手写Spring---DI依赖注入（2）

今天药忘吃喽~ 2022-10-01 10:50 326阅读 0赞

### 接上一篇《手写Spring---IOC容器(1)》继续更新 ###

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## 一、DI分析 ##

#### Q1：那些地方会有依赖？ ####

1.构造参数依赖，上一篇中的几种构建对象都不涉及传入参数的问题
    2.属性依赖，构建出来的对象属性会存在依赖
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#### Q2：依赖注入的本质是什么？ ####

赋值，给入构造参数值，还有对属性的赋值
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#### Q3：参数值，属性值，可能是什么值？ ####

直接赋予的值和bean依赖（使用另外的bean）
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#### Q4：直接赋予的值会有哪几种类型？ ####

1.基本数据类型，String
    2.数组，集合
    3.Properties
    4.map
    5.对象
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### 结论:无论是参数值还是属性值，bean工厂在进行DI依赖注入时的本质就是进行赋值 ###

#### Q1：如何告诉bean工厂该给入什么构造参数值？即如何来定义参数依赖？ ####

#### Q2：如何来定义属性依赖？ ####

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## 二、DI实现 ##

### ① DI依赖注入-构造参数依赖定义分析： ###

### 以一个Girl类为例 ###

public class Girl {
        public Girl(String name,int age,char cup,Boy boyfriend){}
    }
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#### Q1：我们要创建一个Girl类是如何创建的？ ####

Boy Mike = new Boy();
    Girl beauty = new Girl("WT",24,'A',Mike);
    这种时候直接赋值，非常简单
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#### Q2：这种时候的构造参数依赖是怎样的？ ####

1.第一个参数值"WT"
    2.第二个参数值"24"
    3.第三个参数值是'A'
    4.第四个参数值是一个Boy的bean
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### ② 此时我们可以进行一个DI的构造参数依赖设计了 ###

#### Q1：参数可以多个，使用什么来进行存储？ ####

集合或者数组
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#### Q2：参数有顺序，如何处理顺序？ ####

按参数顺序放入List即可
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#### Q3：参数值可以为直接的赋值，也可以为bean依赖，如何去表示？ ####

只能使用Object类型：List<Object> constructorArgumentValues
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#### Q4：如果使用了Object来表示值，如何区分是否为bean依赖？ ####

此时我们需要为bean依赖定义一个数据类型BeanReference，
    bean工厂在构造bean实例时需要进行遍历参数是否为
    BeanReference类型，如果是，替换成依赖的bean实例
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#### Q5：如果直接赋值中存在数组集合，它们中的某元素存在bean依赖，如何处理？ ####

元素值还是使用BeanReference，
    bean工厂在使用时应该遍历此数组/集合，存在即替换
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#### Q6：这个BeanReference该是怎样的？ ####

/**
    * 用于依赖注入中描述bean依赖
    */
    public class BeanReference {
    
        private String beanName;
        
        public BeanReference(String beanName){
            super();
            this.beanName = beanName;
        }
    
        /**
         * 获得引用的beanName
         * @return
         */
        public String getBeanName(){
            return this.beanName;
        }
    }
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#### 这个类仅仅是作为说明bean依赖的，需要提供一个beanName参数和一个getBeanName方法即可 ####

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### ③ DI实现-构造参数依赖定义（可对照上一篇参考） ###

#### 1.在BeanDefinition中增加获取构造参数值的接口，让用户在定义bean时能指定构造参数值 ####

BeanDefinition---List<?> getConstructorArgumentValues();  
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#### 2.在实现了BeanDefinition接口的GeneralBeanDefinition中添加实现，因为使用了lombok插件不再需要手写getter和setter，所以我们添加表示构造参数值的字段即可 ####

private List<?> constructorArgumentValues;
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### ④ DI实现-BeanFactory中实现构造参数依赖注入1 ###

