裏一定要特別注意第一種場景的第三個應該注意的問題,對於第一種場景而言那個問題因為啟動次數很多容易出現,但是在當前的場景下可能很容易被忽略掉。

涉及身份的邀請函(進入小程序指定頁面,帶參數,需要根據參數切換身份,更可能涉及到登錄)

為了更好地說明這種情況,我們來列舉一個場景。

如果有一個打車軟件,進入這個軟件後有兩種身份,一種是乘客,一種是司機。

用戶是司機,那麼看到的是頁面A或者選定了TabA,如果是乘客,那麼看到的是頁面B或者選定了TabB。

而且還有一個需求,用戶上次登陸時什麼身份,這次登陸也是什麼身份。

考慮到換手機的場景,那麼這個信息肯定是存儲在服務端的,所以進入小程序的時候會去請求服務端進行判斷。

現在我用司機的身份發了個單,微信給了個通知消息,我沒點開。然後切換到乘客的身份了,再去點擊通知消息,那麼我會以司機的身份去打開這個消息。

這個場景其實在業務上來看是很合理的,但是對於我們的程序實現來看,複雜度一下子就上來了。

  1. 首先我們確定一下這個請求身份信息的請求在哪個階段發出?
    onLaunch?
    那麼是不是需要在onLoad階段去獲取這個身份的信息然後給出不同的頁面?
    這樣一下子就會出現進階邀請函的第三個問題,而且還不僅僅是這一個問題,之後我們會講到。
    所以這個地方需要做一個專門的邀請加載頁面去處理這個事情。
  2. 分離出一個單獨的加載頁面之後,其實我們的工作會變的簡單清晰起來。
    因為我們只需要去做我們這個頁面所需要做的事情就行了。
    根據參數去獲取我們現在的身份,然後以這種身份跳轉到相應的頁面。
  3. 這裏還涉及到一個問題,那就是正常啟動而不是通過通知消息進入的時候,也需要去請求服務端獲取身份信息。
    我給的建議是一定要另外單獨建一個頁面去承載這個功能,而不要將這兩個加載頁面糅合到一起。
    裏面的頁面展示我們可以用組件化的方式去做,但是頁面的邏輯一點更要分開。
    因為這兩種情況真的很容易混雜,也是為了利於後面的維護工作。
  4. 正常啟動時的加載頁面也可以看情況糅合到首頁的onLoad裏面。
    但是如果有可能,還是希望放在單獨的頁面里。
    首頁往往功能很多,代碼量比較大,不要將本來可以分離出去的功能放進去。
    還是那句話,頁面的職責分開。

我這裏講的其實還是一個比較常見的功能,通常我們的業務也不一定像上面這樣簡單。

所以如果涉及到這方面的操作,在需求分析和設計的時候就應該考慮清楚。

如果等到功能開發的時候再去考慮這些事情,那麼等待你的一定是延期或者加班。

退出重進指定頁面(啟動小程序后,退出小程序,從小程序的分享卡片或者微信發送的通知消息進入小程序)

這種場景同樣是第四種場景的進階,但是如果你在第四種場景中使用了我所說的加載頁面,那麼接下來的問題會簡單很多。

這一場景下,首先我們需要明白髮生了什麼:

再次進入小程序 => 進入退出小程序時所在頁面A 不觸發onShow => 觸發頁面A onHide => 觸發頁面A onUnload => 進入邀請加載頁面onLoad => 加載頁面onShow

對於第四種場景中的打車小程序而言,如果按照我們先前所說沒有在onLaunch中獲取身份信息,而是放在了加載頁中,那麼現在什麼都不用改。

如果獲取身份信息的請求放在onLaunch中,現在又得在onLoad中加一道邏輯。

當然這裏還是得注意一個問題,對於這一類型的進入小程序的方式,比如從分享卡片進入和微信的通知消息進入。

即使他們所進入的頁面不同,但是他們都可以使用這個載入頁面去做判斷。

與正常啟動場景的載入頁面是不同的,他們本來就是同一種入口場景。

所以該共用的地方還是得共用,用不同的業務code判斷即可。

總結

總的來說,以上的幾種情況應該能涵蓋絕大多數小程序的入口場景。

整理的目的其實主要是為了做需求分析和設計時參考使用,以避免在考慮業務問題時漏過這些場景導致後期的工作計劃受到影響。

所謂加班和項目延期發布,大都是前期需求分析和設計考慮不周。

我們不可能考慮到所有的場景,但是應該盡善盡美。

謀定而後動,前事不忘後事之師,也算是PDCA了。

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【拆分版】Docker-compose構建Zookeeper集群管理Kafka集群

寫在前邊

在搭建Logstash多節點之前,想到就算先搭好Logstash啟動會因為日誌無法連接到Kafka Brokers而無限重試,所以這裏先構建下Zookeeper集群管理的Kafka集群。

眾所周知,Zookeeper是一個高效的分佈式協調中間件,可以提供配置信息管理、命名、分佈式同步(分佈式鎖)、集群管理、數據庫切換等服務。這裏主要用它的集群管理功能,它可以確保在網絡狀態不一致,選出一致的Master節點。它是Apache下的一個Java項目,隸屬於Hadroop系統,正如其名”動物管理員”,作為管理員的角色存在。

有興趣了解zookeeper的原理,可以學習Paxos協議與Zab協議。

ps: Hadroop系統下基本上所有的軟件都是動物命名的

在這裏,我們將使用Zookeeper來管理Kafka集群,Kafka是一種消息隊列(Message Queue)中間件,具有高併發、高吞吐量、容錯性強、可擴展等優點。在ELK日誌系統中使用Kafka作為數據的緩衝層,提高了系統的性能與穩定性。

正好今天通過翻看兩者官方的文檔與其Docker鏡像的文檔,終於搭建成功,遂記之分享諸君。鑒於水平有限,如有寫得不對的地方,歡迎大家指正。

本文搭建架構圖

說明:

Zookeeper搭建成集群后,提供命名服務與集群協調服務,Kafka的節點Broker通過domain與ip進行註冊到Zookeeper集群中,通過Zookeeper的協調能力,選出唯一的Leader節點,集群服務啟動並對外提供服務。

環境準備

  • GNU/Debian Stretch 9.9 linux-4.19
  • Docker 18.09.6
  • Docker-Compose 1.17.1

目錄結構

├── docker-kafka-cluster
│   ├── docker-kafka-cluster-down.sh
│   ├── docker-kafka-cluster-up.sh
│   ├── kafka-01
│   │   ├── docker-compose.yml
│   │   └── .env
│   ├── kafka-02
│   │   ├── docker-compose.yml
│   │   └── .env
│   ├── kafka-03
│   │   ├── docker-compose.yml
│   │   └── .env
│   └── kafka-manager
│       ├── docker-compose.yml
│       └── .env
└── docker-zookeeper-cluster
    ├── docker-zk-cluster-down.sh
    ├── docker-zk-cluster-up.sh
    ├── zk-01
    │   ├── docker-compose.yml
    │   └── .env
    ├── zk-02
    │   ├── docker-compose.yml
    │   └── .env
    └── zk-03
        ├── docker-compose.yml
        └── .env

docker-zookeeper-cluster源碼參見我的Git倉庫 https://github.com/hellxz/docker-zookeeper-cluster.git

docker-kafka-cluster源碼參見我的Git倉庫 https://github.com/hellxz/docker-kafka-cluster.git

各節點容器說明列表

Zookeeper集群

節點目錄名 容器名 client port follower port election port
zk-01 zk-01 2181 2888 3888
zk-02 zk-02 2182 2889 3889
zk-03 zk-03 2183 2890 3890

Kafka集群

節點目錄名 容器名 佔用端口
kafka-01 kafka-1 9092
kafka-02 kafka-2 9093
kafka-03 kafka-3 9094
kafka-manager kafka-manager 19000

各文件內容說明

Zookeeper部分

docker-zookeeper-cluster/zk-01目錄下的.env

.env配置文件為docker-compose.yml提供了多個zookeeper的發現服務節點列表

配置格式為 server.x=x節點主機ip:隨從端口:選舉端口;客戶端口 其中xZOO.MY.ID的數值,客戶端口前是;

# set args to docker-compose.yml by default
# set zookeeper servers, pattern is `server.x=ip:follower-port:election-port;client:port`,
# such as "server.1=192.168.1.1:2888:3888;2181 server.2=192.168.1.2:2888:3888;2181", 
# `x` is the `ZOO.MY.ID` in docker-compose.yml, multiple server separator by white space.
# now you can overide the ip for server.1 server.2 server.3, here demonstrate in one machine so ip same.
ZOO_SERVERS=server.1=10.2.114.110:2888:3888;2181 server.2=10.2.114.111:2889:3889;2182 server.3=10.2.114.112:2890:3890;2183

docker-zookeeper-cluster/zk-01目錄下的docker-compose.yml

version: '3'
services:
    zk-01:
        image: zookeeper:3.5.5
        restart: always
        container_name: zk-01
        ports:
            - 2181:2181 # client port
            - 2888:2888 # follower port
            - 3888:3888 # election port
        environment:
            ZOO_MY_ID: 1 # this zookeeper's id, and others zookeeper node distinguishing
            ZOO_SERVERS: ${ZOO_SERVERS} # zookeeper services list
        network_mode: "host"

Kafka部分

kafka-01目錄下的.env 為例

.env配置文件為docker-compose.yml提供了多個zookeeper的ip:client-port列表

# default env for kafka docker-compose.yml
# set zookeeper cluster, pattern is "zk1-host:port,zk2-host:port,zk3-host:port", use a comma as multiple servers separator.
ZOO_SERVERS=10.2.114.110:2181,10.2.114.111:2182,10.2.114.112:2183

kafka-01目錄下的docker-compose.yml,為docker-compse的配置文件

version: "3"
services:
    kafka-1:
        image: wurstmeister/kafka:2.12-2.1.1
        restart: always
        container_name: kafka-1
        environment:
            - KAFKA_BROKER_ID=1 #kafka的broker.id,區分不同broker
            - KAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://kafka1:9092 #綁定監聽9092端口
            - KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://kafka1:9092 #綁定發布訂閱的端口
            - KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=${ZOO_SERVERS} #連接zookeeper的服務地址
            - KAFKA_MESSAGE_MAX_BYTES=2000000 #單條消息最大字節數
            #- KAFKA_CREATE_TOPICS=Topic1:1:3,Topic2:1:1:compact #創建broker時創建的topic:partition-num:replica-num[:clean.policy]
        network_mode: "host"

KAFKA_CREATE_TOPICS使用官方說明:Topic 1 will have 1 partition and 3 replicas, Topic 2 will have 1 partition, 1 replica and a cleanup.policy set to compact. 文檔地址:https://hub.docker.com/r/wurstmeister/kafka

