Spring的工作流程/实现原理之基石IOC/BeanFactory/ApplicationContext

 更新1：2017/11/23

更新2:2018/1/30（截图）

一、什么是IOC容器？

 

IOC(Inversion of Control)、控制反转亦称依赖注入.IOC容器指的是实现对依赖对象的创建(无参构造器)、管理（参数注入）、销毁（关闭BeanFactory）.

二、Spring IOC 的两种实现方式（接口）？

 

1.        BeanFactory接口

 org.springframework.beans包中的BeanFactory接口，BeanFactory接口提供了IoC容器最基本功能(工厂模式).(如图)

 

概述:

其中BeanFactory作为最顶层的一个接口类，它定义了IOC容器的基本功能规范，BeanFactory 有三个子类：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和AutowireCapableBeanFactory。但是从上图中我们可以发现最终的默认实现类是 DefaultListableBeanFactory，他实现了所有的接口。那为何要定义这么多层次的接口呢？查阅这些接口的源码和说明发现，每个接口都有他使用的场合，它主要是为了区分在 Spring 内部在操作过程中对象的传递和转化过程中，对对象的数据访问所做的限制。例如 ListableBeanFactory 接口表示这些 Bean 是可列表的，而 HierarchicalBeanFactory 表示的是这些 Bean 是有继承关系的，也就是每个Bean 有可能有父 Bean。AutowireCapableBeanFactory 接口定义 Bean 的自动装配规则。这四个接口共同定义了 Bean 的集合、Bean 之间的关系、以及 Bean 行为.

  1、BeanFactory实现：

 步骤1、BeanFactory（继承的是DefaultListableBeanFactory），提供基本的IoC容器功能，可以从classpath或文件系统等获取资源；

 步骤2、利用ClassPathResource

 

可以从classpath中读取XML文件

	Resource cr = newClassPathResource("applicationContext.xml");
         Resource resource = newFileSystemResource(“beans.xml”);
	BeanFactory beanFactory = newXmlBeanFactory(resource);

2、  ApplicationContext接口（扩展了BeanFactory）

 

而org.springframework.context包下的ApplicationContext接口扩展了BeanFactory，还提供了与Spring AOP集成、国际化处理、事件传播及提供不同层次的context实现 (如针对web应用的WebApplicationContext)。

 

         BeanFactory提供了IoC容器最基本功能，而 ApplicationContext 则增加了更多支持企业级功能支持。ApplicationContext完全继承BeanFactory，因而BeanFactory所具有的语义也适用于ApplicationContext。

ApplicationContext实现:

1、 ClassPathXmlApplicationContext(继承了抽象类)：，从classpath获取配置文件；

 

	BeanFactory beanFactory = newClassPathXmlApplicationContext("classpath.xml");

2、FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统获取配置文件。

	BeanFactory beanFactory = newFileSystemXmlApplicationContext("fileSystemConfig.xml");

3．利用XmlWebApplicationContext读取

	XmlWebApplicationContext ctx = newXmlWebApplicationContext();

概述：ApplicationContext是Spring提供的一个高级的IoC容器，它除了能够提供IoC容器的基本功能外，还为用户提供了以下的附加服务。

从ApplicationContext接口的实现，我们看出其特点（比起BeanFactory）：

         1. 支持信息源，可以实现国际化。（实现MessageSource接口）

         2. 访问资源。(实现ResourcePatternResolver接口)

         3. 支持应用事件。(实现ApplicationEventPublisher接口)

         4.  提供附加服务（更面向框架的使用风格）

三、Spring IOC的实现流程（bean对象是怎么创建出来的）？

博主对源码进行深入的理解

总结如下：

1、准备配置文件：在项目中使用Spring（初始化/引入配置文件）

在配置文件中声明Bean定义也就是为Bean配置元数据。

方式1. 直接加载ApplicationContext

ApplicationContext ctx = newClasspathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

 

方式2. 使用ContextLoaderListener

从ServletContext取得web.xml中初始化的ApplicationContext

在web.xml中配置listener

	<context-param>
             <param-name>contextConfigLocation</param-name>
             <param-value>classpath: ApplicationContext.xml</param-value>
         </context-param>
         <listener>
             <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
         </listener>

  解释：
         org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
实现了 javax.servlet.ServletContextListener接口。ServletContextListener接口能够监听ServletContext对象的生命周期，因为每个web应用仅有一个ServletContext对象，故实际上该接口监听的是整个web应用。

