quarkus依赖注入之一：创建bean

2023-07-30 11:01 由程序员欣宸发表于 #后端开发

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关于依赖注入

对一名java程序员来说，依赖注入应该是个熟悉的概念，简单的说就是：我要用XXX，但我不负责XXX的生产
以下代码来自spring官方，serve方法要使用MyComponent类的doWork方法，但是不负责MyComponent对象的实例化，只要用注解Autowired修饰成员变量myComponent，spring环境会负责为myComponent赋值一个实例

@Service
public class MyService {
    
    @Autowired
    MyComponent myComponent;
    
    public String serve() {
        myComponent.doWork();
        return "success";
    }
}

关于依赖注入，网上有很多优秀文章，这里就不展开了，咱们要关注的是quarkus框架的依赖注入

关于《quarkus依赖注入》系列

《quarkus依赖注入》共六篇文章，整体规划上隶属于《quarkus实战》系列，但专注于依赖注入的知识点和实战
如果您熟悉spring的依赖注入，那么阅读本系列时会发现quarkus与spring之间有太多相似之处，很多地方一看就懂

本篇概览

作为《quarkus依赖注入》的开篇，本文先介绍CDI，再学习如何创建bean实例，全文内容如下

graph LR L1(本篇内容) --> L2-1(官方提醒) L1 --> L2-2(CDI) L1 --> L2-3(创建bean) L2-2 --> L3-1(关于CDI) L2-2 --> L3-2(关于bean) L2-3 --> L3-3(注解修饰在类上) L2-3 --> L3-4(注解修饰在方法上) L2-3 --> L3-5(注解修饰在成员变量上) L2-3 --> L3-6(扩展组件中的synthetic bean)

学习quarkus的依赖注入之前，来自官方的提醒非常重要

官方提醒

在使用依赖注入的时候，quankus官方建议不要使用私有变量(用默认可见性，即相同package内可见)，因为GraalVM将应用制作成二进制可执行文件时，编译器名为Substrate VM，操作私有变量需要用到反射，而GraalVM使用反射的限制，导致静态编译的文件体积增大

Quarkus is designed with Substrate VM in mind. For this reason, we encourage you to use *package-private* scope instead of *private*.

关于CDI

《 Contexts and Dependency Injection for Java 2.0》，简称CDI，该规范是对JSR-346的更新，quarkus对依赖注入的支持就是基于此规范实现的
从 2.0 版开始，CDI 面向 Java SE 和 Jakarta EE 平台，Java SE 中的 CDI 和 Jakarta EE 容器中的 CDI 共享core CDI 中定义的特性。
简单看下CDI规范的内容（请原谅欣宸的英语水平）：

该规范定义了一组强大的补充服务，有助于改进应用程序代码的结构
给有状态对象定义了生命周期，这些对象会绑定到上下文，上下文是可扩展的
复杂的、安全的依赖注入机制，还有开发和部署阶段选择依赖的能力
与Expression Language (EL)集成
装饰注入对象的能力（个人想到了AOP，你拿到的对象其实是个代理）
拦截器与对象关联的能力
事件通知模型
web会话上下文
一个SPI：允许便携式扩展与容器的集成（integrate cleanly ）

关于CDI的bean

CDI的实现（如quarkus），允许对象做这些事情：

绑定到生命周期上下文
注入
与拦截器和装饰器关联
通过触发和观察事件，以松散耦合的方式交互

上述场景的对象统称为bean，上下文中的 bean 实例称为上下文实例，上下文实例可以通过依赖注入服务注入到其他对象中
关于CDI的背景知识就介绍到这里吧，接下来要写代码了

源码下载

本篇实战的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)

名称	链接	备注
项目主页	https://github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	https://github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	[email protected]:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个文件夹，本次实战的源码在quarkus-tutorials文件夹下，如下图红框
quarkus-tutorials是个父工程，里面有多个module，本篇实战的module是basic-di，如下图红框

创建demo工程

您可以参考《quarkus实战之二：应用的创建、构建、部署》，创建个最简单的web工程，默认生成一个web服务类HobbyResource.java，代码如下，后面的演示代码都写在这个工程中

package com.bolingcavalry;

import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import java.time.LocalDateTime;