Zookeeper集群使用

  1. 請確保所布署的 1~3 台服務器網絡可以ping通
  2. 確保第一台主機的2181\2888\3888端口未佔用,第二台主機的2182\2889\3889端口未佔用,第三台主機的2183\2890\3890端口未佔用
  3. 複製zk-01到第一台主機、複製zk-02到第二台主機、複製zk-03到第三台主機
  4. 修改zk-01\zk-02\zk-03目錄下的.env中的ZOO_SERVERS的值,按上述配置要求修改。修改完后的配置應該是集群內通用的,可以scp複製過去。
  5. 單台主機請為docker-zk-cluster-up.shdocker-zk-cluster-down.sh授執行權,使用它們進行up和down操作;多台主機請手動分別進入zk-0x目錄,執行docker-compose up -d以啟動,執行docker-compose down以關閉。

Kafka集群使用

  1. 使用前確保各主機可以互相ping通

  2. 確保zookeeper的服務列表與各對應的zookeeper的ip與客戶端口相同,如不同注意修改.env,集群中.env文件相同,可scp複製

  3. 確保zookeeper集群啟動

  4. 複製kafka-01到第一台主機、複製kafka-02到第二台主機、複製kafka-03到第三台主機

  5. 確保這幾台主機對應的佔用端口號不被佔用 kafka-01對應9092kafka-02對應9093kafka-03對應9094kafka-manager對應19000

  6. 分別對每一台kafka-0x所在的主機修改/etc/hosts,例

    10.2.114.110 kafka1
    10.2.114.111 kafka2
    10.2.114.112 kafka3

    其中每個主機只需要設置自己的主機上的host,比如我複製了kafka-01我就寫本機ip kafka1 ,依次類推.

  7. 單台主機部署kafka集群請為docker-kafka-cluster-up.shdocker-kafka-cluster-down.sh授執行權,不要移動目錄,通過這兩個shell腳本來啟動項目;多台主機請手動進入kafka-0x目錄下,執行docker-compose up -d以後台啟動,執行docker-compose down以移除容器

  8. 啟動腳本中沒有啟動kafka-manager,有需要請自行啟動。為了匹配kafka的版本,使用時設置2.1.1即可。

文中配置部分的ip因使用同一台主機做的測試,所以ip相同,為了防止誤解,在文中已經修改了ip,具體詳見:

  • docker-zookeeper-cluster源碼 https://github.com/hellxz/docker-zookeeper-cluster.git

  • docker-kafka-cluster源碼 https://github.com/hellxz/docker-kafka-cluster.git

本文系原創文章,謝絕轉載

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雙指針技巧匯總

我認為雙指針技巧還可以分為兩類,一類是「快慢指針」,另一類是「左右指針」。前者解決主要解決鏈表中的問題,比如典型的判定鏈表中是否包含環;後者主要解決數組(或者字符串)中的問題,比如二分查找。

一、快慢指針的常見算法

快慢指針一般都初始化指向鏈表的頭結點 head,前進時快指針 fast 在前,慢指針 slow 在後,巧妙解決一些鏈表中的問題。

1、判定鏈表中是否含有環

這應該屬於鏈表最基本的操作了,如果讀者已經知道這個技巧,可以跳過。

單鏈表的特點是每個節點只知道下一個節點,所以一個指針的話無法判斷鏈表中是否含有環的。

如果鏈表中不包含環,那麼這個指針最終會遇到空指針 null 表示鏈表到頭了,這還好說,可以判斷該鏈表不含環。

boolean hasCycle(ListNode head) {
    while (head != null)
        head = head.next;
    return false;
}

但是如果鏈表中含有環,那麼這個指針就會陷入死循環,因為環形數組中沒有 null 指針作為尾部節點。

經典解法就是用兩個指針,一個每次前進兩步,一個每次前進一步。如果不含有環,跑得快的那個指針最終會遇到 null,說明鏈表不含環;如果含有環,快指針最終會超慢指針一圈,和慢指針相遇,說明鏈表含有環。

boolean hasCycle(ListNode head) {
    ListNode fast, slow;
    fast = slow = head;
    while(fast != null && fast.next != null) {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
        
        if (fast == slow)
            return true;
    }
    return false;
}

2、已知鏈表中含有環,返回這個環的起始位置

這個問題其實不困難,有點類似腦筋急轉彎,先直接看代碼:

ListNode detectCycle(ListNode head) {
    ListNode fast, slow;
    fast = slow = head;
    while (fast != null && fast.next != null) {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
        if (fast == slow)
            break;
    }
    
    slow = head;
    while (slow != fast) {
        fast = fast.next;
        slow = slow.next;
    }
    return slow;
}

可以看到,當快慢指針相遇時,讓其中任一個指針重新指向頭節點,然後讓它倆以相同速度前進,再次相遇時所在的節點位置就是環開始的位置。這是為什麼呢?

第一次相遇時,假設慢指針 slow 走了 k 步,那麼快指針 fast 一定走了 2k 步,也就是說比 slow 多走了 k 步(也就是環的長度)。

設相遇點距環的起點的距離為 m,那麼環的起點距頭結點 head 的距離為 k – m,也就是說如果從 head 前進 k – m 步就能到達環起點。

巧的是,如果從相遇點繼續前進 k – m 步,也恰好到達環起點。

所以,只要我們把快慢指針中的任一個重新指向 head,然後兩個指針同速前進,k – m 步后就會相遇,相遇之處就是環的起點了。

3、尋找鏈表的中點

類似上面的思路,我們還可以讓快指針一次前進兩步,慢指針一次前進一步,當快指針到達鏈表盡頭時,慢指針就處於鏈表的中間位置。

ListNode slow, fast;
slow = fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
    fast = fast.next.next;
    slow = slow.next;
}
// slow 就在中間位置
return slow;

當鏈表的長度是奇數時,slow 恰巧停在中點位置;如果長度是偶數,slow 最終的位置是中間偏右:

尋找鏈表中點的一個重要作用是對鏈表進行歸併排序。

回想數組的歸併排序:求中點索引遞歸地把數組二分,最後合併兩個有序數組。對於鏈表,合併兩個有序鏈表是很簡單的,難點就在於二分。

但是現在你學會了找到鏈表的中點,就能實現鏈表的二分了。關於歸併排序的具體內容本文就不具體展開了。

4、尋找鏈表的倒數第 k 個元素

我們的思路還是使用快慢指針,讓快指針先走 k 步,然後快慢指針開始同速前進。這樣當快指針走到鏈表末尾 null 時,慢指針所在的位置就是倒數第 k 個鏈表節點(為了簡化,假設 k 不會超過鏈表長度):

ListNode slow, fast;
slow = fast = head;
while (k-- > 0) 
    fast = fast.next;

while (fast != null) {
    slow = slow.next;
    fast = fast.next;
}
return slow;

二、左右指針的常用算法

左右指針在數組中實際是指兩個索引值,一般初始化為 left = 0, right = nums.length – 1 。

1、二分查找

前文 二分查找算法詳解 有詳細講解,這裏只寫最簡單的二分算法,旨在突出它的雙指針特性:

int binarySearch(int[] nums, int target) {
    int left = 0;
    int right = nums.length - 1;
    while(left <= right) {
        int mid = (right + left) / 2;
        if (nums[mid] == target)
            return mid;
        else if (nums[mid] < target)
            left = mid + 1;
        else if (nums[mid] > target)
            right = mid - 1;
    }
}

2、兩數之和

直接看一道 LeetCode 題目吧:

只要數組有序,就應該想到雙指針技巧。這道題的解法有點類似二分查找,通過調節 left 和 right 可以調整 sum 的大小:

3、反轉數組

void reverse(int[] nums) {
    int left = 0;
    int right = nums.length - 1;
    while (left < right) {
        // swap(nums[left], nums[right])
        int temp = nums[left];
        nums[left] = nums[right];
        nums[right] = temp;
        left++;
        right--;
    }
}

4、滑動窗口算法

這也許是雙指針技巧的最高境界了,如果掌握了此算法,可以解決一大類子字符串匹配的問題,不過「滑動窗口」算法比上述的這些算法稍微複雜些。

幸運的是,這類算法是有框架模板的,下篇文章就準備講解「滑動窗口」算法模板,幫大家秒殺幾道 LeetCode 子串匹配的問題。

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使用React Hook后的一些體會

一、前言

距離React Hook發布已經有一段時間了,筆者在之前也一直在等待機會來嘗試一下Hook,這個嘗試不是像文檔中介紹的可以先在已有項目中的小組件和新組件上嘗試,而是嘗試用Hook的方式構建整個項目,正好新的存儲項目啟動了,需要一個新的基於web的B/S管理系統,機會來了。在項目未進入正式開發前的時間里,筆者和小夥伴們對官方的Hook和Dan以及其他優秀開發者的關於Hook的文檔和文章都過了至少一遍,當時的感覺就是:之前學的又沒用了,新的一套又來了。目前這個項目已經成功搭起來了,主要組件和業務已具規模,UT也對應完成了。是時候寫一下對Hook使用后的初步體會了,在這裏,筆者不會做太多太深入的Hook API和原理講解,因為很多其他優秀的文章可以已經講得足夠多了。再者因為雖然重構了項目,但代碼組織方式可能還不是最Hook的方式。本文內容大多為筆者認為使用Hook最需要明白的地方。

 

二、怎麼替代之前的生命周期方法?