#### (1)首先需要把bean定义中的构造参数引用转化为真实的值，在DefaultBeanFactory中增加一个方法getConstructorArgumentValues来完成这件事 ####

private Object[] getConstructorArgumentValues(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception{
        return this.getRealValues(beanDefinition.getConstructorArgumentValues());
    }
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#### 此时我们把这个获取值的过程提取出来单独为一个方法 ####

private Object[] getRealValues(List<?> defs) throws Exception{
        if (CollectionUtils.isEmpty(defs)){return null;}
        Object[] values = new Object[defs.size()];
        int i = 0;
        //values数组的元素
        Object value = null;
        for (Object realValue : defs){
            if (realValue == null){
                value = null;
            }else if (realValue instanceof BeanReference){
                value = this.doGetBean(((BeanReference) realValue).getBeanName());
                ···
            }else {value = realValue;}
            values[i++] = value;
        }
        return values;
    }
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#### tips：这里的CollectionUtils使用的是apache的，else if那里省略了一部分的方法，具体做法就是创建一个工具类，然后去处理不同数据类型的数据中的bean引用，分支有大概4个，数组Object\[\],集合Collection，properties，和Map ####

<dependency>
      <groupId>org.apache.commons</groupId>
      <artifactId>commons-collections4</artifactId>
      <version>4.1</version>
    </dependency>
    复制代码

### ⑤ DI实现-BeanFactory中实现构造参数依赖注入2 ###

#### Q1：有参数了，如何断定是哪个构造方法，哪个工厂方法？ ####

1.方法是可以重载的（参数数量和参数类型的判断）
    2.形参定义时可能是接口或者父类，实参是具体的子实现
    3.反射提供的获取的构造方法，方法的API(以下的Class指的都是**参数**的类型)
    (getConstrutors()和getConstructor(Class<?>...))
    (getMethods()和getMethod(String,Class<?>...))
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#### 判断逻辑： ####

1.先根据参数的类型进行精确匹配查找，如果没有找到，则进行第二步查找
    2.获取所有的构造方法遍历，通过参数数量过滤，再比对形参类型和实参类型
    （为什么第一步无法找到，也就是上面提及到的 “形参定义时可能是接口或者父类，实参是具体的子实现” 这个原因）
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#### Q2：当我们判断出构造方法或者工厂方法后，对于原型bean(prototype)，下次获取Bean是否可以省略判断过程(设置多例时每次获取需要重新构造) ####

对于prototype,我们可以缓存这个构造方法或工厂方法
    我们在BeanDefinition中增加缓存的方法
    
    //以下4个方法仅供BeanFactory使用
    public Constructor<?> getConstructor();
    public void setConstructor(Constructor<?> constructor);
    public Method getFactoryMethod();
    public void setFactoryMethod(Method method);
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#### 由于在BeanDefinition接口中增加了上面4个方法,所以在GeneralBeanDefinition添加实现 ####

private Constructor<?> constructor;
    private Method factoryMethod;
    
    @Override
    public Constructor<?> getConstructor() {
        return this.constructor;
    }
    
    @Override
    public void setConstructor(Constructor<?> constructor) {
        this.constructor = constructor;
    }
    
    @Override
    public Method getFactoryMethod() {
        return this.factoryMethod;
    }
    
    @Override
    public void setFactoryMethod(Method method) {
        this.factoryMethod = factoryMethod;
    }
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#### 接下来就可以去实现构造方法和工厂方法的代码 ####

### ⑥ DI实现-BeanFactory中实现构造参数依赖注入3 ###

#### (1) 在DefaultBeanFactory中增加查找构造方法的方法 ####

private Constructor determineConstructor(BeanDefinition beanDefinition,Object[] args) throws Exception{
        Constructor constructor = null;
    
        //当没有任何一个参数时直接获取无参构造方法
        if (args == null){
            return beanDefinition.getBeanClass().getConstructor(null);
        }
    
        //对于原型bean,第二次开始获取Bean实例时,可直接获取第一次缓存的构造方法
        constructor = beanDefinition.getConstructor();
        if (constructor != null){
            return constructor;
        }
    
