Spring源代码解析(二)：IoC容器在Web容器中的启动【转载计文柯书籍】

上面我们分析了IOC容器本身的实现，下面我们看看在典型的web环境中，Spring IOC容器是怎样被载入和起作用的。
简单的说，在web容器中，通过ServletContext为Spring的IOC容器提供宿主环境，对应的建立起一个IOC容器的体系。其中，首先需要建立的是根上下文，这个上下文持有的对象可以有业务对象，数据存取对象，资源，事物管理器等各种中间层对象。在这个上下文的基础上，和web MVC相关还会有一个上下文来保存控制器之类的MVC对象，这样就构成了一个层次化的上下文结构。在web容器中启动Spring应用程序就是一个建立这个上下文体系的过程。Spring为web应用提供了上下文的扩展接口
WebApplicationContext:

public interface WebApplicationContext extends ApplicationContext {    //这里定义的常量用于在ServletContext中存取根上下文    String ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT";    ......    //对WebApplicationContext来说，需要得到Web容器的ServletContext    ServletContext getServletContext();}

而一般的启动过程，Spring会使用一个默认的实现，XmlWebApplicationContext - 这个上下文实现作为在web容器中的根上下文容器被建立起来，具体的建立过程在下面我们会详细分析。

public class XmlWebApplicationContext extends AbstractRefreshableWebApplicationContext {    /** 这是和web部署相关的位置信息，用来作为默认的根上下文bean定义信息的存放位置*/    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION = "/WEB-INF/applicationContext.xml";    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX = "/WEB-INF/";    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX = ".xml";       //我们又看到了熟悉的loadBeanDefinition,就像我们前面对IOC容器的分析中一样，这个加载工程在容器的refresh()的时候启动。    protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {        //对于XmlWebApplicationContext,当然使用的是XmlBeanDefinitionReader来对bean定义信息来进行解析        XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);        beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);        beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));        initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);        loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);    }    protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {    }    //使用XmlBeanDefinitionReader来读入bean定义信息    protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {        String[] configLocations = getConfigLocations();        if (configLocations != null) {            for (int i = 0; i < configLocations.length; i++) {                reader.loadBeanDefinitions(configLocations[i]);            }        }    }    //这里取得bean定义信息位置，默认的地方是/WEB-INF/applicationContext.xml    protected String[] getDefaultConfigLocations() {        if (getNamespace() != null) {            return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX + getNamespace() + DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX};        }        else {            return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION};        }    }}

对于一个Spring激活的web应用程序，可以通过使用Spring代码声明式的指定在web应用程序启动时载入应用程序上下文（WebApplicationContext),Spring的ContextLoader是提供这样性能的类，我们可以使用 ContextLoaderServlet或者ContextLoaderListener的启动时载入的Servlet来实例化Spring IOC容器 - 为什么会有两个不同的类来装载它呢，这是因为它们的使用需要区别不同的Servlet容器支持的Serlvet版本。但不管是 ContextLoaderSevlet还是 ContextLoaderListener都使用ContextLoader来完成实际的WebApplicationContext的初始化工作。这个ContextLoder就像是Spring Web应用程序在Web容器中的加载器booter。当然这些Servlet的具体使用我们都要借助web容器中的部署描述符来进行相关的定义。
下面我们使用ContextLoaderListener作为载入器作一个详细的分析，这个Servlet的监听器是根上下文被载入的地方，也是整个 Spring　web应用加载上下文的第一个地方；从加载过程我们可以看到，首先从Servlet事件中得到ServletContext，然后可以读到配置好的在web.xml的中的各个属性值，然后ContextLoder实例化WebApplicationContext并完成其载入和初始化作为根上下文。当这个根上下文被载入后，它被绑定到web应用程序的ServletContext上。任何需要访问该ApplicationContext的应用程序代码都可以从WebApplicationContextUtils类的静态方法来得到：

    WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc)

以Tomcat作为Servlet容器为例，下面是具体的步骤：
1.Tomcat 启动时需要从web.xml中读取启动参数，在web.xml中我们需要对ContextLoaderListener进行配置，对于在web应用启动入口是在ContextLoaderListener中的初始化部分；从Spring MVC上看，实际上在web容器中维护了一系列的IOC容器，其中在ContextLoader中载入的IOC容器作为根上下文而存在于 ServletContext中。