這個問題在筆者粗略地過了一遍Hook的API后自然而然地產生了,因為畢竟大多數關注Hook新特性的開發者們,都是從生命周期的開發方式方式過來的,從 createClass 到ES2015的 class ,再到Hook。很少有人是從Hook出來才使用React的。這也就是說,大家在使用初期,都會首先用生命周期的思維模式來探究Hook的使用,就像我們對英語沒熟練使用之前,英文對話都是先在心裏準備出中文語句,在心裏翻譯出英文語句再說出來。筆者已有3年的生命周期方式的開發經驗,慣性的思維改變起來最為困難。

筆者在之前使用生命周期的方式開發組件時,使用最多的、對要實現業務最依賴的生命周期是 componentDidMount 、 componentWillReceiveProps 、 shouldComponentUpdate 。

對於 componentDidMount 的替代方式很簡單: useEffect(() => {/* code */}, []); ,使用 useEffect hook,依賴給空數組就行,空數組在這裏表示有依賴的存在,但依賴實際上又為空,會是這個hook在初次render完成的時候調用一次足矣。如果有需要在組件卸載的生命周期內 componentWillUnmount 乾的事情,只需要在 useEffect 內部返回一個函數,並在這個函數內部做這些事情即可。但要記住的時候,考慮到函數的Capture Value的特性,對值的獲取等情況與生命周期方法的表現並非完全一致。

對於 componentWillReceiveProps 這個生命周期。首先這裏說說筆者自己的歷史原因。在React16.3版本以後,生命周期API被大幅修改,16.4又在16.3上改了一把,為了後期的Async Render的出現,原有的 componentWillReceiveProps 被預先重命名為unsafe方法,並引入了 getDerivedStateFromPorps 的靜態方法,為了不重構項目,筆者把React和對應打包工具都停留在了16.2和適配16.2的版本。現有的Hook文檔也忽略了怎麼替代 componentWillReceiveProps 。其實這個生命周期的替代方式最為簡單,因為像 useEffect 、 useCallback 、 useMemo 等hook都可以指定依賴,當依賴變化后,回調函數會重新執行,或者返回一個根據依賴產生的新的函數,或者返回一個根據依賴產生的新的值。

對於 shouldComponentUpdate 來說,它和 componentWillReceiveProps 的替換方式其實差不多。說實話,筆者在項目中,至少是在目前跑在PC瀏覽器的項目中,不太經常使用這個生命周期。因為在目前的業務中,從redux導致的props更新基本都有數據變化進而導致有視圖更新的需要,可能從觸發父到子的prop更新的時候,會出現不太必要的沖渲染需要,這個時候可能需要這個生命周期對當前和歷史狀態進行判斷。也就是說,如果對於某個組件來說,差不多每次的props變化大概率可能是值真的變了,其實做比較是無意義的,因為比較也需要耗時,特別是數據量較大的情況。最後耗時去比較了,結果還是數據發生了變化,需要衝渲染,那麼這是很操蛋的。所有說不能濫用 shouldComponentUpdate ,真的要看業務情況而定,在PC上多幾次小範圍的無意義的重渲染對性能影響不是很大,但在移動端的影響就很大,所以得看時機情況來決定。

Hook帶來的改變,最重要的應該是在組織一個組件代碼的時候,在思維方式上的變化,這也是官方文章中有提到的:”忘記你已經學會的東西”,所以我們在熟悉Hook以後,在書寫組件邏輯的時候應該不要先考慮生命周期是怎麼實現這個業務的,再轉成Hook的實現,這樣一來,一是還停留在生命周期的方式上,二是即便實現了業務功能,可能也不是很Hook的最優方式。所以,是時候用Hook的方式來思考組件的設計了。

 

三、不要忘記依賴、不要打亂Hook的順序

先說Hook的順序,在很多文章中,都有介紹Hook的基本實現或模擬實現原理,筆者這裏不再多講,有興趣可以自行查看。總結來說就是,Hook實現的時候依賴於調用索引,當某個Hook在某一次渲染時因條件不滿足而未能被調用,就會造成調用索引的錯位,進而導致結果出錯。這是和Hook的實現方式有關的原因,只要記住Hook不能書寫在 if 等條件判斷語句內部即可。

對於某個hook的依賴來說,一定要記住寫,因為函數式組件是沒有 componentWillReceive 、 shouldComponentUpdate 生命周期的。任何在重渲染時,一個函數是否需要重新創建、一個值是否需要重新計算,都和依賴有關係,如果依賴變了,就需要計算,沒變就不需要計算,以節省重渲染的成本。這裏特別需要注意的是函數依賴,因為函數內部可能會使用到 state 和 props 。比如,當你在 useEffect 內部引用了某些 state 和 props ,你可能會很容易的查看到,但是不太容易查看到其內部調用的其他函數是否也用到了 state 和 props 。所以函數的依賴一定不要忘記寫。當然官方的CRA工具已經集成了ESlint配置,來幫我們檢測某個hook是否存在有遺漏的依賴沒有寫上。PS. 這裏我也推薦大家使用CRA進行項目初始化,並eject出配置文件,這樣可以按照我們的業務要求自定義修改配置,然後將一些框架代碼通過yeoman打包成generator,這樣我們就有了自己的種子項目生成器,當開新項目的時候,可以進行快速的初始化。

 

四、Cpature Value特性

捕獲值的這個特性並非函數式組件特有,它是函數特有的一種特性,函數的每一次調用,會產生一個屬於那一次調用的作用域,不同的作用域之前不受影響。筆者看過的有關Hook的文檔中,大多都引述過這個經典的例子:

function App (){
    const [count, setCount] = useState(0);
    
    function increateCount (){
        setCount(count + 1);
    }
    
    function showCount (){
        setTimeout(() => console.log(`你點擊了${count}次`), 3000);
    }
    
    return (
        <div>
            <p>點擊了{count}次</p>
            <button onClick={increateCount}>增加點擊次數</button>
            <button onClick={showCount}>显示點擊次數</button>
        </div>
    );
}

當我們點擊了一次”增加點擊次數”按鈕后,再點擊”显示點擊次數”按鈕,在大約3s后,我們可以看到點擊次數會在控制台輸上出來,在這之前我們再次點擊”增加點擊次數”按鈕。3s后,我們看到控制台上輸出的是1,而我們期望的是2。當你第一次接觸Hook的時候看到這個結果,你一定會大吃一驚,WTF?

可以驚,但不要慌,聽我細細道來:

1. 當App函數組件初次渲染完后,生成了第一個scope。在這個scope中, count 的值為0。

2. 我們第一次點擊”增加點擊次數”按鈕的時候,調用了 setCount 方法,並將 count 的值加1,觸發了重渲染,App組件函數因重渲染的需要而被重新調用,生成了第二個scope。在這個scope中,count為1。頁面也更新到最新的狀態,显示”點擊了1次”。

3. 緊接着我們點擊了”显示點擊次數”按鈕,將調用 showCount 方法,延遲3s后显示 count 的值。請注意這裏,我們這次操作是在第二次渲染生成的這個scope(第二個scope)中進行的,而在這個scope中, count 的值為1。

4. 在3s的異步宏任務還未被推進主線程執行之前,我們又再次點擊了”增加點擊次數”按鈕,再次調用了 setCount 方法,並加 count 的值再次加1,又觸發了重渲染,App組件函數因重渲染的需要而被重新調用,生成了第三個scope。在這個scope中,count為2。頁面也更新到最新的狀態,显示”點擊了2次”。

5. 3s到了以後,主線程也出於空閑狀態,之前壓入異步隊列的宏任務被推入主線程中執行,重要的地方來了,這個異步任務所處的作用域是屬於第二個scope,也就是說它會使用那一次渲染scope的 count 值,也就是1。而不是和界面最新的渲染結果2一樣。

當你使用類組件來實現這個小功能並進行相同操作的時候,在控制台得到的結果都不同,但是在界面上最終的結果是一致的。在類組件中,我們在是生命周期方法 componentDidMount 、 componentDidUpdate 通過 this.state 去獲取狀態,得到的一定是其最新的值。這就是最大的不同之處,也是讓初學者很困惑,很容易踩入坑中的地方,當然這個坑並不是說函數式組件和Hook設計上的問題,而是我們對其的不了解,進而導致使用上的錯誤和對結果的誤判,進而導致代碼出現BUG。

Capture Value這個特性在Hook的編碼中一定要記住,並且理解。

如果說想要跳出每個重渲染產生的scope會固化自己的狀態和值的特性,可以使用Hook API提供的 useRef hook,讓所有的渲染scope中的某個狀態,都指向一個統一的值的一個Key(API中採用current)。這個對象是引用傳遞的,ref的值記錄在這個Key中,我們並不直接改變這個對象本身,而是通過修改其的一個Key來修記錄的值。讓每次重渲染生成的scope都保持對同一個對象的引用,來跳出Cpature Value帶來的限制。

 

五、Hook的優勢

在Hook的官方文檔和一些文章中也提到了類組件的一些不好的地方,比如:HOC的多層嵌套,HOC和Render Props也不是太理想的復用代碼邏輯,有關狀態管理的邏輯代碼很難在組件之間復用、一個業務邏輯的實現代碼被放到了不同的生命周期內、ES2015與類有關語法和this指向等困擾初級開發者的問題等都有提到。還有像上一段落中提到的一些問題一樣。這些都是需要改革和推動的地方。

這裏筆者對HOC的多層嵌套確實覺得很噁心,因為筆者之前的項目就是這樣的,一旦進入開發者工具的React Dev Tool的Tab,犹如地獄般的connect、asyncLoad就出現了,你會發現每個和Redux有關的組件都有一個connect,做了代碼分割以後,異步加載的組件都有一個asyncLoad(雖然後面可以用原生的 lazy 和 suspense 替代),很多因使用HOC而帶來的負面影響,對強迫症患者來說這不可接受,只能不看了之。

而對於類組件生命周期的開發方式來說,一個業務邏輯的實現,需要多個生命周期的配合,也就是邏輯代碼會被放到多個生命周期內部,在一個組件比較稍微龐大和複雜以後,維護起來較為困難,有些時候可能會忘記修改某個地方,而採用Hook的方式來實現就比較好,可以完全封裝在一個自定hook內部,需要的組件引入這個hook即可,還可以做到邏輯的復用。比如這個簡單的需求:在頁面渲染完成后監聽一個瀏覽器網絡變化的事件,並給出對應提示,在組件卸載后,我們再移除這個監聽,通常使用生命周期的實現方式為:

class App (){
    browserOnline () {
        notify('瀏覽器網絡已恢復正常!');  
    }   

    browserOffline () {
        notify('瀏覽器發生網絡異常!');  
    }  

    componentDidMount (){
        window.addEventListener('online', this.browserOnline);
        window.addEventListener('offline', this.browserOffline);
    }  

    componentWillUnmount (){
        window.removeEventListener('online', this.browserOnline);
        window.removeEventListener('offline', this.browserOffline);
    }
}

使用Hook方式實現:

function useNetworkNotification (){
    const browserOnline = () => notify('瀏覽器網絡已恢復正常!');

    const browserOffline = () => notify('瀏覽器發生網絡異常!');

    useEffect(() => {
        window.addEventListener('online', browserOnline);
        window.addEventListener('offline', browserOffline);

        return () => {
            window.removeEventListener('online', browserOnline);
            window.removeEventListener('offline', browserOffline);
        };
    }, []);
}
function App (){
    useNetworkNotification();
}    

function AnotherComp (){
    useNetworkNotification();
}

所以,採用Hook實現的代碼不僅管理起來方便(無需將相關的代碼散布到不同的生命周期方法內),可以封裝成自定義的hook,便於邏輯的在不同組件間復用,組件在使用的時候也不需要關注其內部的實現方式。這僅僅是實現了一個很簡單功能的例子,如果項目變得更加複雜和難以維護,通過自定義Hook的方式來抽象邏輯有助於代碼的組織質量。

 

