Spring IoC容器的解析

本文基于ClassPathXmlApplicationContext。

1、IoC容器的概念

控制反转(IoC)是面向对象编程中的一种设计思想,可以用来降低代码之间的耦合度。

依赖注入(DI)是控制反转这一设计思想的具体实现方式。

IoC和DI是同一概念不同角度的描述,类似于理论与实践的关系,IoC是理论,DI是实践。

在传统Java应用中,类A想要使用类B的属性或方法,一般会在类A中通过new创建类B的对象来进行属性或方法的使用。采用依赖注入后,类A的代码中只需要定义一个私有的类B对象,然后通过构造方法或者setter方法,在外部new创建类B对象然后进行注入。

Spring IoC容器是具有依赖注入功能的具体代码实现。

Spring Bean是IoC容器所管理的对象,其在Spring配置文件中配置,根据配置文件里的信息创建。

IoC容器可以理解为工厂,Bean可以理解为产品。

Spring Bean的属性或子元素如下表所示:

Spring配置文件的代码如下所示:

2、IoC容器的实现

Spring框架提供了两种不同类型的IoC容器,分别是BeanFactory和ApplicationContext。

(1)BeanFactory

BeanFactory是IoC容器的基本实现,也是Spring提供的最简单的IoC容器,它提供了IoC容器最基本的功能,由org.springframework.beans.factory.BeanFactory接口定义。

(2)ApplicationContext

ApplicationContext是BeanFactory接口的子接口,是对BeanFactory的扩展。ApplicationContext在BeanFactory的基础上增加了许多企业级的功能,例如AOP(面向切面编程)、国际化、事务支持等。

ApplicationContext接口有两个常用的实现类:ClassPathXmlApplicationContext和FileSystemXMLApplicationContext。

3、IoC容器的初始化

IoC容器的初始化入口代码如下图所示:

接下来查看ClassPathXmlApplicationContext的构造方法,具体代码如下图所示:

IoC容器的初始化工作是由AbstractApplicationContext的refresh方法执行,具体的代码如下图所示:

3.1、prepareRefresh方法

1)设置Spring容器的启动时间。

2)撤销关闭状态,开启活跃状态。

3)验证环境信息里一些必须存在的参数。

3.2、obtainFreshBeanFactory方法

1)创建IoC容器(DefaultListableBeanFactory)。

2)Resource的定位及获取。

3)BeanDefinition的载入,通过XML解析获取Bean的基本信息及Bean之间的依赖关系存储到BeanDefinition。

4)BeanDefinition的注册,把XML解析得到的BeanDefinition注册到IoC容器里。

3.3、prepareBeanFactory方法

1)设置BeanFactory的类加载器。

2)设置支持表达式的解析器。

3)注册可以在任何地方使用的组件。

4)注册ApplicatonContextAwareProcessor和ApplicationListenerDetector两个后置处理器。

3.4、invokeBeanFactoryPostProcessors方法

执行IoC容器的后置处理器。该后置处理器包括BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor(BeanDefinitionRegistryPostProcessor继承BeanFactoryPostProcessor),BeanFactoryPostProcessor是对IoC容器的处理,BeanDefinitionRegistryPostProcessor是对BeanDefinition的处理。这边是一个IoC容器的扩展点,用户可以实现这两个接口对IoC容器进行增强操作。

3.5、registerBeanPostProcessors方法

注册Bean的后置处理器。BeanPostProcessor是对Bean的处理,这些后置处理器在Bean初始化的时候执行。这是一个Bean的扩展点,用户可以实现BeanPostProcessor这个接口对Bean进行增强操作。

3.6、initMessageSource方法

国际化支持,如果需要用到国际化可以从IoC容器中获取messageSource,然后调用他的getMessage方法获取国际化支持。

3.7、initApplicationEventMulticaster方法

初始化事件广播器,事件广播器用于事件的发布。

程序首先会检查IoC容器中是否有Bean的名字和这个常量(applicationEventMulticaster)相同的,如果没有则说明没有那么就使用默认的ApplicationEventMulticaster的实现:SimpleApplicationEventMulticaster。

3.8、registerListeners方法

注册应用的监听器。就是注册实现了ApplicationListener接口的监听器,这些监听器是注册到ApplicationEventMulticaster中的。这不会影响到其它监听器。在注册完以后,还会将其前期的事件发布给相匹配的监听器。

