spring架构解析（一）--IoC容器实现

一、Spring架构简介

    Spring的设计目标：为开发者提供个一站式的轻量级应用开发框架(平台)。就像操作系统负责存储、计算、通信、外围设备等物理资源的管理一样，Spring关系的是企业应用资源的使用，比如数据持久化、事务处理、消息中间件、web应用、分布式计算等技术的抽象。

  1.Spring的层次划分

    Spring体系的核心：IoC容器和AOP模块。通过IoC容器管理POJO对象及其依赖关系，通过AOP模块以动态和非侵入的方式来增强Spring的功能。

    JavaEE各系统组件及服务：在IoC容器和AOP模块的支持下，Spring扩展了支持JavaEE开发的多个系统组件及服务，如：JDBC、ORM、Web MVC、事务处理等。

  2.Spring的模块划分

    Spring的基本组成模块有：Spring IoC、Spring AOP、Spring MVC、Spring JDBC/ORM、Spring事务处理、Spring远端调用、Spring应用。

  3.Spring的一些特性

    耦合性低：各个模块除了依赖IoC容器和AOP之外，相互之间并没有很强的耦合性；

    非侵入性：使应用程序对框架的依赖最小，在没有框架时同样可以运行；

    面向接口：Spring推动应用的设计风格向面向对象和接口编程转变。

    可选择型：Spring只提供各种技术实现，不与单独技术绑定。

二、Spring IoC容器的设计与实现

  两个容器系列：BeanFactory和ApplicationContext。

    BeanFactory：实现容器最基本的功能；

    ApplicationContext：在简单容器的基础上，增加面向框架的特性；

  1.Spring IoC容器的数据结构

    BeanDefinition：对应java对象以及对象间的依赖关系，Spring将用户在XML文件或代码中定义的Bean，解析成对应的BeanDefinition对象，并存储在HashMap中，key为Bean的name

    HashMap：多个HashMap，分别用于存储BeanDefinition和singlton Bean实例等；

  2.Spring IoC容器的设计

    A、设计路径一：从BeanFactory到HierarchicalBeanFactory，再到ConfigurableBeanFactory。

    BeanFactory：定义了容器最基本的功能，包括getBean、containsBean、getType、getAliases、IsSinglton/Prototype/TypeMatch功能；

    HierarchicalBeanFactory：增加了IoC容器的父容器管理功能，包括getParentBeanFactory方法；

    ConfigurableBeanFactory：增加了对BeanFactory的配置功能，包括配置后处理器Bean、配置Scope、注册Aliases、销毁Bean等；

    B、设计路径二：从BeanFactory到ListableBeanFactory，再到ApplicationContext，最后到我们常用的WebApplicationContext和ConfigurableApplicationContext；

    ListableBeanFactory：细化BeanFactory功能，增加getBeanNamesForType等容器实现时需要的功能；

ApplicationContext：通过继承MessageResource、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher接口，在BeanFactory基础上增加了高级容器的功能；

  3.Spring IoC容器的实现

    DefaultListableBeanFactory是IoC容器的基本实现，包括基本IoC容器所有重要功能，其他IoC容器都是在该实现上进行功能扩展。

    A、BeanFactory的实现

    XmlBeanFactory继承DefaultListableBeanFactory类，内部聚合一个XmlBeanDefinitionReader对象，通过loadBeanDefinition(resource)方法来加载Bean的配置。

    B、ApplicationContext的实现

    AbstractApplicationContext是基本实现，内部DefaultListableBeanFactory实例作为容器基本功能，包含一个事件监听器的Set，实现了事件机制。

    继承DefaultListableBeanFactory类，扩展MessageSource接口，支持国际化的实现；继承ResourceLoader接口，支持通过不同Resource来加载配置；继承ApplicationEventPublisher接口，引入事件机制，为Bean的生命周期管理提供支持。