六、為啥會推動Hook

筆者認為上個段落中提到的函數式組件配合Hook相較於類組件配合生命周期方法是存在有一定優勢的。再者,React團隊最開始發布Hook的時候,其實是頂着很大的壓力的,因為這對於開發者來說實在就是以前的白學了,除了底層某些思想不變外,上層API全部變完。筆者最開始了解Hook后,最直接感受就是這東西是不是在給後面的Async Render填坑用的,為啥會這麼說呢?因為React的這種更新機制就是全部樹做Diff然後更新patch。而Vue是依賴收集方式的,數據變化后,哪些地方需要更新是明確的,所以更新是精準的。React的這種設計機制,就導致更新的成本很高,即便有虛擬樹,但是一旦應用很龐大以後,遍歷新舊虛擬樹做Diff也是很耗時的,並且沒有Async Render前,一旦開啟協調,就只能一條路走到底,代碼又不能控制JS引擎的函數調用棧,在主線程長時間運行腳本又不歸還控制權,會阻塞線程造成界面友好度下降,特別是當應用運行在移動端設備等性能不太強的計算機上時效果特別顯著。而基於Fiber的鏈表式樹結構可以模擬出函數調用棧,並能夠由代碼控制工作的開始和暫停,可以有效解決上述問題,但它會破壞原本完整的生命周期方式,因為一個協調的任務,可能會放在不同的線程空閑時間內去完成,進而導致一個生命周期可能會被調用多次,導致實際運行的結果並不像代碼書寫的那樣,這也是在16.3及以後版本將某些生命周期重命名為unsafe的原因。生命周期基本廢掉了,雖然後來引入了一些靜態方法用來解決一些問題,但存在感太低了,基本都屬於過度階段的產物。生命周期廢了,就需要有東西來替代,並支持Async Render的實現,Hook這種模式就是一個不錯的選擇。當然這可能並不全面,或者說的不絕對正確,但筆者認為是有這個原因的。

 

七、單元測試

筆者目前的項目對穩定性要求高,屬於LTS類型,不像創業型的互聯網項目,可能上線幾個月就下了,所以UT是必須的。筆者給新項目的模塊寫單元測試的時候,比較完好的支持Hook的Enzyme3.10版本在8天前才發布:(。從目前測試的體驗來看,相對於類組件時代確實有進步。在類組件時代,除了生命周期外,其他的一切基本都靠HOC來完成,這就造成了我們在測試的時候,必須套上HOC,而當測試組件業務邏輯的時候,又必須扒開之前套上的HOC,找到裏面的真實組件,再進行各種模擬和打樁操作。而函數式組件是沒有這個問題的,有Hook加持后,一切都是扁平化的,總之就是比之前好測了。有一點稍微麻煩點的就是:

1. 涉及到會觸發重渲染,會執行useEffect 和 useState 的操作,需要放入 react-dom/test-utils 的act 方法內,並且還需要注意源代碼是同步還是異步執行,並且在 act 方法執行后,需要執行wrapper的 update 來更新wrapper。遇到這類問題不難解決,到React、Enzyme的Github上搜對應issue即可。

2. 測試中,Capture Value的特性也會存在,所以有些之前緩存的東西,並不是最新的:(。

當然類組件時代也有好處,就是能夠訪問instance,但對於函數組件來說,無法從函數外面訪問函數作用域內的東西。

 

八、總結

就像官方團隊的文章中寫道的一樣:“如果你太不能夠接受Hook,我們還是能夠理解的,但請你至少不要去噴它,可以適當宣傳一下。”。我們還是可以大膽嘗試一下Hook的,至少現在2019年年中的時候,因為在這個時間點,一切有關Hook的支持和文檔應該都比去年年底甚至是年初的時候更加完善了,雖然可能還不是太完全,但至少官方還在繼續摸索,社區也很活躍,造輪子的人也很多。之前也有消息說Vue3.0大版本也會出Hook,哈哈,又是一片腥風血雨。總之,風口來了,能折騰的、喜歡折騰的就跟着風吹唄。入門簡單,但完全、徹底地掌握和熟練運用,還是需要時間的。

 

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[WPF自定義控件庫]使用TextBlockHighlightSource強化高亮的功能,以及使用TypeConverter簡化調用

1. 強化高亮的功能

上一篇文章介紹了使用附加屬性實現TextBlock的高亮功能,但也留下了問題:不能定義高亮(或者低亮)的顏色。為了解決這個問題,我創建了TextBlockHighlightSource這個類,比單純的字符串存儲更多的信息,這個類的定義如下:

相應地,附加屬性的類型也改變為這個類,並且屬性值改變事件改成這樣:

private static void OnHighlightTextChanged(DependencyObject obj, DependencyPropertyChangedEventArgs args)
{
    var oldValue = (TextBlockHighlightSource)args.OldValue;
    var newValue = (TextBlockHighlightSource)args.NewValue;
    if (oldValue == newValue)
        return;

    void OnPropertyChanged(object sender,EventArgs e)
    {
        if (obj is TextBlock target)
        {
            MarkHighlight(target, newValue);
        }
    };

    if(oldValue!=null)
        newValue.PropertyChanged -= OnPropertyChanged;

    if (newValue != null)
        newValue.PropertyChanged += OnPropertyChanged;

    OnPropertyChanged(null, null);
}

MarkHighlight的關鍵代碼修改為這樣:

if (highlightSource.LowlightForeground != null)
    run.Foreground = highlightSource.LowlightForeground;

if (highlightSource.HighlightForeground != null)
    run.Foreground = highlightSource.HighlightForeground;

if (highlightSource.HighlightBackground != null)
    run.Background = highlightSource.HighlightBackground;

使用起來就是這樣:

<TextBlock Text="Git hub"
           TextWrapping="Wrap">
    <kino:TextBlockService.HighlightText>
        <kino:TextBlockHighlightSource Text="hub"
                                       LowlightForeground="Black"
                                       HighlightBackground="#FFF37D33" />
    </kino:TextBlockService.HighlightText>
</TextBlock>

2. 使用TypeConverter簡化調用

TextBlockHighlightSource提供了很多功能,但和直接使用字符串比起來,創建一個TextBlockHighlightSource要複雜多。為了可以簡化調用可以使用自定義的TypeConverter

首先來了解一下TypeConverter的概念。XAML本質上是XML,其中的屬性內容全部都是字符串。如果對應屬性的類型是XAML內置類型(即Boolea,Char,String,Decimal,Single,Double,Int16,Int32,Int64,TimeSpan,Uri,Byte,Array等類型),XAML解析器直接將字符串轉換成對應值賦給屬性;對於其它類型,XAML解析器需做更多工作。

<Grid.RowDefinitions>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="*"/>
</Grid.RowDefinitions>

如上面這段XAML中的”Auto”和”*”,XAML解析器將其分別解析成GridLength.Auto和new GridLength(1, GridUnitType.Star)再賦值給Height,它相當於這段代碼:

grid.RowDefinitions.Add(new RowDefinition { Height = GridLength.Auto });
grid.RowDefinitions.Add(new RowDefinition { Height = new GridLength(1, GridUnitType.Star) });

為了完成這個工作,XAML解析器需要TypeConverter的協助。XAML解析器通過兩個步驟查找TypeConverter:
1. 檢查屬性聲明上的TypeConverterAttribute。
2. 如果屬性聲明中沒有TypeConverterAttribute,檢查類型聲明中的TypeConverterAttribute。

屬性聲明上TypeConverterAttribute的優先級高於類型聲明。如果以上兩步都找不到類型對應的TypeConverterAttribute,XAML解析器將會報錯:屬性”*”的值無效。找到TypeConverterAttribute指定的TypeConverter后,XAML解析器調用它的object ConvertFromString(string text)函數將字符串轉換成屬性的值。

WPF內置的TypeConverter十分十分多,但有時還是需要自定義TypeConverter,自定義TypeConverter的基本步驟如下:

  • 創建一個繼承自TypeConverter的類;
  • 重寫virtual bool CanConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, Type sourceType);
  • 重寫virtual bool CanConvertTo(ITypeDescriptorContext context, Type destinationType);
  • 重寫virtual object ConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, CultureInfo culture, object value);
  • 重寫virtual object ConvertTo(ITypeDescriptorContext context, CultureInfo culture, object value, Type destinationType);
  • 使用TypeConverterAttribute 指示XAML解析器可用的TypeConverter;

到這裏我想TypeConverter的概念已經介紹得夠詳細了。回到本來話題,要簡化TextBlockHighlightSource的調用我創建了TextBlockHighlightSourceConverter這個類,它繼承自TypeConverter,裏面的關鍵代碼如下:

public override bool CanConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, Type sourceType)
{
    if (sourceType == typeof(string))
    {
        return true;
    }

    return base.CanConvertFrom(context, sourceType);
}

public override object ConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, CultureInfo culture, object value)
{
    switch (value)
    {
        case null:
            throw GetConvertFromException(null);
        case string source:
            return new TextBlockHighlightSource { Text = value.ToString() };
    }

    return base.ConvertFrom(context, culture, value);
}

然後在TextBlockHighlightSource上使用TypeConverterAttribute:

[TypeConverter(typeof(TextBlockHighlightSourceConverter))]
public class TextBlockHighlightSource : FrameworkElement

這樣在XAML中TextBlockHighlightSource的調用方式就可以和使用字符串一樣簡單了。

<TextBlock Text="Github"
           kino:TextBlockService.HighlightText="hub" />

3. 使用Style

有沒有發現TextBlockHighlightSource繼承自FrameworkElement?這種奇特的寫法是為了讓TextBlockHighlightSource可以使用全局的Style。畢竟要在應用程序里統一Highlight的顏色還是全局樣式最好使,但作為附加屬性,TextBlockHighlightSource並不是VisualTree的一部分,它拿不到VisualTree上的Resources。最簡單的解決方案是讓TextBlockHighlightSource繼承自FrameworkElement,把它放到VisualTree里,用法如下:

<StackPanel>
    <FrameworkElement.Resources>
        <Style TargetType="kino:TextBlockHighlightSource">
            <Setter Property="LowlightForeground" Value="Blue"/>
        </Style>
    </FrameworkElement.Resources>
    <TextBox x:Name="FilterElement3"/>
    <kino:TextBlockHighlightSource Text="{Binding ElementName=FilterElement3,Path=Text}" 
                                   HighlightForeground="DarkBlue"
                                   HighlightBackground="Yellow"
                                   x:Name="TextBlockHighlightSource2"/>
    <TextBlock Text="A very powerful projector with special features for Internet usability, USB" 
               kino:TextBlockService.HighlightText="{Binding ElementName=TextBlockHighlightSource2}"
               TextWrapping="Wrap"/>
</StackPanel>

也許你會覺得這種寫法有些奇怪,畢竟我也覺得在View上放一個隱藏的元素真的很怪。其實在一萬二千年前微軟就已經有這種寫法,在DomainDataSource的文檔里就有用到:

<Grid x:Name="LayoutRoot" Background="White">  
    <Grid.RowDefinitions>
        <RowDefinition Height="25" />
        <RowDefinition Height="Auto" />
    </Grid.RowDefinitions>
    <riaControls:DomainDataSource x:Name="source" QueryName="GetProducts" AutoLoad="true">
        <riaControls:DomainDataSource.DomainContext>
            <domain:ProductDomainContext />
        </riaControls:DomainDataSource.DomainContext>   
        <riaControls:DomainDataSource.FilterDescriptors>
            <riaData:FilterDescriptorCollection LogicalOperator="And">
              <riaData:FilterDescriptor PropertyPath="Color" Operator="IsEqualTo" Value="Blue" />
              <riaData:FilterDescriptor PropertyPath="ListPrice" Operator="IsLessThanOrEqualTo">
                  <riaControls:ControlParameter 
                      ControlName="MaxPrice" 
                      PropertyName="SelectedItem.Content" 
                      RefreshEventName="SelectionChanged" />
              </riaData:FilterDescriptor>
            </riaData:FilterDescriptorCollection>
        </riaControls:DomainDataSource.FilterDescriptors>
    </riaControls:DomainDataSource>
    <ComboBox x:Name="MaxPrice" Grid.Row="0" Width="60" SelectedIndex="0">
        <ComboBoxItem Content="100" />
        <ComboBoxItem Content="500" />
        <ComboBoxItem Content="1000" />
    </ComboBox>
    <data:DataGrid Grid.Row="1" ItemsSource="{Binding Data, ElementName=source}" />
</Grid>

把DataSource放到View上這種做法可能是WinForm的祖傳家訓,結構可恥但有用。

4. 結語

寫這篇博客的時候我才發覺這個附加屬性還叫HighlightText好像不太好,但也懶得改了。

這篇文章介紹了使用TypeConverter簡化調用,以及繼承自FrameworkElement以便使用Style。

5. 參考

TypeConverter 類
TypeConverters 和 XAML
Type Converters for XAML Overview
TypeConverterAttribute Class
如何:實現類型轉換器

6. 源碼

TextBlock at master · DinoChan_Kino.Toolkit.Wpf

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Spring IoC容器與應用上下文的設計與實現

一、前言

  寫這篇博文的主要目的如下:

  • 通過相關類和接口分析IoC容器到底長什麼樣。
  • 闡述筆者對Spring上下文和容器的理解。
  • 介紹重要的類輔助理解SpringBoot的啟動流程。

 

二、Spring IoC容器的設計

  看看下面這張圖(摘自《Spring技術內幕》),IoC容器的設計分為兩條線,

  1.   BeanFactory ==> HierarchicalBeanFactory ==>ConfigurableBeanFactory ,這條線可以理解成IoC容器的設計路線。
  2.   BeanFactory ==> ListableBeanFactory ==> ApplicationContext ==> ConfigurableApplicationContext ,這條可以成為Spring應用上下文的設計路線。

  為什麼這樣要分兩條線呢,主要是將容器和上下文區分開來。因為在在Spring項目中,上下文對容器不僅是擴展的關係,更重要的是持有的關係,上下文是以屬性的形式持有了容器,開發者可以通過上下文對象獲取到容器。筆者十分傾向於將二者分開來理解。當然也可以將應用上下文理解成容器的高級表現形式。

 

2.1,IoC容器的設計線路

  BeanFactory定義了IoC容器的基本規範,包括getBean()按類型和按名稱的獲取Bean的方法。

   

  HierarchicalBeanFactory 在BeanFactory的基礎上增加了getParentBeanFactory()方法,使BeanFactory具備了雙親IoC容器管理的功能。

  ConfigurableBeanFactory接口提供了配置BeanFactory的各種方法。比如setParentBeanFactory()方法,配置上面提到的雙親IoC容器,addBeanPostProcessor()方法,配置Bean後置處理器等。

  到這裏先埋個包袱:到ConfigurableBeanFactory接口為止,IoC容器還沒有具備作為“容器”最基本的功能,那就是能裝東西。

 

2.2、應用上下文設計路線

  上面說了應用上下文是IoC容器的高級表現形式,ListableBeanFactory具備了操作BeanDefinition 的能力,比如getBeanDefinitionCount()方法,可以獲取Bean的總數等。

  ApplicationContext 類那就厲害了,如下代碼所示,實現了一大堆接口

1 public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
2         MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver
  • MessageSource,支持不同的信息源。具備支持國際化的實現,為開發多語言版本的應用提供服務。
  • ResourcePatternResolver,訪問數據源。具備了從不同地方得到Bean定義資源的能力,比如:xml,java config,註解等等。
  • ApplicationEventPublisher,發布事件。使應用上下文具備了事件機制。事件機製為Bean聲明周期的管理提供了便利。

  WebApplicationContext擴展了對web應用的支持。

  ConfigurableApplicationContext就更重要了,看過Spring源碼的都知道一個重要的方法叫refresh,沒錯就是在這個接口中定義的。最重要的是擴展了配置上下文的功能,和控制上下文生命周期的能力等等。

 

三、IoC容器的具體實現類 DefaultListableBeanFactory(重點)

  首先證明一點,為什麼說DefaultListableBeanFactory類是具體的實現類呢?

  隨便啟動一個SpringBoot項目找到第25行代碼(在SpringBoot的啟動流程系列博文中有介紹)

 1 public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
 2     //記錄程序運行時間
 3     StopWatch stopWatch = new StopWatch();
 4     stopWatch.start();
 5     // ConfigurableApplicationContext Spring 的上下文
 6     ConfigurableApplicationContext context = null;
 7     Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
 8     configureHeadlessProperty();
 9     //從META-INF/spring.factories中獲取監聽器
10     //1、獲取並啟動監聽器
11     SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
12     listeners.starting();
13     try {
14         ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
15                 args);
16         //2、構造容器環境
17         ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
18         //處理需要忽略的Bean
19         configureIgnoreBeanInfo(environment);
20         //打印banner
21         Banner printedBanner = printBanner(environment);
22         ///3、初始化容器
23         context = createApplicationContext();
24         //實例化SpringBootExceptionReporter.class,用來支持報告關於啟動的錯誤
25         exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
26                 SpringBootExceptionReporter.class,
27                 new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);
28         //4、刷新容器前的準備階段
29         prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
30         //5、刷新容器
31         refreshContext(context);
32         //刷新容器后的擴展接口
33         afterRefresh(context, applicationArguments);
34         stopWatch.stop();
35         if (this.logStartupInfo) {
36             new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
37                     .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
38         }
39         listeners.started(context);
40         callRunners(context, applicationArguments);
41     } catch (Throwable ex) {
42         handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
43         throw new IllegalStateException(ex);
44     }
45 
46     try {
47         listeners.running(context);
48     } catch (Throwable ex) {
49         handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
50         throw new IllegalStateException(ex);
51     }
52     return context;
53 }

  debug

  如2標註點所示IoC容器的真實面孔就是這個DefaultListableBeanFactory類了。當然他還有一個子類XmlBeanFactory,不過都已經被標註為棄用了(@Deprecated)在《Spring技術內幕》這本書裏面也是着重的講的這個類,可能當時作者是以SpringMVC項目來講解的吧。XmlBeanFactory顧名思義就是提供了對xml配置方式的支持。呃。。。又勾起了用SpringMVC的痛苦回憶。

  言歸正傳,

  如下圖,看看他的繼承關係

   章節二中提到了很多的IoC容器系列,這樣總結一下吧,俗話說一流企業做標準,二流企業做產品,章節二中的那一坨就是IoC容器的實現標準,本章節我們要總結的類DefaultListableBeanFactory就是IoC容器的具體產品。

  看見上圖中那一堆接口和類是不是有點懵,沒關係,咱們慢慢梳理一下。

 

3.1,作為IoC容器的基礎設計路線

  這條線路在上一章節中已經梳理過了。只是多出了ConfigurableListableBeanFactory接口,ConfigurableListableBeanFactory接口主要是增加指定忽略類型和接口等

 

3.2、作為IoC容器的高級設計路線

  這條設計路線乍一看還是挺複雜的,的確是這樣。

  1, BeanFactory ==> AutowireCapableBeanFactory ==> AbstractAutowireCapableBeanFactory ==> DefaultListableBeanFactory 

  在這條線路中,AutowireCapableBeanFactory接口定義了自動注入bean(autowireBean()),創建bean(createBean()),初始化bean(initializeBean())方法等。那麼真正實現這些方法的類便是AbstractAutowireCapableBeanFactory。

  AbstractAutowireCapableBeanFactory抽象類中實現了AutowireCapableBeanFactory接口定義的方法。在此基礎上通過繼承AbstractBeanFactory具備了操作Bean的能力。

  2, SingletonBeanRegistry ==> DefaultSingletonBeanRegistry ==> FactoryBeanRegistrySupport ==> AbstractBeanFactory ==> AutowireCapableBeanFactory ==> DefaultListableBeanFactory 

  這條關係鏈有點長,在這條鏈中我們要關心的是SingletonBeanRegistry接口,顧名思義,這個接口是單例Bean的註冊接口。當然也不止註冊這麼簡單。如下圖中所示,除了註冊單例之外,還定義獲取單例的方法。

  注意:為什麼只有singleton的註冊中心,而沒有prototype類型的Bean的註冊中心呢?因為單例Bean(singleton)是Spring幫我們創建的並維護的,原型Bean(prototype)是每次獲取都會創建出來一個實例。本質是不同的。

  3, AliasRegistry ==> SimpleAliasRegistry ==> DefaultSingletonBeanRegistry ==> FactoryBeanRegistrySupport ==> AbstractBeanFactory ==> AutowireCapableBeanFactory ==> DefaultListableBeanFactory 

   這條路線呢,主要是提供管理別稱的能力。因為不是重點,在此就不詳細分析了。

  4, AliasRegistry ==> BeanDefinitionRegistry ==> DefaultListableBeanFactory 

  BeanDefinitionRegistry接口要重點說一下,該接口是BeanDefinition的註冊中心。使DefaultListableBeanFactory具備操作BeanDefinition的能力。看一下它有什麼方法。

  包括了註冊,刪除,獲取BeanDefinition的方法。當然這隻是個接口,這些方法的具體實現在DefaultListableBeanFactory中。

 

3.3、DefaultListableBeanFactory幾個重要的父類和接口

3.3.1, AbstractBeanFactory 抽象類

  如上圖所示,AbstractBeanFactory中實現了BeanFactory中定義的幾個重要的方法。常用的註解 @Autowired @Resource(name = “xxx”) 大家都知道一個是按類查找,一個是按名獲取。具體實現這兩個註解的方法就是上圖中圈出來的幾個方法。幾個getBean()方法最終都進入了doGetBean()方法。doGetBean()方法是實際獲得Bean的地方,也是觸發依賴注入發生的地方。在SpringBoot啟動流程總會對這個方法進行詳細的介紹。