        //根据参数类型获取精确匹配的构造方法
        Class<?>[] paramTypes = new Class[args.length];
        int j = 0;
        for (Object paramType : args){
            paramTypes[j++] = paramType.getClass();
        }
        try {
            constructor = beanDefinition.getConstructor();
        }catch (Exception e){
            //此异常不需要进行处理
        }
    
        if (constructor == null){
            //把所有的构造器全部遍历出来一一比对
            Outer: for (Constructor<?> allConstructor : beanDefinition.getBeanClass().getConstructors()){
                Class<?>[] pTypes = allConstructor.getParameterTypes();
                //此构造方法的参数长度等于提供参数长度
                if (pTypes.length == args.length){
                    for (int i = 0;i<pTypes.length;i++){
    
                        //如果第一个参数的类型就已经不匹配了,就直接不再继续比对了,直接跳转到外循环
                        if (!pTypes[i].isAssignableFrom(args[i].getClass())){
                            continue Outer;
                        }
                    }
    
                    //如果以上皆匹配的话,就直接获取到这个构造器,然后直接让循环终止
                    constructor = allConstructor;
                    break Outer;
                }
            }
        }
    
        if (constructor != null){
            if (beanDefinition.isPrototype()){
                //对原型bean构造器进行缓存方便下次查找
                beanDefinition.setConstructor(constructor);
            }
            return constructor;
        }else {
            throw new Exception("不存在对应的构造方法!"+beanDefinition);
        }
    }
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#### 修改构造方法创建对象的实现 ####

##### 前一篇的构造方法 #####

private Object createInstanceByConstructor(BeanDefinition beanDefinition) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        try{
            return beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
        } catch (SecurityException e){
            logger.error("创建bean的实例异常,beanDefinition"+beanDefinition,e);
            throw e;
        }
    }
    复制代码

##### 修改后版本 #####

private Object createInstanceByConstructor(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception {
        try {
            //获取真正的参数值
            Object[] args = this.getConstructorArgumentValues(beanDefinition);
            if (args == null) {
                return beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
            } else {
                // 决定构造方法
                return this.determineConstructor(beanDefinition, args).newInstance(args);
            }
        } catch (SecurityException e1) {
            logger.error("创建bean的实例异常,beanDefinition：" + beanDefinition, e1);
            throw e1;
        }
    }
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#### 自然工厂方法也要进行同样的编写查找方法和决定方法的逻辑实现 ####

##### 工厂查找方法 #####

private Method determineFactoryMethod(BeanDefinition bd, Object[] args, Class<?> type) throws Exception {
        if (type == null) {
            type = bd.getBeanClass();
        }
        String methodName = bd.getFactoryMethodName();
        if (args == null) {
            return type.getMethod(methodName, null);
        }
        Method m = null;
        // 对于原型bean,从第二次开始获取bean实例时，可直接获得第一次缓存的构造方法。
        m = bd.getFactoryMethod();
        if (m != null) {
            return m;
        }
        // 根据参数类型获取精确匹配的方法
        Class[] paramTypes = new Class[args.length];
        int j = 0;
        for (Object p : args) {
            paramTypes[j++] = p.getClass();
        }
        try {
            m = type.getMethod(methodName, paramTypes);
        } catch (Exception e) {
            // 这个异常不需要处理
        }
        if (m == null) {
            // 没有精确参数类型匹配的，则遍历匹配所有的方法
            // 判断逻辑：先判断参数数量，再依次比对形参类型与实参类型
            outer: for (Method m0 : type.getMethods()) {
                if (!m0.getName().equals(methodName)) {
                    continue;
                }
                Class<?>[] paramterTypes = m.getParameterTypes();
                if (paramterTypes.length == args.length) {
                    for (int i = 0; i < paramterTypes.length; i++) {
                        if (!paramterTypes[i].isAssignableFrom(args[i].getClass())) {
                            continue outer;
                        }
                    }
                    m = m0;
                    break outer;
                }
            }
        }
        if (m != null) {
            // 对于原型bean,可以缓存找到的方法，方便下次构造实例对象。在BeanDefinfition中获取设置所用方法的方法。
            if (bd.isPrototype()) {
                bd.setFactoryMethod(m);
            }
            return m;
        } else {
            throw new Exception("不存在对应的构造方法！" + bd);
        }
    }
    复制代码