    //这里对根上下文进行初始化。    public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {        //这里创建需要的ContextLoader        this.contextLoader = createContextLoader();        //这里使用ContextLoader对根上下文进行载入和初始化        this.contextLoader.initWebApplicationContext(event.getServletContext());    }

通过ContextLoader建立起根上下文的过程,我们可以在ContextLoader中看到：

    public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext)            throws IllegalStateException, BeansException {        //这里先看看是不是已经在ServletContext中存在上下文,如果有说明前面已经被载入过，或者是配置文件有错误。        if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {        //直接抛出异常        .........        }              ...............        try {            // 这里载入根上下文的父上下文            ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);            //这里创建根上下文作为整个应用的上下文同时把它存到ServletContext中去,注意这里使用的ServletContext的属性值是            //ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE，以后的应用都是根据这个属性值来取得根上下文的 - 往往作为自己上下文的父上下文            this.context = createWebApplicationContext(servletContext, parent);            servletContext.setAttribute(                    WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);            ..........            return this.context;        }           ............    }

建立根上下文的父上下文使用的是下面的代码，取决于在web.xml中定义的参数：locatorFactorySelector，这是一个可选参数：

    protected ApplicationContext loadParentContext(ServletContext servletContext)            throws BeansException {        ApplicationContext parentContext = null;        String locatorFactorySelector = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_SELECTOR_PARAM);        String parentContextKey = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_KEY_PARAM);        if (locatorFactorySelector != null) {            BeanFactoryLocator locator = ContextSingletonBeanFactoryLocator.getInstance(locatorFactorySelector);            ........            //得到根上下文的父上下文的引用            this.parentContextRef = locator.useBeanFactory(parentContextKey);            //这里建立得到根上下文的父上下文            parentContext = (ApplicationContext) this.parentContextRef.getFactory();        }        return parentContext;    }

得到根上下文的父上下文以后，就是根上下文的创建过程：

    protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(            ServletContext servletContext, ApplicationContext parent) throws BeansException {        //这里需要确定我们载入的根WebApplication的类型，由在web.xml中配置的contextClass中配置的参数可以决定我们需要载入什么样的ApplicationContext,        //如果没有使用默认的。        Class contextClass = determineContextClass(servletContext);        .........        //这里就是上下文的创建过程        ConfigurableWebApplicationContext wac =                (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);        //这里保持对父上下文和ServletContext的引用到根上下文中        wac.setParent(parent);        wac.setServletContext(servletContext);        //这里从web.xml中取得相关的初始化参数        String configLocation = servletContext.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM);        if (configLocation != null) {            wac.setConfigLocations(StringUtils.tokenizeToStringArray(configLocation,                    ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));        }       //这里对WebApplicationContext进行初始化，我们又看到了熟悉的refresh调用。        wac.refresh();        return wac;    }

初始化根ApplicationContext后将其存储到SevletContext中去以后,这样就建立了一个全局的关于整个应用的上下文。这个根上下文会被以后的DispatcherServlet初始化自己的时候作为自己ApplicationContext的父上下文。这个在对 DispatcherServlet做分析的时候我们可以看看到。

3.完成对ContextLoaderListener的初始化以后， Tomcat开始初始化DispatchServlet，- 还记得我们在web.xml中队载入次序进行了定义。DispatcherServlet会建立自己的ApplicationContext,同时建立这个自己的上下文的时候会从ServletContext中得到根上下文作为父上下文,然后再对自己的上下文进行初始化，并最后存到 ServletContext中去供以后检索和使用。
可以从DispatchServlet的父类FrameworkServlet的代码中看到大致的初始化过程，整个ApplicationContext的创建过程和ContextLoder创建的过程相类似：

    protected final void initServletBean() throws ServletException, BeansException {        .........        try {            //这里是对上下文的初始化过程。            this.webApplicationContext = initWebApplicationContext();            //在完成对上下文的初始化过程结束后，根据bean配置信息建立MVC框架的各个主要元素            initFrameworkServlet();        }       ........    }

对initWebApplicationContext()调用的代码如下：

    protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() throws BeansException {        //这里调用WebApplicationContextUtils静态类来得到根上下文        WebApplicationContext parent = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());               //创建当前DispatcherServlet的上下文，其上下文种类使用默认的在FrameworkServlet定义好的：DEFAULT_CONTEXT_CLASS = XmlWebApplicationContext.class;        WebApplicationContext wac = createWebApplicationContext(parent);        ........        if (isPublishContext()) {            //把当前建立的上下文存到ServletContext中去，注意使用的属性名是和当前Servlet名相关的。            String attrName = getServletContextAttributeName();            getServletContext().setAttribute(attrName, wac);        }        return wac;    }