3.3.2, AbstractAutowireCapableBeanFactory 抽象類

  AbstractBeanFactory中實現了getBean()方法,AbstractAutowireCapableBeanFactory中實現了Bean的創建方法。

  當我們需要定義一個Bean通常會有這樣寫 @Bean(name = “test”, initMethod = “init”, destroyMethod = “destroy”) 。AbstractAutowireCapableBeanFactory中完成了一個Bean從 create(createBean()) ==> createInstance(createBeanInstance()) ==> init(invokeInitMethods()) 的所有工作。所以這個抽象類的作用不言而喻。具體的創建過程,會在SpringBoot的啟動流程中詳細介紹。

3.3.3, DefaultSingletonBeanRegistry 讓IoC容器擁有作為“容器”的能力

  其實我們經常說的Spring 容器,這個容器其實更多的是BeanFactory所代表的意義:Bean生產工廠。是滴,通常我們理解的容器應該是能裝東西的,但是spring 容器不是代表代表水桶一樣的東西,而是像富士康一樣,生產東西的地方。比如我們需要一個Bean,我們只需要告訴spring,spring就會給我們。所以到目前為止我們還沒有看到IoC作為“容器”的能力。以上言論純屬自己理解,不喜勿噴。

  DefaultSingletonBeanRegistry屬性先貼出來

 1 public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
 2     /**
 3      * Cache of singleton objects: bean name --> bean instance
 4      * 緩存 單例對象
 5      */
 6     private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);//好習慣,創建ConcurrentHashMap,指定初始化因子,縱觀Spring源碼,創建HashMap,都有初始化因子。get
 7 
 8     /**
 9      * Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory
10      * 緩存 單例工廠
11      */
12     private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
13 
14     /**
15      * Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance
16      * 緩存 提前暴露的對象
17      */
18     private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
19 
20     /**
21      * Set of registered singletons, containing the bean names in registration order
22      * 已經註冊的單例對象集合,按照註冊順序排序的,並且是不可重複的。
23      */
24     private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<>(256);
25 
26     /**
27      * Names of beans that are currently in creation
28      *
29      */
30     private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
31             Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
32 
33     /**
34      * Names of beans currently excluded from in creation checks
35      */
36     private final Set<String> inCreationCheckExclusions =
37             Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
38 
39     /**
40      * List of suppressed Exceptions, available for associating related causes
41      */
42     @Nullable
43     private Set<Exception> suppressedExceptions;
44 
45     /**
46      * Flag that indicates whether we're currently within destroySingletons
47      */
48     private boolean singletonsCurrentlyInDestruction = false;
49 
50     /**
51      * Disposable bean instances: bean name --> disposable instance
52      * spring是作為一個註冊中心的樣子,在容器shutdown的時候,直接從這裏面找到需要執行destory鈎子的Bean
53      */
54     private final Map<String, Object> disposableBeans = new LinkedHashMap<>();
55 
56     /**
57      * Map between containing bean names: bean name --> Set of bean names that the bean contains
58      * 名稱為name的bean,所持有的beans 的映射關係
59      */
60     private final Map<String, Set<String>> containedBeanMap = new ConcurrentHashMap<>(16);
61 
62     /**
63      * Map between dependent bean names: bean name --> Set of dependent bean names
64      * 名稱為name的bean與其所依賴的bean的映射關係
65      */
66     private final Map<String, Set<String>> dependentBeanMap = new ConcurrentHashMap<>(64);
67 
68     /**
69      * Map between depending bean names: bean name --> Set of bean names for the bean's dependencies
70      */
71     private final Map<String, Set<String>> dependenciesForBeanMap = new ConcurrentHashMap<>(64);
72 }

 

  屬性singletonObjects ,沒錯,就是這個東東,最終存儲單例(singleton)Bean的地方,在SpringBoot啟動流程中,會詳細介紹存取的過程。上面說了原型(prototype)Bean是不需要緩存的,不解釋了。到這裏我們初步看到了IoC作為“容器”該有的樣子。

  DefaultSingletonBeanRegistry上面提到的SingletonBeanRegistry接口的相關方法,並且增加了很多對單例的操作的方法。

3.3.4, DefaultListableBeanFactory (重點)

  上面我們從IoC容器的宏觀設計角度闡述了DefaultListableBeanFactory作為IoC容器的具體實現的設計思想。在這裏來分析一下這個類本身的設計。

  首先看看該類的屬性

 1 public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory
 2         implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable {
 3     /**
 4      * Map from serialized id to factory instance
 5      * 緩存 序列化ID到 DefaultListableBeanFactory 實例的映射
 6      */
 7     private static final Map<String, Reference<DefaultListableBeanFactory>> serializableFactories =
 8             new ConcurrentHashMap<>(8);
 9 
10     /**
11      * Optional id for this factory, for serialization purposes
12      */
13     @Nullable
14     private String serializationId;
15 
16     /**
17      * Whether to allow re-registration of a different definition with the same name
18      */
19     private boolean allowBeanDefinitionOverriding = true;
20 
21     /**
22      * Whether to allow eager class loading even for lazy-init beans
23      */
24     private boolean allowEagerClassLoading = true;
25 
26     /**
27      * Optional OrderComparator for dependency Lists and arrays
28      */
29     @Nullable
30     private Comparator<Object> dependencyComparator;
31 
32     /**
33      * Resolver to use for checking if a bean definition is an autowire candidate
34      * 被用來解決去校驗一個BeanDefinition是不是自動裝載的候選人
35      */
36     private AutowireCandidateResolver autowireCandidateResolver = new SimpleAutowireCandidateResolver();
37 
38     /**
39      * Map from dependency type to corresponding autowired value
40      * 緩存 類型對應的自動裝載的Bean
41      */
42     private final Map<Class<?>, Object> resolvableDependencies = new ConcurrentHashMap<>(16);
43 
44     /**
45      * Map of bean definition objects, keyed by bean name
46      * 緩存 beanName到BeanDefinition的映射關係
47      */
48     private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);
49 
50     /**
51      * Map of singleton and non-singleton bean names, keyed by dependency type
52      * 緩存 類型 和 beanName的映射關係
53      */
54     private final Map<Class<?>, String[]> allBeanNamesByType = new ConcurrentHashMap<>(64);
55 
56     /**
57      * Map of singleton-only bean names, keyed by dependency type
58      * 緩存 類型 和 單例Bean names的映射
59      */
60     private final Map<Class<?>, String[]> singletonBeanNamesByType = new ConcurrentHashMap<>(64);
61 
62     /**
63      * List of bean definition names, in registration order
64      * 緩存 beanDefinition name的list
65      */
66     private volatile List<String> beanDefinitionNames = new ArrayList<>(256);
67 
68     /**
69      * List of names of manually registered singletons, in registration order
70      */
71     private volatile Set<String> manualSingletonNames = new LinkedHashSet<>(16);
72 
73     /**
74      * Cached array of bean definition names in case of frozen configuration
75      */
76     @Nullable
77     private volatile String[] frozenBeanDefinitionNames;
78 
79     /**
80      * Whether bean definition metadata may be cached for all beans
81      */
82     private volatile boolean configurationFrozen = false;
83 }

  在Spring中,實際上是把DefaultListableBeanFactory作為一個默認的功能完整的IoC容器來使用。 DefaultListableBeanFactory作為一個功能完整的容器具備了除以上父類所具有功能外,還加入了對BeanDefinition的管理和維護。從上面的代碼可以看到一個重要的屬性:beanDefinitionMap。beanDefinitionMap緩存了Bean name到 BeanDefinition的映射。到這裡是不是發現了IoC容器另外一個作為“容器”的能力。在我的理解範圍內,IoC容器作為“容器”真正裝的兩個最總要的能力算是總結完了,一個是裝單例(Singleton)Bean,一個是裝BeanDefinition。

 

3.3.5, BeanDefinition 

  Spring通過定義BeanDefinition來管理基於Spring的應用中的各種對象以及他們之間的相互依賴關係。BeanDefinition抽象了我們對Bean的定義,是讓容器起作用的主要數據類型。我么都知道在計算機世界里,所有的功能都是建立在通過數據對現實進行抽象的基礎上的。IoC容器是用來管理對象依賴關係的,對IoC容器來說,BeanDefinition就是對依賴反轉模式中管理的對象依賴關係的數據抽象,也是容器實現依賴反轉功能的核心數據結構,依賴反轉功能都是圍繞對這個BeanDefinition的處理來完成的。這些BeanDefinition就像是容器里裝的水,有了這些基本數據,容器才能發揮作用。簡單一句話來說,BeanDefinition就是Bean的元數據,BeanDefinition存放了對Bean的基本描述,包括Bean擁有什麼屬性,方法,Bean的位置等等Bean的各種信息。IoC容器可以通過BeanDefinition生成Bean。

  BeanDefinition究竟長什麼樣呢?

  在同第三章debug的地方一樣,點開beanFactory,然後查看beanDefinitionMap屬性。

  OK,BeanDefinition就是長這樣了。具體怎麼通過它生成Bean,在SpringBoot啟動流程中會詳細介紹。

 

四、SpringBoot web工程中的上下文 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext

  在SpringBoot工程中,應用類型分為三種,如下代碼所示。

 1 public enum WebApplicationType {
 2     /**
 3      * 應用程序不是web應用,也不應該用web服務器去啟動
 4      */
 5     NONE,
 6     /**
 7      * 應用程序應作為基於servlet的web應用程序運行,並應啟動嵌入式servlet web(tomcat)服務器。
 8      */
 9     SERVLET,
10     /**
11      * 應用程序應作為 reactive web應用程序運行,並應啟動嵌入式 reactive web服務器。
12      */
13     REACTIVE
14 }

  對應三種應用類型,SpringBoot項目有三種對應的應用上下文,我們以web工程為例,即其上下文為AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext

 1 public static final String DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot."
 2         + "web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext";
 3 public static final String DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework."
 4         + "boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext";
 5 public static final String DEFAULT_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.context."
 6         + "annotation.AnnotationConfigApplicationContext";
 7         
 8 protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
 9     Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
10     if (contextClass == null) {
11         try {
12             switch (this.webApplicationType) {
13                 case SERVLET:
14                     contextClass = Class.forName(DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS);
15                     break;
16                 case REACTIVE:
17                     contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
18                     break;
19                 default:
20                     contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
21             }
22         } catch (ClassNotFoundException ex) {
23             throw new IllegalStateException(
24                     "Unable create a default ApplicationContext, "
25                             + "please specify an ApplicationContextClass",
26                     ex);
27         }
28     }
29     return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
30 }

  我們先看一下AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext的設計。 

   在2.2中已經介紹了ApplicationContext的設計

  關於AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext詳細的設計路線在這裏就不像DefaultListableBeanFactory容器那麼詳細的去講解了。在第二章說過,應用上下文可以理解成IoC容器的高級表現形式,拿上圖和DefaultListableBeanFactory的繼承關係圖,不難發現,應用上下文確實是在IoC容器的基礎上豐富了一些高級功能。在第二章中,我們還說過應用上下文對IoC容器是持有的關係。繼續看第二章debug的截圖,context就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext的神秘面孔,他的一個屬性beanFactory就是IoC容器(DefaultListableBeanFactory)。所以他們之間是持有,和擴展的關係。

  接下來看GenericApplicationContext類

1 public class GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext implements BeanDefinitionRegistry {
2     private final DefaultListableBeanFactory beanFactory;
3     ...
4 }

   第一行赫然定義了beanFactory屬性,正是DefaultListableBeanFactory對象。

  關於上下文還有另外一個最重要的方法refresh,上文中說道該方法是在ConfigurableApplicationContext接口中定義的,那麼在哪實現的該方法呢?