##### 前一篇的静态工厂方法: #####

private Object createInstanceByStaticFactoryMethod(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception{
        Class<?> type = beanDefinition.getBeanClass();
        Method method = type.getMethod(beanDefinition.getFactoryMethodName(),null);
        return method.invoke(type,null);
    }
    复制代码

##### 修改后的静态工厂方法: #####

private Object createInstanceByStaticFactoryMethod(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception{
        Class<?> type = beanDefinition.getBeanClass();
        Object[] realArgs = this.getRealValues(beanDefinition.getConstructorArgumentValues());
        Method m = this.determineFactoryMethod(beanDefinition, realArgs, null);
        return m.invoke(type, realArgs);
    }
    复制代码

##### 前一篇的工厂bean方法: #####

private Object createInstanceByFactoryBean(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception{
        Object factoryBean = this.doGetBean(beanDefinition.getFactoryBeanName());
        Method method = factoryBean.getClass().getMethod(beanDefinition.getFactoryMethodName(),null);
        return method.invoke(factoryBean,null);
    }
    复制代码

##### 修改后的工厂bean方法: #####

private Object createInstanceByFactoryBean(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception{
        Object factoryBean = this.doGetBean(beanDefinition.getFactoryBeanName());
        Object[] realArgs = this.getRealValues(beanDefinition.getConstructorArgumentValues());
        Method m = this.determineFactoryMethod(beanDefinition, realArgs, factoryBean.getClass());
        return m.invoke(factoryBean, realArgs);
    }
    复制代码

#### 修改完构造,静态工厂,工厂bean的方法后进行一下测试看能否正常工作了 ####

### ⑦ DI实现-BeanFactory中实现构造参数依赖注入4 ###

#### Q：循环依赖如何进行处理？ ####

1.构造对象时可以循环依赖吗？
    A：不可以在构造实例对象时的循环依赖
    2.如何发现循环依赖？
    A：加入一个正在构造的bean的记录，每个bean开始构造时加入到记录中，构造完成就移走，
    如果有依赖，先看依赖的bean是否在构造中，如果是，就构成了循环，抛出异常
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#### 代码实现： ####

DefaultBeanFactory.java---添加一个字段：
    private ThreadLocal<Set<String>> buildingBeans = new ThreadLocal<>();
    放进ThreadLocal的一个集合，是为了线程安全
    复制代码

#### doGetBean方法内补充： ####

// 记录正在创建的Bean
        Set<String> ingBeans = this.buildingBeans.get();
        if (ingBeans == null) {
            ingBeans = new HashSet<>();
            this.buildingBeans.set(ingBeans);
        }
    
        // 检测循环依赖
        if (ingBeans.contains(beanName)) {
            throw new Exception(beanName + " 循环依赖！" + ingBeans);
        }
    
        // 记录正在创建的Bean
        ingBeans.add(beanName);
    复制代码

#### 还有创建完成后··· ####

// 创建好实例后，移除创建中记录
        ingBeans.remove(beanName);
    复制代码

### DI实现-属性依赖设计&实现1 ###

#### Q1：属性依赖是什么？ ####

某个属性依赖某个值
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#### Q2：该如何来描述一个属性依赖？ ####

属性名，值，定义一个类，表示这俩个值
    复制代码

#### Q3：会有多个依赖该如何存放？ ####

List
    复制代码

#### Q4：属性值的情况和构造参数值一样吗？ ####

一样
    复制代码

### 定义属性依赖描述实体类PropertyValue ###

import lombok.Data;
    
    @Data
    public class PropertyValue {
        private String name;
    
        private Object value;
    