三、Spring IoC容器的初始化

    在使用IoC容器之前，容器会进行初始化，初始化的步骤主要有三个：定位Resource；载入BeanDefinition；注册Definition。

    以FileSystemXmlApplicationContext实现类为例，IoC容器的初始化由容器的构造函数调用refresh()方法触发，refresh()方法是由其根类AbstractApplicationContext定义的，调用其父类AbstractRefreshableApplicationContext的refreshBeanFactory方法，在方法中初始化一个DefaultListableBeanFactory对象，并调用loadDefinition方法来加载XML文件，初始化一个XmlBeanDefinitionReader对象来负责XML文件的加载；

  1.定位Resource

    XmlBeanDefinitionReader通过获取AbstractXmlApplicationContext类的方法获取配置文件的信息，调用loadBeanDefinitions方法来加载每个resource对应的xml文件；

  2.BeanDefinition的载入和解析

    BeanDefinition的载入是通过reader的loadBeanDefinitions(resource)方法完成的，该方法通过resource获取inputstream流，从流中解析出Document对象。创建DefaultBeanDefinitionDocumentReader对象，调用registerBeanDefinitions(document，XmlReaderContext)进行解析并注册。

    具体的解析是在BeanDefinitionParserDelegate中完成的，通过parseBeanDefinition(element)，解析XML文件的<bean>生成对应的得到BeanDefinitionHolder对象，该对象是对BeanDefinition的包装，对Bean的属性值解析成PropertyValue对象，并添加到BeanDefinition对象中。对于property子元素的解析过程中，Array、List等各种元素的解析都有对应的方法parseArrayElement、parseListElement等。

  3.BeanDefinition在容器中的注册

    将Bean的定义解析成BeanDefinition后，还需要将BeanDefinition注册到Spring IoC容器中，容器是通过DefaultListableBeanFactory类中的ConcurrentHashMap来持有BeanDefinition的。

    DefaultListableBeanFactory实现了BeanDefinitionRegistry接口，实现了registerBeanDefinition方法，在DefaultBeanDefinitionDocumentReader的registerBeanDefinitions方法中，解析得到BeanDefinitionHolder对象后，通过调用registerBeanDefinition方法将BeanDefinition对象put到HashMap中，即完成了注册。

四、Spring IoC容器中Bean的依赖注入

    在完成BeanDefinition的解析和注册后，此时IoC容器中并没有对Bean进实例化和依赖注入，当调用容器的getBean方法时，才出发容器的实例化。

  1.调用getBean时，首先从singletonBean的HashMap中查找，如果找不到进行下一步；

  2.对容器中对应的BeanDefinition进行检查，如果该BeanDefinition是singleton或者prototype，并调用createBean方法来创建Bean对象；根据BeanDefinition中定义的Bean的生成方式来创建Bean对象，方式包括：使用容器autowire特性、使用工厂方法、使用反射机制；

  3.创建得到Bean对象后，调用populateBean方法进行依赖注入；在该方法中，先获取该Bean对应的BeanDefinition的property值，然后依次进行属性注入，处理autowire的注入、通过反射调用set方法进行属性的注入。

  4.然后调用initializeBean方法进行Bean的初始化。在初始化过程中，会判断是否实现InitializingBean接口或指定initMethod，来调用对应的方法；是否实现Aware接口，和Bean的后处理器功能。

五、容器其他功能实现

  1.预实例化

    对于指定lazy-init属性为false的Bean，在调用DefaultListableBeanFactory容器实现类的refresh方法时，通过调用preInstantiateSingletons方法进行预初始化，预初始化的实现是通过调用getBean方法来完成的。

  2.FactoryBean的实现

    在调用getBean获取Bean实例的过程中，会判断该Bean是否实现FactoryBean接口，如果实现了则调用该Bean的getObject方法来获取产品实例并返回。

  3.BeanPostProcessor的实现

    BeanPostProcessor接口包括两个方法：postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization，分别在Bean初始化前和初始化后执行。

    在Bean完成依赖注入后，调用initializeBean方法时，会遍历容器中的后处理器，依次进行对该Bean的增强处理。

  4.autowire的实现

    对Bean的autowire的属性处理是populateBean的一部分，通过反射得到需要注入的属性名，根据BeanDefinition中定义的注入的方式来选择autowireByName或autowireByType来进行自动注入。

    

    

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