  看AbstractApplicationContext類。

 1 @Override
 2 public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
 3     synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
 4         // Prepare this context for refreshing.
 5         //刷新上下文環境
 6         prepareRefresh();
 7 
 8         // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
 9         //這裡是在子類中啟動 refreshBeanFactory() 的地方
10         ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
11 
12         // Prepare the bean factory for use in this context.
13         //準備bean工廠,以便在此上下文中使用
14         prepareBeanFactory(beanFactory);
15 
16         try {
17             // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
18             //設置 beanFactory 的後置處理
19             postProcessBeanFactory(beanFactory);
20 
21             // Invoke factory processors registered as beans in the context.
22             //調用 BeanFactory 的后處理器,這些處理器是在Bean 定義中向容器註冊的
23             invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
24 
25             // Register bean processors that intercept bean creation.
26             //註冊Bean的后處理器,在Bean創建過程中調用
27             registerBeanPostProcessors(beanFactory);
28 
29             // Initialize message source for this context.
30             //對上下文中的消息源進行初始化
31             initMessageSource();
32 
33             // Initialize event multicaster for this context.
34             //初始化上下文中的事件機制
35             initApplicationEventMulticaster();
36 
37             // Initialize other special beans in specific context subclasses.
38             //初始化其他特殊的Bean
39             onRefresh();
40 
41             // Check for listener beans and register them.
42             //檢查監聽Bean並且將這些監聽Bean向容器註冊
43             registerListeners();
44 
45             // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
46             //實例化所有的(non-lazy-init)單件
47             finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
48 
49             // Last step: publish corresponding event.
50             //發布容器事件,結束Refresh過程
51             finishRefresh();
52         } catch (BeansException ex) {
53             if (logger.isWarnEnabled()) {
54                 logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
55                         "cancelling refresh attempt: " + ex);
56             }
57 
58             // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
59             destroyBeans();
60 
61             // Reset 'active' flag.
62             cancelRefresh(ex);
63 
64             // Propagate exception to caller.
65             throw ex;
66         } finally {
67             // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
68             // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
69             resetCommonCaches();
70         }
71     }
72 }

   OK,應用上下文就介紹到這裏。

 

 五、IoC容器的初始化過程

   在這裏我們先口述一下IoC容器的初始化過程吧,源碼分析,請移步SpringBoot啟動流程分析。

  簡單來說IoC容器的初始化過程是由前面介紹的refresh()方法啟動的,這個方法標志著IoC容器的正式啟動。具體來說,這個啟動包括三個過程

1 BeanDefinition的Resource定位
2 BeanDefinition的載入
3 向IoC容器註冊BeanDefinition

 

   1、第一個過程:Resource定位

  這個定位指的是BeanDefinition的資源定位,它由ResourceLoader通過統一的Resource接口完成,這個Resource對各種形式的BeanDefinition的使用都提供了統一接口。對於這些BeanDefinition的存在形式,可以是通過像SpringMVC中的xml定義的Bean,也可以是像在類路徑中的Bean定義信息,比如使用@Component等註解定義的。這個過程類似於容器尋找數據的過程,就像用水桶裝水先要把水找到一樣。

  結合SpringBoot說一下這個過程,對於SpringBoot,我們都知道他的包掃描是從主類所在的包開始掃描的,那這個定位的過程在SpringBoot中具體是這樣的,在refresh容器之前(prepareContext()方法中),會先將主類解析成BeanDefinition,然後在refresh方法中並且是掃描Bean之前,解析主類的BeanDefinition獲取basePackage的路徑。這樣就完成了定位的過程。(先不討論SpringBoot中指定掃描包路徑和自動裝配)

  2、第二個過程:BeanDefinition的載入

  這個載入過程是把用戶定義好的Bean表示成IoC容器內部的數據結構,而這個容器內部的數據結構就是BeanDefinition。

  在SpringBoot中,上面我們說到通過主類找到了basePackage,SpringBoot會將該路徑拼接成:classpath*:org/springframework/boot/demo/**/*.class這樣的形式,然後一個叫做PathMatchingResourcePatternResolver的類會將該路徑下所有的.class文件都加載進來,然後遍歷判斷是不是有@Component註解,如果有的話,就是我們要裝載的BeanDefinition。大致過程就是這樣的了。

  注意:@Configuration,@Controller,@Service等註解底層都是@Component註解,只不過包裝了一層罷了。

   3、第三個過程:註冊BeanDefinition

   這個過程通過調用上文提到的BeanDefinitionRegister接口的實現來完成。這個註冊過程把載入過程中解析得到的BeanDefinition向IoC容器進行註冊。通過上文的分析,我們可以看到,在IoC容器中將BeanDefinition注入到一個ConcurrentHashMap中,IoC容器就是通過這個HashMap來持有這些BeanDefinition數據的。比如DefaultListableBeanFactory 中的beanDefinitionMap屬性。

六、IoC容器的依賴注入

  上面對IoC容器的初始化過程進行了詳細的介紹,這個過程完成的主要的工作是在IoC容器中建立BeanDefinition數據映射。在此過程中並沒有看到IoC容器對Bean的依賴關係進行注入。依賴注入是Spring實現“控制反轉”的重要一環。Spring將依賴關係交給IoC容器來完成。

  依賴控制反轉的實現有很多種方式。在Spring中,IoC容器是實現這個模式的載體,它可以在對象生成或者初始化時直接將數據注入到對象中,也可以通過將對象注入到對象數據域中的方式來注入對方法調用的依賴。這種依賴注入是可以遞歸的,對象被逐層注入。

 

 

  原創不易,轉載請註明出處。

  如有錯誤的地方還請留言指正。

 

參考文獻:

  《Spring技術內幕–深入解析Spring框架與設計原理(第二版)》

 

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Asp.NETCore讓FromServices回來

起因

這两天,我忽然有點懷念 Asp.NET MVC 5 之前的時代,原因是我看到項目裏面有這麼一段代碼(其實不止一段,幾乎每個 Controller 都是)

    [Route("home")]
    [ApiController]
    public class HomeController : ControllerBase
    {
        private readonly IConfiguration configuration;
        private readonly IHostingEnvironment environment;
        private readonly CarService carService;
        private readonly PostServices postServices;
        private readonly TokenService tokenService;
        private readonly TopicService topicService;
        private readonly UserService userService;

        public HomeController(IConfiguration configuration,
                              IHostingEnvironment environment,
                              CarService carService,
                              PostServices postServices,
                              TokenService tokenService,
                              TopicService topicService,
                              UserService userService)
        {
            this.configuration = configuration;
            this.environment = environment;
            this.carService = carService;
            this.postServices = postServices;
            this.tokenService = tokenService;
            this.topicService = topicService;
            this.userService = userService;
        }

        [HttpGet("index")]
        public ActionResult<string> Index()
        {
            return "Hello world!";
        }
    }

在構造函數裏面聲明了一堆依賴注入的實例,外面還得聲明相應的接收字段,使用代碼克隆掃描,零零散散的充斥在各個 Controller 的構造函數中。在 Asp.NET MVC 5 之前,我們可以把上面的代碼簡化為下面的形式:

    [Route("home")]
    [ApiController]
    public class HomeController : ControllerBase
    {
        [FromServices] public IConfiguration Configuration { get; set; }
        [FromServices] public IHostingEnvironment Environment { get; set; }
        [FromServices] public CarService CarService { get; set; }
        [FromServices] public PostServices PostServices { get; set; }
        [FromServices] public TokenService TokenService { get; set; }
        [FromServices] public TopicService TopicService { get; set; }
        [FromServices] public UserService UserService { get; set; }

        public HomeController()
        {
        }

        [HttpGet("index")]
        public ActionResult<string> Index()
        {
            return "Hello world!";
        }
    }

但是,在 .NETCore 中,上面的這斷代碼是會報錯的,原因就是特性:FromServicesAttribute 只能應用於 AttributeTargets.Parameter,導航到 FromServicesAttribute 查看源碼

namespace Microsoft.AspNetCore.Mvc
{
    /// <summary>
    /// Specifies that an action parameter should be bound using the request services.
    /// </summary>
    /// <example>
    /// In this example an implementation of IProductModelRequestService is registered as a service.
    /// Then in the GetProduct action, the parameter is bound to an instance of IProductModelRequestService
    /// which is resolved from the request services.
    ///
    /// <code>
    /// [HttpGet]
    /// public ProductModel GetProduct([FromServices] IProductModelRequestService productModelRequest)
    /// {
    ///     return productModelRequest.Value;
    /// }
    /// </code>
    /// </example>
    [AttributeUsage(AttributeTargets.Parameter, AllowMultiple = false, Inherited = true)]
    public class FromServicesAttribute : Attribute, IBindingSourceMetadata
    {
        /// <inheritdoc />
        public BindingSource BindingSource => BindingSource.Services;
    }
}

那麼問題來了,AttributeUsage 是什麼時候移除了 AttributeTargets.Property 呢?答案是:2015年11月17日,是一個叫做 Pranav K 的哥們革了 FromServiceAttribute 的命,下面是他的代碼提交記錄

Limit [FromServices] to apply only to parameters
https://github.com/aspnet/Mvc/commit/2a89caed05a1bc9f06d32e15d984cd21598ab6fb

這哥們的 Commit Message 很簡潔:限制 FromServices 僅作用於 parameters 。高手過招,人狠話不多,刀刀致命!從此,廣大 .NETCore 開發者告別了屬性注入。經過我不懈努力的搜索后,發現其實在 Pranav K 提交代碼兩天後,他居然自己開了一個 Issue,你說氣人不?