    }
    复制代码

### DI实现-属性依赖设计&实现2 ###

#### 在BeanDefinition中添加属性依赖定义的接口 ####

List<PropertyValue> getPropertyValues();
    复制代码

#### 在GeneralBeanDefinition中添加实现 ####

private List<PropertyValue> propertyValues;
    public List<PropertyValue> getPropertyValues() {
        return propertyValues;
    }
    
    public void setPropertyValues(List<PropertyValue> propertyValues) {
        this.propertyValues = propertyValues;
    }
    复制代码

#### 在DefaultBeanFactory的doGetBean方法中增加对属性依赖的调用 ####

// 创建好实例后，移除创建中记录
        ingBeans.remove(beanName);
    
        // 给入属性依赖
        this.setPropertyDIValues(bd, instance);
    
        // 执行初始化方法
        this.doInit(bd, instance);
    复制代码

#### setPropertyDIValues方法的实现（和getRealValues方法类似） ####

private void setPropertyDIValues(BeanDefinition bd, Object instance) throws Exception {
        if (CollectionUtils.isEmpty(bd.getPropertyValues())) {
            return;
        }
        for (PropertyValue pv : bd.getPropertyValues()) {
            if (StringUtils.isBlank(pv.getName())) {
                continue;
            }
            Class<?> clazz = instance.getClass();
            Field p = clazz.getDeclaredField(pv.getName());
    
            p.setAccessible(true);
    
            Object rv = pv.getValue();
            Object v = null;
            if (rv == null) {
                v = null;
            } else if (rv instanceof BeanReference) {
                v = this.doGetBean(((BeanReference) rv).getBeanName());
            } else if (rv instanceof Object[]) {
                // TODO 处理集合中的bean引用
            } else if (rv instanceof Collection) {
                // TODO 处理集合中的bean引用
            } else if (rv instanceof Properties) {
                // TODO 处理properties中的bean引用
            } else if (rv instanceof Map) {
                // TODO 处理Map中的bean引用
            } else {
                v = rv;
            }
    
            p.set(instance, v);
    
        }
    }
    复制代码

## 以下是测试篇（可不看） ##

### A，ABeanFactory，C，CC，D~F的bean设计（反正就是一堆测试用的类把，分别满足测试另外bean的引用，父类子类，循环引用和属性依赖） ###

#### ABean ####

package MySpring.DITestUtils;
    
    public class ABean {
    
        private String name;
    
        private CBean cb;
    
        public ABean(String name, CBean cb) {
            super();
            this.name = name;
            this.cb = cb;
            System.out.println("调用了含有CBean参数的构造方法");
        }
    
        public ABean(String name, CCBean cb) {
            super();
            this.name = name;
            this.cb = cb;
            System.out.println("调用了含有CCBean参数的构造方法");
        }
    
        public ABean(CBean cb) {
            super();
            this.cb = cb;
        }
    
        public void doSomthing() {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + " " + this.name + " cb.name=" + this.cb.getName());
        }
    
        public void init() {
            System.out.println("ABean.init() 执行了");
        }
    
        public void destroy() {
            System.out.println("ABean.destroy() 执行了");
        }
    }
    复制代码

#### ABeanFactory ####

public class ABeanFactory {
    
        public static ABean getABean(String name, CBean cb) {
            return new ABean(name, cb);
        }
    
        public ABean getABean2(String name, CBean cb) {
            return new ABean(name, cb);
        }
    }
    复制代码

#### CBean ####

public class CBean {
    
        private String name;
    
        public CBean(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
            return this.name;
        }
    复制代码

#### CCBean ####

public class CCBean extends CBean {
    
        public CCBean(String name) {
            super(name);
        }
    复制代码

#### DBean ####

public class DBean {
    
        private EBean ebean;
    
        public DBean(EBean ebean) {
            super();
            this.ebean = ebean;
        }
    复制代码