其中我们看到调用了WebApplicationContextUtils的静态方法得到根ApplicationContext:

    public static WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc) {        //很简单，直接从ServletContext中通过属性名得到根上下文        Object attr = sc.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE);        .......        return (WebApplicationContext) attr;    }然后创建DispatcherServlet自己的WebApplicationContext:    protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(WebApplicationContext parent)            throws BeansException {        .......        //这里使用了BeanUtils直接得到WebApplicationContext,ContextClass是前面定义好的DEFAULT_CONTEXT_CLASS =                                   //XmlWebApplicationContext.class;        ConfigurableWebApplicationContext wac =                (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(getContextClass());        //这里配置父上下文，就是在ContextLoader中建立的根上下文        wac.setParent(parent);        //保留ServletContext的引用和相关的配置信息。        wac.setServletContext(getServletContext());        wac.setServletConfig(getServletConfig());        wac.setNamespace(getNamespace());        //这里得到ApplicationContext配置文件的位置        if (getContextConfigLocation() != null) {            wac.setConfigLocations(                StringUtils.tokenizeToStringArray(                            getContextConfigLocation(), ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));        }               //这里调用ApplicationContext的初始化过程，同样需要使用refresh()        wac.refresh();        return wac;    }

4. 然后就是DispatchServlet中对Spring MVC的配置过程，首先对配置文件中的定义元素进行配置 - 请注意这个时候我们的WebApplicationContext已经建立起来了，也意味着DispatcherServlet有自己的定义资源，可以需要从web.xml中读取bean的配置信息，通常我们会使用单独的xml文件来配置MVC中各个要素定义，这里和web容器相关的加载过程实际上已经完成了，下面的处理和普通的Spring应用程序的编写没有什么太大的差别，我们先看看MVC的初始化过程：

    protected void initFrameworkServlet() throws ServletException, BeansException {        initMultipartResolver();        initLocaleResolver();        initThemeResolver();        initHandlerMappings();        initHandlerAdapters();        initHandlerExceptionResolvers();        initRequestToViewNameTranslator();        initViewResolvers();    }

5. 这样MVC的框架就建立起来了，DispatchServlet对接受到的HTTP Request进行分发处理由doService()完成，具体的MVC处理过程我们在doDispatch()中完成，其中包括使用Command模式建立执行链，显示模型数据等，这些处理我们都可以在DispatcherServlet的代码中看到：

    protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {        ......        try {            doDispatch(request, response);        }       .......    }

实际的请求分发由doDispatch(request,response)来完成：

  protected void doDispatch(final HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {       .......       // 这是Spring定义的执行链，里面放了映射关系对应的handler和定义的相关拦截器。       HandlerExecutionChain mappedHandler = null;             ......        try {            //我们熟悉的ModelAndView在这里出现了。            ModelAndView mv = null;            try {                processedRequest = checkMultipart(request);                //这里更具request中的参数和映射关系定义决定使用的handler                mappedHandler = getHandler(processedRequest, false);                ......                //这里是handler的调用过程，类似于Command模式中的execute.                HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());                mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());                .......            //这里将模型数据通过视图进行展现            if (mv != null && !mv.wasCleared()) {                render(mv, processedRequest, response);            }              ........    }

这样具体的MVC模型的实现就由bean配置文件里定义好的view resolver,handler这些类来实现用户代码的功能。
总结上面的过程，我们看到在web容器中，ServletContext可以持有一系列的web上下文，而在整个web上下文中存在一个根上下文来作为其它 Servlet上下文的父上下文。这个根上下文是由ContextLoader载入并进行初始化的，对于我们的web应用， DispatcherSerlvet载入并初始化自己的上下文,这个上下文的父上下文是根上下文，并且我们也能从ServletContext中根据 Servlet的名字来检索到我们需要的对应于这个Servlet的上下文，但是根上下文的名字是由Spring唯一确定的。这个 DispactcherServlet建立的上下文就是我们开发Spring MVC应用的IOC容器。
具体的web请求处理在上下文体系建立完成以后由DispactcherServlet来完成，上面对MVC的运作做了一个大致的描述，下面我们会具体就SpringMVC的框架实现作一个详细的分析。