方式3.使用 AnnotationConfigApplicationContext 注册配置类

1、使用 AnnotationConfigApplicationContext 注册 AppContext 类

public static void main(String[] args) {
  ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(AppContext.class);
  Course course = ctx.getBean(Course.class);
  course.getName();
}

正如以上代码所示，AppContext 配置类的注册方式是将其传递给 AnnotationConfigApplicationContext 构造函数。此外，您还可以使用所述上下文类的 register 方法来注册配置类。以下代码展示了另外一种方法。

 2、注册 AppContext 类：另外一种方法

public static void main(String[] args) {
  ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
  ctx.register(AppContext.class)
}

注册配置类将自动注册 @Bean 注释的方法名称，因而其对应的 bean 就是 Course、Module 和 Assignment。随后您可以使用 getBean 方法来获取相关的 bean，并调用其业务方法。如您所见，编写 Java 的配置类并将其注册到 Spring 上下文非常简单。下一节将讨论如何将基于 Java 的配置与 Web 应用程序配合使用。

2、定位（BeanBefinition的Resource）

Resource是Sping中用于封装I/O操作的接口。在创建spring容器时，通常要访问XML配置文件（步骤1），除此之外还可以通过访问文件类型、二进制流等方式访问资源，还有当需要网络上的资源时可以通过访问URL，Spring把这些文件统称为Resource，Resource的体系结构如下:

常用的resource资源类型如下：

　　 FileSystemResource：以文件的绝对路径方式进行访问资源，效果类似于Java中的File;

　    ClassPathResourcee：以类路径的方式访问资源，效果类似于this.getClass().getResource("/").getPath();

　　 ServletContextResource：web应用根目录的方式访问资源，效果类似于request.getServletContext().getRealPath("");

　　 UrlResource：访问网络资源的实现类。例如file: http: ftp:等前缀的资源对象;

　　 ByteArrayResource: 访问字节数组资源的实现类。

那如何获取上图中对应的各种Resource对象呢？

　　Spring提供了ResourceLoader接口用于实现不同的Resource加载策略，该接口的实例对象中可以获取一个resource对象，也就是说将不同Resource实例的创建交给ResourceLoader的实现类来处理。ResourceLoader接口中只定义了两个方法：

 

1、ResourcegetResource(Stringlocation); //通过提供的资源location参数获取Resource实例

他的顶层接口是:

public interfaceResource extendsInputStreamSource {
 
   boolean exists();      // 资源是否存在
   boolean isReadable();  //  资源是否可读
   boolean isOpen();      // 资源所代表的句柄是否被一个stream打开了
   URL getURL() throws IOException;  //  返回资源的URL的句柄
   URI getURI() throws IOException;  //  返回资源的URI的句柄
   File getFile() throws IOException; // 返回资源的File的句柄
   long contentLength() throwsIOException;   //  资源内容的长度
   long lastModified() throws IOException;    //  资源最后的修改时间
   Resource createRelative(String relativePath)throws IOException;   //根据资源的相对路径创建新资源
   String getFilename();  //  资源的文件名
   String getDescription();   //资源的描述
}

2、ClassLoadergetClassLoader(); // 获取ClassLoader, ClassLoader负责载入系统的所有Resources（Class，文件，来自网络的字节流等）、通过ClassLoader可将资源载入JVM获取. (当JVM需要某类时， ClassLoader.loadClass(Stringname)方法返回Class对象创建实例)

注：ApplicationContext的所有实现类都实现RecourceLoader接口，因此可以通过直接调用getResource（参数）获取Resoure对象。不同的ApplicatonContext实现类使用getResource方法取得的资源类型不同，例如：FileSystemXmlApplicationContext.getResource获取的就是FileSystemResource实例；ClassPathXmlApplicationContext.gerResource获取的就是ClassPathResource实例；XmlWebApplicationContext.getResource获取的就是ServletContextResource实例。

 

结果：在资源定位过程完成以后，就为资源文件中的bean的载入创造了I/O操作的条件，如何读取资源中的数据将会在下一步介绍的BeanDefinition的载入过程中描述。

3、载入（以FileSystemXmlApplicationContext载入为例）

BeanDefinition与Resource的联系呢？

   /**
    * Load bean definitions from the specifiedresource.
    * @param resource the resource descriptor
    * @return the number of bean definitionsfound
    * @throws BeanDefinitionStoreException incase of loading or parsingerrors
    */
        intloadBeanDefinitions(Resourceresource) throws BeanDefinitionStoreException;

总之，BeanDefinition相当于一个数据结构，这个数据结构的生成过程是根据定位的resource资源对象中的bean而来的(loadBeanDefinitions方法)，这些bean在Spirng IoC容器内部表示成了的BeanDefintion这样的数据结构，IoC容器对bean的管理和依赖注入的实现都是通过操作BeanDefinition来进行的。