關於廢除 FromServices 的討論
https://github.com/aspnet/Mvc/issues/3578

在這個貼子裏面,許多開發者表達了自己的不滿,我還看到了有人像我一樣,表達了自己想要一個簡潔的構造函數的這樣樸素的請求;但是,對於屬性注入可能導致濫用的問題也產生了激烈的討論,還有屬性注入要求成員必須標記為 public 這些硬性要求,不得不說,這個帖子成功的引起了人們的注意,但是很明顯,作者不打算修改 FromServices 支持屬性注入。

自己動手,豐衣足食

沒關係,官方沒有自帶的話,我們自己動手做一個也是一樣的效果,在此之前,我們還應該關注另外一種從 service 中獲取實例的方式,就是常見的通過 HttpContext 請求上下文獲取服務實例的方式:

 var obj = HttpContext.RequestServices.GetService(typeof(Type));

上面的這種方式,其實是反模式的,官方也建議盡量避免使用,說完了廢話,就自動動手擼一個屬性注入特性類:PropertyFromServiceAttribute

[AttributeUsage(AttributeTargets.Property, AllowMultiple = false, Inherited = true)]
public class PropertyFromServiceAttribute : Attribute, IBindingSourceMetadata
{
    public BindingSource BindingSource => BindingSource.Services;
}

沒有多餘的代碼,就是標記為 AttributeTargets.Property 即可

應用到類成員
    [Route("home")]
    [ApiController]
    public class HomeController : ControllerBase
    {
        [PropertyFromService] public IConfiguration Configuration { get; set; }
        [PropertyFromService] public IHostingEnvironment Environment { get; set; }
        [PropertyFromService] public CarService CarService { get; set; }
        [PropertyFromService] public PostServices PostServices { get; set; }
        [PropertyFromService] public TokenService TokenService { get; set; }
        [PropertyFromService] public TopicService TopicService { get; set; }
        [PropertyFromService] public UserService UserService { get; set; }

        public HomeController()
        {

        }

        [HttpGet("index")]
        public ActionResult<string> Index()
        {
            return "Hello world!";
        }
    }

請大聲的回答,上面的代碼是不是非常的乾淨整潔!但是,像上面這樣使用屬性注入有一個小問題,在對象未初始化之前,該屬性為 null,意味着在類的構造函數中,該成員變量不可用,不過不要緊,這點小問題完全可用通過在構造函數中注入解決;更重要的是,並非每個實例都需要在構造函數中使用,是吧。

示例代碼

託管在 Github 上了 https://github.com/lianggx/Examples/tree/master/Ron.DI

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Spring5源碼深度解析(一)之理解Configuration註解

代碼地址:https://github.com/showkawa/spring-annotation/tree/master/src/main/java/com/brian

1.Spring體繫結構

1.1、Spring Core:主要組件是BeanFactory,創建JavaBean的工廠,使用控制反轉(IOC) 模式  將應用程序的配置和依賴性規範與實際的應用程序代碼分開。

1.2、Spring AOP:集成了面向切面的編程功能(AOP把一個業務流程分成幾部分,例如權限檢查、業務處理、日誌記錄,每個部分單獨處理,然後把它們組裝成完整的業務流程。每個部分被稱為切面),

 可以將聲明性事物管理集成到應用程序中。

1.3、Spring Cntext:一個核心配置文件,為Spring框架提供上下文信息。

1.4、Spring Do:Spring操作數據庫的模塊。

1.5、Spring ORM:Spring集成了各種orm(object relationship mapping 對象關係映射)框架的模塊,集成mybatis

1.6、Spring Web集成各種優秀的web層框架的模塊(Struts、Springmvc)

1.7、Spring web MVC:Spring web層框架

 2.Configuration註解分析內容(@Configuration,@ComponentScan,@Scope,@Lazy)

2.1 @Configuration

 @Configuration用於定義配置類,可替換xml配置文件,被註解的類內部包含有一個或多個被@Bean註解的方法,這些方法將會被AnnotationConfigApplicationContext或AnnotationConfigWebApplicationContext類進行掃描,並用於構建bean定義,初始化Spring容器。

2.1.1 @Configuration標註在類上,相當於把該類作為spring的xml配置文件中的<beans>,作用為:配置spring容器(應用上下文)

@Configuration
public class MainConfigOfLifeCycle { }

//測試方法

public static void main(String[] args) {
ApplicationContext acac =
new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfigOfLifeCycle.class);
System.out.println("ioc容器創建成功");

//關閉ioc容器
((AnnotationConfigApplicationContext) acac).close();
}
 

相當於spring的xml配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:jdbc="http://www.springframework.org/schema/jdbc"  
    xmlns:jee="http://www.springframework.org/schema/jee" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xmlns:util="http://www.springframework.org/schema/util" xmlns:task="http://www.springframework.org/schema/task" xsi:schemaLocation="
        http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/jdbc http://www.springframework.org/schema/jdbc/spring-jdbc-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/jee http://www.springframework.org/schema/jee/spring-jee-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/tx http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/util http://www.springframework.org/schema/util/spring-util-5.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/task http://www.springframework.org/schema/task/spring-task-5.0.xsd" default-lazy-init="false">


</beans>

2.2 @ComponentScan用法 

 ComponentScan字面意思就是組件掃描,就是根據定義的掃描路徑,把符合掃描規則的類裝配到spring容器中

  2.2.1 ComponentScan參數說明

/*
* @ComponentScan
* value:只當於掃描的的包
* excludeFilters = 指定掃描的時候按照什麼規則排除哪些組件
* includeFilters = 指定掃描的時候只需要包含哪些組件
* Filter.ANNOTATION:按照註解
* Filter.ASSIGNABLE_TYPE: 按照給定的類型
* */

FilterType 有五種類型

ANNOTATION:註解類型

ASSIGNABLE_TYPE:ANNOTATION:指定的類型

ASPECTJ:按照Aspectj的表達式,基本上不會用到

REGEX:按照正則表達式

CUSTOM:自定義規則

package com.brian.config;

import com.brian.bean.Alan;
import com.brian.bean.Brian;
import com.brian.bean.BrianBeanFactory;
import com.brian.bean.Person;
import com.brian.condition.BrianCondition;
import com.brian.condition.BrianSelector;
import com.brian.service.BookService;
import org.springframework.context.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Controller;

@Configuration //告訴spring這是一個配置類
/*
* @ComponentScan
*   value:只當於掃描的的包
*   excludeFilters = 指定掃描的時候按照什麼規則排除哪些組件
*   includeFilters = 指定掃描的時候只需要包含哪些組件
*   Filter.ANNOTATION:按照註解
*   Filter.ASSIGNABLE_TYPE: 按照給定的類型
* */

@ComponentScans(value = {
        @ComponentScan(value = "com.brian",includeFilters = {
//                @ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION,classes = {Controller.class}),
//                @ComponentScan.Filter(type=FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,classes = {BookService.class}),
                @ComponentScan.Filter(type = FilterType.CUSTOM,classes = {BrianTypeFilter.class})
        },useDefaultFilters = false)
})
@Import({Brian.class,Alan.class,BrianSelector.class})
public class MainConfig {

    @Bean("person") //給容器中註冊一個Bean;類型為返回值的類型;id默認是方法名作為id
    public Person person(){
        return new Person("Alan",18);
    }


    /*
    * @Conditional() 按照條件註冊
    *
    * */
    @Conditional({BrianCondition.class})
    @Bean("person01")
    public Person person01() {
        return new Person("Brian",17);
    }

    @Conditional({BrianCondition.class})
    @Bean("person02")
    public Person person02() {
        return new Person("wenTao",19);
    }

    /*
    *
    *給容器中註冊組件
    * 1,包掃描+ 組件標註註解(@Controller/@Service/@Repository/@Component)[自己寫的方法]
    * 2, @Bean [導入的第三方包裏面的組件]
    * 3,@Import [快速的給容器導入一個組件]
    *       1.@Import(要導入的組件class)
    *       2.ImportSelector:返回需要導入的組件的全類名數組
    *       3.ImportBeanDefinitionRegistrar: 手動註冊bean到容器
    *  4. 使用Spring提供的FactoryBean
    * */
    @Bean
    public BrianBeanFactory brianBeanFactory() {
        return new BrianBeanFactory();
    }

}

2.3 @Scope

默認情況Spring容器是單例的

singleton單例模式:全局有且僅有一個實例。

prototype原型模式:每次獲取Bean的時候都會有一個新的實例。

request

request表示針對每次請求都會產生一個新的Bean對象,並且該Bean對象僅在當前Http請求內有效。

session

session作用域表示煤氣請求都會產生一個新的Bean對象,並且該Bean僅在當前Http session內有效。

測試@Scopeprototype原型模式

Configuration配置類

@Configuration
@ComponentScan("com.brian.bean")
public class MainConfigOfLifeCycle {
    @Scope("prototype")
    @Bean(initMethod = "init", destroyMethod = "destroy")
    public Alan getAlan () {
        return new Alan();
    }
}

測試類

public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
         /*ApplicationContext acac =
                 new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class);*/
         ApplicationContext acac =
                 new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfigOfLifeCycle.class);
        System.out.println("ioc容器創建成功");
        Alan alan1 =  acac.getBean(Alan.class);
        Alan alan2 =  acac.getBean(Alan.class);
        System.out.println("比較兩個Alan實例: " + (alan1 == alan2));

        //關閉ioc容器
        ((AnnotationConfigApplicationContext) acac).close();
    }
}

2.4 @Lazy

Lazy表示為懶加載,當真正需要引用獲取的時候才會被加載

True 表示為懶加載 false表示為在IOC容器加載的時候被創建。

 

測試@Lazy(false)餓漢模式加載

Configuration配置類

@Configuration
@ComponentScan("com.brian.bean")
public class MainConfigOfLifeCycle {
    //@Scope("prototype")
    @Lazy(false)
    @Bean(initMethod = "init", destroyMethod = "destroy")
    public Alan getAlan () {
        return new Alan();
    }


}

測試類

public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
         /*ApplicationContext acac =
                 new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class);*/
         ApplicationContext acac =
                 new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfigOfLifeCycle.class);
        System.out.println("ioc容器創建成功");
      //  Alan alan1 =  acac.getBean(Alan.class);
       // Alan alan2 =  acac.getBean(Alan.class);
        //System.out.println("比較兩個Alan實例: " + (alan1 == alan2));

        //關閉ioc容器
        ((AnnotationConfigApplicationContext) acac).close();
    }
}

 看下結果會發現在餓漢模式下,即使沒用使用AnnotationConfigApplicationContext.getBean()獲取對象,對象也被加載進了IOC容器

測試@Lazy默認懶加載

 Configuration配置類

@Configuration
@ComponentScan("com.brian.bean")
public class MainConfigOfLifeCycle {
    //@Scope("prototype")
    @Lazy
    @Bean(initMethod = "init", destroyMethod = "destroy")
    public Alan getAlan () {
        return new Alan();
    }


}

測試類保持不表

測試結果中,沒有輸出Alan這個對象創建和銷毀的打印信息

 

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