@Path("/actions")
public class HobbyResource {

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String hello() {

        return "Hello RESTEasy, " + LocalDateTime.now();
    }
}

接下来，从最基础的创建bean实例创建开始

创建bean实例：注解修饰在类上

先来看看spring是如何创建bean实例的，回顾文章刚开始的那段代码，myComponent对象来自哪里？
继续看spring官方的demo，如下所示，用Component注解修饰在类上，spring就会实例化MyComponent对象并注册在bean容器中，需要用此bean的时候用Autowired注解就可以注入了

@Component
public class MyComponent {
    public void doWork() {}
}

quarkus框架下也有类似方式，演示类ClassAnnotationBean.java如下，用注解ApplicationScoped去修饰ClassAnnotationBean.类，如此quarkus就会实例化此类并放入容器中

package com.bolingcavalry.service.impl;

import javax.enterprise.context.ApplicationScoped;

@ApplicationScoped
public class ClassAnnotationBean {

    public String hello() {
        return "from " + this.getClass().getSimpleName();
    }
}

这种注解修饰在类上的bean，被quarkus官方成为class-based beans
使用bean也很简单，如下，用注解Inject修饰ClassAnnotationBean类型的成员变量即可

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.impl.ClassAnnotationBean;

import javax.inject.Inject;
import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import java.time.LocalDateTime;

@Path("/classannotataionbean")
public class ClassAnnotationController {

    @Inject
    ClassAnnotationBean classAnnotationBean;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String hello() {
        return String.format("Hello RESTEasy, %s, %s",
                LocalDateTime.now(),
                classAnnotationBean.hello());
    }
}

如何验证上述代码是否有效？运行服务，再用浏览器访问classannotataionbean接口，肉眼判断返回内容是否符合要求，这样虽然可行，但总觉得会被嘲讽低效...
还是写一段单元测试代码吧，如下所示，注意要用QuarkusTest注解修饰测试类（不然服务启动有问题），测试方法中检查了返回码和body，如果前面的依赖注入没问题，则下面的测试应该能通过才对

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.impl.ClassAnnotationBean;
import io.quarkus.test.junit.QuarkusTest;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import static io.restassured.RestAssured.given;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.containsString;

@QuarkusTest
class ClassAnnotationControllerTest {

    @Test
    public void testGetEndpoint() {
        given()
                .when().get("/classannotataionbean")
                .then()
                .statusCode(200)
                // 检查body内容，是否含有ClassAnnotationBean.hello方法返回的字符串
                .body(containsString("from " + ClassAnnotationBean.class.getSimpleName()));
    }
}

执行命令mvn clean test -U开始测试，控制台输出如下，提示测试通过

[INFO] Tests run: 1, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0
[INFO] 
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  5.702 s
[INFO] Finished at: 2022-03-12T15:48:45+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

如果您的开发工具是IDEA，也可以用它的图形化工具执行测试，如下图，能得到更丰富的测试信息

掌握了最基础的实例化方式，接着看下一种方式：修饰在方法上

创建bean实例：注解修饰在方法上

下一种创建bean的方式，我们还是先看spring是怎么做的，有了它作对比，对quarkus的做法就好理解了
来看spring官方文档上的一段代码，如下所示，用Bean注解修饰myBean方法，spring框架就会执行此方法，将返回值作为bean注册到容器中，spring把这种bean的处理过程称为lite mode

@Component
 public class Calculator {
     public int sum(int a, int b) {
         return a+b;
     }

     @Bean
     public MyBean myBean() {
         return new MyBean();
     }
 }

kuarkus框架下，也能用注解修饰方法来创建bean，为了演示，先定义个普通接口

package com.bolingcavalry.service;

public interface HelloService {
    String hello();
}

以及HelloService接口的实现类

package com.bolingcavalry.service.impl;

import com.bolingcavalry.service.HelloService;

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @Override
    public String hello() {
        return "from " + this.getClass().getSimpleName();
    }
}

注意，HelloService.java和HelloServiceImpl.java都是普通的java接口和类，与quarkus没有任何关系
下面的代码演示了用注解修饰方法，使得quarkus调用此方法，将返回值作为bean实例注册到容器中，Produces通知quarkus做实例化，ApplicationScoped表明了bean的作用域是整个应用

package com.bolingcavalry.service.impl;

import com.bolingcavalry.service.HelloService;
import javax.enterprise.context.ApplicationScoped;
import javax.enterprise.inject.Produces;

public class MethodAnnonationBean {

    @Produces
    @ApplicationScoped
    public HelloService getHelloService() {
        return new HelloServiceImpl();
    }
}