载入过程把用户定义好的Bean表示成IoC容器内部的数据结构，而这个容器内部的数据结构就是BeanDefinition，在IOC容器中是通过ConcurretHashMap来保持和维护和获取的。总地说来，这个BeanDefinition实际上就是POJO对象在IoC容器中的抽象，这个BeanDefinition定义了一系列的数据来使得IoC容器能够方便地对POJO对象也就是Spring的Bean进行管理。即BeanDefinition就是Spring的领域对象。

                  

 

1.设置资源加载器和资源定位

2．AbstractApplicationContext的refresh函数载入Bean定义过程：

3.AbstractApplicationContext子类的refreshBeanFactory()方法：

4.AbstractRefreshableApplicationContext子类的loadBeanDefinitions方法：

5.AbstractBeanDefinitionReader读取Bean定义资源：

6.对BeanDefinition载入的实现

7．资源加载器获取要读入的资源：

8．XmlBeanDefinitionReader加载Bean定义资源：

9．DocumentLoader将Bean定义资源转换为Document对象：

10．XmlBeanDefinitionReader解析载入的Bean定义资源文件：

11．DefaultBeanDefinitionDocumentReader对Bean定义的Document对象解析：

12．BeanDefinitionParserDelegate解析Bean定义资源文件中的<Bean>元素：

13、BeanDefinitionParserDelegate解析<property>元素：

14、解析<property>元素的子元素：

15、解析<list>子元素：

注：BeanDefinition的载入分成两部分(XML的解析器和documentReader解析)：

首先通过调用XML的解析器得到document对象，但这些document对象并没有按照Spring的Bean规则进行解析。

在完成通用的XML解析以后，才是按照Spring的Bean规则进行解析的地方，这个按照Spring的Bean规则进行解析的过程是在 documentReader中实现的。

这里使用的documentReader是默认设置好的DefaultBean-DefinitionDocumentReader。

这个DefaultBeanDefinitionDocumentReader的创建是在后面的方法中完成的，然后再完成BeanDefinition的处理，处理的结果由BeanDefinitionHolder对象来持有。

这个BeanDefinitionHolder除了持有BeanDefinition对象外，还持有其他与BeanDefinition的使用相关的信息，比如Bean的名字、别名集合等。这个BeanDefinition-Holder的生成是通过对Document文档树的内容进行解析来完成的，可以看到这个解析过程是由BeanDefinition-ParserDelegate来实现（具体在processBeanDefinition方法中实现）的，同时这个解析是与Spring对BeanDefinition的配置规则紧密相关的。

4、注册

这个过程是通过调用BeanDefinitionRegistry接口的实现来完成的，这个注册过程把载入过程中解析得到的BeanDefinition向IoC容器进行注册。可以看到，在IoC容器内部，是通过使用一个HashMap来持有这些BeanDefinition数据的。

BeanDefinition加载完成之后，要把它注册到IoC容器中，其实就是把bean对象添加到一个HashMap中，BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition方法完成注册。

这里getReaderContext得到的readerContext是之前步骤中已经设置好的，即DefaultListableBeanFactory，他实现了BeanDefinitionRegistry的方法registerBeanDefinition，最终完成BeanDefinition的注册。

完成了上面的三步后，目前ApplicationContext中有两种类型的结构，一个是DefaultListableBeanFactory，它是Spring IOC容器，另一种是若干个BeanDefinitionHolder，这里面包含实际的Bean对象，AbstractBeanDefition。

需要把二者关联起来，这样Spring才能对Bean进行管理。在DefaultListableBeanFactory中定义了一个Map对象，保存所有的BeanDefition。这个注册的过程就是把前面解析得到的Bean放入这个Map的过程。

     registerBeanDefinition

注册的入口，对于普通的Bean和Alias调用不同类型的注册方法进行注册。

registerBeanDefinition

注册Bean 定义在DefaultListableBeanFactory中

registerAlias

定义在SimpleAliasRegistry类，对别名进行注册

 5、依赖注入

    这个过程是Bean创建出来的过程，在大多数情况下，Spring容器直接通过new关键字调用构造器来创建Bean实例，而class属性指定Bean实例的实现类，但这不是实例化Bean的唯一方法。实际上，Spring支持使用以下三种方式来创建Bean:

(1)调用构造器创建Bean
(2)调用静态工厂方法创建Bean
(3)调用实例工厂方法创建Bean

最后 综合 过程：