#### EBean ####

public class EBean {
    
        private DBean dbean;
    
        public EBean(DBean dbean) {
            super();
            this.dbean = dbean;
        }
    复制代码

#### FBean(为了省事用了@Data) ####

@Data
    public class FBean {
    
        private String name;
    
        private int age;
    
        private ABean aBean;
    复制代码

### 测试类1---DITest ###

public class DITest {
        static PreBuildBeanFactory bf = new PreBuildBeanFactory();
    
        @Test
        public void testConstructorDI() throws Exception {
    
            GeneralBeanDefinition bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(ABean.class);
            List<Object> args = new ArrayList<>();
            args.add("abean");
            args.add(new BeanReference("cbean"));
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("abean", bd);
    
            bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(CBean.class);
            args = new ArrayList<>();
            args.add("cbean");
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("cbean", bd);
    
            bf.preInstantiateSingletons();
    
            ABean abean = (ABean) bf.getBean("abean");
    
            abean.doSomthing();
        }
    
        @Test
        public void testStaticFactoryMethodDI() throws Exception {
    
            GeneralBeanDefinition bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(ABeanFactory.class);
            bd.setFactoryMethodName("getABean");
            List<Object> args = new ArrayList<>();
            args.add("abean02");
            args.add(new BeanReference("cbean02"));
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("abean02", bd);
    
            bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(CBean.class);
            args = new ArrayList<>();
            args.add("cbean02");
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("cbean02", bd);
    
            bf.preInstantiateSingletons();
    
            ABean abean = (ABean) bf.getBean("abean02");
    
            abean.doSomthing();
        }
    
        @Test
        public void testFactoryMethodDI() throws Exception {
    
            GeneralBeanDefinition bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setFactoryBeanName("abeanFactory");
            bd.setFactoryMethodName("getABean2");
            List<Object> args = new ArrayList<>();
            args.add("abean03");
            args.add(new BeanReference("cbean02"));
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("abean03", bd);
    
            bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(ABeanFactory.class);
            bf.registerBeanDefinition("abeanFactory", bd);
    
            bf.preInstantiateSingletons();
    
            ABean abean = (ABean) bf.getBean("abean03");
    
            abean.doSomthing();
        }
    
        @Test
        public void testChildTypeDI() throws Exception {
    
            GeneralBeanDefinition bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(ABean.class);
            List<Object> args = new ArrayList<>();
            args.add("abean04");
            args.add(new BeanReference("ccbean01"));
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("abean04", bd);
    
            bd = new GeneralBeanDefinition();
            bd.setBeanClass(CCBean.class);
            args = new ArrayList<>();
            args.add("Ccbean01");
            bd.setConstructorArgumentValues(args);
            bf.registerBeanDefinition("ccbean01", bd);
    
            bf.preInstantiateSingletons();
    
            ABean abean = (ABean) bf.getBean("abean04");
    
            abean.doSomthing();
        }
    }
    复制代码

#### DITest的测试结果 ####

调用了含有CCBean参数的构造方法
    1555720164146 abean04 cb.name=Ccbean01
    调用了含有CBean参数的构造方法
    1555720164162 abean cb.name=cbean
    调用了含有CBean参数的构造方法
    1555720164162 abean02 cb.name=cbean02
    调用了含有CBean参数的构造方法
    1555720164162 abean03 cb.name=cbean02
    复制代码

#### CirculationDITest的测试结果 ####

java.lang.Exception: dbean 循环依赖！[ebean, dbean]
    复制代码

#### PropertyDITest的测试结果 ####

调用了含有CBean参数的构造方法
    FFBean01 18
    1555720275503 abean01 cb.name=cbean01
    复制代码

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### Tips：在GeneralBeanDefinition使用lombok插件时候曾经有报错，就是在测试类中设置的参数一直无法传入到DefaultBeanFactory的createInstanceByConstructor方法中（此时第一个if (args == null)会一直判断为正确），原因我也还没弄清楚，实在不好意思··· ###

转载于:https://juejin.im/post/5cb778016fb9a068aa4b971b