这种用于创建bean的方法，被quarkus称为producer method
看过上述代码，相信聪明的您应该明白了用这种方式创建bean的优点：在创建HelloService接口的实例时，可以控制所有细节（构造方法的参数、或者从多个HelloService实现类中选择一个），没错，在SpringBoot的Configuration类中咱们也是这样做的
前面的getHelloService方法的返回值，可以直接在业务代码中依赖注入，如下所示

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.HelloService;
import javax.inject.Inject;
import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import java.time.LocalDateTime;

@Path("/methodannotataionbean")
public class MethodAnnotationController {

    @Inject
    HelloService helloService;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String get() {
        return String.format("Hello RESTEasy, %s, %s",
                LocalDateTime.now(),
                helloService.hello());
    }
}

单元测试代码如下

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.impl.HelloServiceImpl;
import io.quarkus.test.junit.QuarkusTest;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static io.restassured.RestAssured.given;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.containsString;

@QuarkusTest
class MethodAnnotationControllerTest {

    @Test
    public void testGetEndpoint() {
        given()
                .when().get("/methodannotataionbean")
                .then()
                .statusCode(200)
                // 检查body内容，HelloServiceImpl.hello方法返回的字符串
                .body(containsString("from " + HelloServiceImpl.class.getSimpleName()));
    }
}

测试通过

producer method有个特性需要重点关注：如果刚才生产bean的getHelloService方法有个入参，如下所示，入参是OtherService对象，那么，这个OtherService对象也必须是个bean实例（这就像你用@Inject注入一个bean的时候，这个bean必须存在一样），如果OtherService不是个bean，那么应用初始化的时候会报错，（其实这个特性SpringBoot中也有，相信经验丰富的您在使用Configuration类的时候应该用到过）

public class MethodAnnonationBean {

    @Produces
    @ApplicationScoped
    public HelloService getHelloService(OtherService otherService) {
        return new HelloServiceImpl();
    }
}

quarkus还做了个简化：如果有了ApplicationScoped这样的作用域注解，那么Produces可以省略掉，写成下面这样也是正常运行的

public class MethodAnnonationBean {

    @ApplicationScoped
    public HelloService getHelloService() {
        return new HelloServiceImpl();
    }
}

创建bean实例：注解修饰在成员变量上

再来看看最后一种方式，注解在成员变量上，这个成员变量就成了bean
先写个普通类用于稍后测试

package com.bolingcavalry.service.impl;

import com.bolingcavalry.service.HelloService;

public class OtherServiceImpl {

    public String hello() {
        return "from " + this.getClass().getSimpleName();
    }
}

通过成员变量创建bean的方式如下所示，给otherServiceImpl增加两个注解，Produces通知quarkus做实例化，ApplicationScoped表明了bean的作用域是整个应用，最终OtherServiceImpl实例会被创建后注册到bean容器中

package com.bolingcavalry.service.impl;

import javax.enterprise.context.ApplicationScoped;
import javax.enterprise.inject.Produces;

public class FieldAnnonationBean {

    @Produces
    @ApplicationScoped
    OtherServiceImpl otherServiceImpl = new OtherServiceImpl();
}

这种用于创建bean的成员变量（如上面的otherServiceImpl），被quarkus称为producer field
上述bean的使用方法如下，可见与前面的使用并无区别，都是从quarkus的依赖注入

@Path("/fieldannotataionbean")
public class FieldAnnotationController {

    @Inject
    OtherServiceImpl otherServiceImpl;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String get() {
        return String.format("Hello RESTEasy, %s, %s",
                LocalDateTime.now(),
                otherServiceImpl.hello());
    }
}

测试代码与前面类似就不赘述了，请您自行完成编写和测试

关于synthetic bean

还有一种bean，quarkus官方称之为synthetic bean（合成bean），这种bean只会在扩展组件中用到，而咱们日常的应用开发不会涉及，synthetic bean的特点是其属性值并不来自它的类、方法、成员变量的处理，而是由扩展组件指定的，在注册syntheitc bean到quarkus容器时，常用SyntheticBeanBuildItem类去做相关操作，来看一段实例化synthetic bean的代码

@BuildStep
@Record(STATIC_INIT)
SyntheticBeanBuildItem syntheticBean(TestRecorder recorder) {
   return SyntheticBeanBuildItem.configure(Foo.class).scope(Singleton.class)
                .runtimeValue(recorder.createFoo("parameters are recorder in the bytecode")) 
                .done();
}

至此，《quarkus依赖注入》的开篇已经完成，创建bean之后还有更精彩的内容为您奉上，敬请期待

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