3.9、finishBeanFactoryInitialization方法

初始化IoC容器中已经被注册但是未初始化的所有Bean(非懒加载)。

3.10、finishRefresh方法

1)初始化生命周期处理器(LifecycleProcessor),并设置到IoC容器中。

2)调用生命周期处理器的onRefresh方法,这个方法会找出IoC容器中实现了SmartLifecycle接口的类并进行start方法的调用。

3)发布ContextRefreshedEvent事件告知对应的ApplicationListener进行响应的操作。

4、Bean的注册过程

Bean的注册过程是包含在IoC容器的初始化里,由AbstractApplicationContext的obtainFreshBeanFactory方法触发,主要包括Resource定位、BeanDefinition的载入和BeanDefinition的注册三个基本过程。

第一个过程是Resource定位过程。这个Resource定位指的是BeanDefinition的资源定位,它由ResourceLoader通过统一的Resource接口完成,这个Resource对各种形式的BeanDefinition的使用都提供了统一接口。

第二个过程是BeanDefinition的载入。这个 载入过程是把用户定义好的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BeanDDefinition。

第三个过程时向IoC容器注册这些BeanDefinition的过程。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。

(1)Resource的定位及获取

Resource的定位及获取是在AbstractApplicationContext的obtainFreshBeanFactory方法里执行,具体代码如下图所示:

接下来查看refreshBeanFactory方法,具体代码如下图所示:

接下来查看loadBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

接下来继续查看loadBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

至此,Resource的定位及获取解析完成。

(2)BeanDefinition的载入

通过XML解析获取Bean的基本信息及Bean之间的依赖关系存储到BeanDefinition。

紧跟Resource的定位及获取,我们来解析BeanDefinition的载入。

继续查看loadBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

接下来查看doLoadBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

接下来查看registerBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

接下来继续查看registerBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

接下来查看parseBeanDefinitions方法,具体代码如下图所示:

至此,BeanDefintion的载入解析完成。

(3)BeanDefinition的注册

把XML解析得到的BeanDefinition注册到IoC容器里。

紧跟BeanDefintion的载入,我们来解析BeanDefinition的注册。

接下来查看parseDefaultElement方法,具体代码如下图所示:

接下来查看processBeanDefinition方法,具体代码如下图所示:

接下来查看registerBeanDefinition方法,具体代码如下图所示:

至此,BeanDefinition的注册解析完成。

5、Bean的初始化

非懒加载的单例Bean的初始化由AbstractApplicationContext里的finishBeanFactoryInitialization方法触发。

懒加载的Bean的初始化入口代码如下:

接下来查看getBean方法,具体代码如下图所示:

Bean的初始化工作是由AbstractBeanFactory的doGetBean方法执行,具体代码如下图所示:

接下来查看createBean方法,具体代码如下图所示:

接下来查看doCreateBean方法,具体代码如下图所示:

至此,Bean的初始化解析完成。

注:Spring中主要由两种方式实现依赖注入:构造函数注入和setter注入。

6、Bean的生命周期

Spring Bean的完整生命周期是第一次向IoC容器索要Bean开始,直到最终Spring IoC容器销毁Bean为止,其具体流程如下图所示:

Bean 生命周期的整个执行过程描述如下:

1)对Bean进行实例化。

2)对Bean进行属性注入。

3)如果Bean实现了BeanNameAware接口,则Spring调用setBeanName()方法传入当前Bean的id值。

4)如果Bean实现了BeanFactoryAware接口,则Spring调用setBeanFactory()方法传入当前BeanFactory实例的引用。

5)如果Bean实现了ApplicationContextAware接口,则Spring调用setApplicationContext()方法传入当前ApplicationContext实例的引用。

6)如果Bean实现了BeanPostProcessor接口,则Spring调用postProcessBeforeInitialzation()方法。

7)如果Bean实现了InitializingBean接口,则Spring将调用afterPropertiesSet()方法。

8)如果在配置文件中通过init-method属性指定了初始化方法,则Spring调用该初始化方法。

9)如果Bean实现了BeanPostProcessor接口,则Spring将调用postProcessAfterInitialization()方法。

10)如果在<bean>中指定了该Bean的作用域为singleton,则将该Bean放入Spring IoC容器的缓存池中,触发Spring对该Bean的生命周期管理;如果在<bean>中指定了该Bean的作用域为prototype,则将该Bean交给调用者,调用者管理该Bean的生命周期,Spring不再管理该Bean。

11)如果Bean实现了DisposableBean接口,则Spring会调用destory()方法。

12)如果在配置文件中通过destory-method属性指定了销毁方法,则Spring将调用该销毁方法。

7、Bean的作用域

Spring提供了6中scope作用域,如下表所示:

注意:以上6种Bean作用域,除了singleton和prototype可以直接在常规的Spring IoC容器(例如ClassPathXmlApplicationContext)中使用外,剩下的都只能在基于Web的ApplicationContext实现(例如XmlWebApplicationContext)中才能使用,否则就会抛出一个 IllegalStateException 的异常。

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