[原创]Spring源码教程02--Spring的IoC容器分析

上一节“[原创]Spring教程01--Spring开始篇_Helloworld”中简单的介绍SpringFramwork的简单使用;通过Helloworld的程序做演示,本节将继续解读Spring的Ioc容器实现和分析。

Spring IoC容器启动过程

Spring的IoC容器启动大致分为下面的三个步骤:Resource定位Resoure的载入Resoured的注册 三个步骤;下面使用xml文件配置方式显示的配置方式步骤:

启动过程

首先看下ApplicationContext的构造方法定义:

public FileSystemXmlApplicationContext(
        String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent)
        throws BeansException {
    
    //设置Context
    super(parent);
    //读取XML等配置文件定位
    setConfigLocations(configLocations);
    //创建BeanFactory的关键[重点]
    if (refresh) {
        refresh();
    }
}


@Override
//这个refresh()启动容器[重要的放在首位]
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        // Prepare this context for refreshing.
        prepareRefresh();

        // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        // Prepare the bean factory for use in this context.
        prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
            postProcessBeanFactory(beanFactory);

            // Invoke factory processors registered as beans in the context.
            invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

            // Register bean processors that intercept bean creation.
            registerBeanPostProcessors(beanFactory);

            // Initialize message source for this context.
            initMessageSource();

            // Initialize event multicaster for this context.
            initApplicationEventMulticaster();

            // Initialize other special beans in specific context subclasses.
            onRefresh();

            // Check for listener beans and register them.
            registerListeners();

            // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
            finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

            // Last step: publish corresponding event.
            finishRefresh();
        }

        catch (BeansException ex) {
            if (logger.isWarnEnabled()) {
                logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                        "cancelling refresh attempt: " + ex);
            }

            // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
            destroyBeans();

            // Reset 'active' flag.
            cancelRefresh(ex);

            // Propagate exception to caller.
            throw ex;
        }

        finally {
            // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
            // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
            resetCommonCaches();
        }
    }
}

Resource定位

对象名 类 型 作 用 归属类
configResources Resource[] 配置文件资源对象数组 ClassPathXmlApplicationContext
configLocations String[] 配置文件字符串数组,存储配置文件路径 AbstractRefreshableConfigApplicationContext
beanFactory DefaultListableBeanFactory 上下文使用的Bean工厂 AbstractRefreshableApplicationContext
beanFactoryMonitor Object Bean工厂使用的同步监视器 AbstractRefreshableApplicationContext
id String 上下文使用的唯一Id,标识此ApplicationContext AbstractApplicationContext
parent ApplicationContext 父级ApplicationContext AbstractApplicationContext
beanFactoryPostProcessors List<BeanFactoryPostProcessor> 存储BeanFactoryPostProcessor接口,Spring提供的一个扩展点 AbstractApplicationContext
startupShutdownMonitor Object refresh方法和destory方法公用的一个监视器,避免两个方法同时执行 AbstractApplicationContext
shutdownHook Thread Spring提供的一个钩子,JVM停止执行时会运行Thread里面的方法 AbstractApplicationContext
resourcePatternResolver ResourcePatternResolver 上下文使用的资源格式解析器 AbstractApplicationContext
lifecycleProcessor LifecycleProcessor 用于管理Bean生命周期的生命周期处理器接口 AbstractApplicationContext
messageSource MessageSource 用于实现国际化的一个接口 AbstractApplicationContext
applicationEventMulticaster ApplicationEventMulticaster Spring提供的事件管理机制中的事件多播器接口 AbstractApplicationContext
applicationListeners Set<ApplicationListener> Spring提供的事件管理机制中的应用监听器 AbstractApplicationContext

为了便于理解;提前解析了Context的属性如下:

对象名 类 型 作 用 归属类
configResources Resource[] 配置文件资源对象数组 ClassPathXmlApplicationContext
configLocations String[] 配置文件字符串数组,存储配置文件路径 AbstractRefreshableConfigApplicationContext
beanFactory DefaultListableBeanFactory 上下文使用的Bean工厂 AbstractRefreshableApplicationContext
beanFactoryMonitor Object Bean工厂使用的同步监视器 AbstractRefreshableApplicationContext
id String 上下文使用的唯一Id,标识此ApplicationContext AbstractApplicationContext
parent ApplicationContext 父级ApplicationContext AbstractApplicationContext
beanFactoryPostProcessors List<BeanFactoryPostProcessor> 存储BeanFactoryPostProcessor接口,Spring提供的一个扩展点 AbstractApplicationContext
startupShutdownMonitor Object refresh方法和destory方法公用的一个监视器,避免两个方法同时执行 AbstractApplicationContext
shutdownHook Thread Spring提供的一个钩子,JVM停止执行时会运行Thread里面的方法 AbstractApplicationContext
resourcePatternResolver ResourcePatternResolver 上下文使用的资源格式解析器 AbstractApplicationContext
lifecycleProcessor LifecycleProcessor 用于管理Bean生命周期的生命周期处理器接口 AbstractApplicationContext
messageSource MessageSource 用于实现国际化的一个接口 AbstractApplicationContext
applicationEventMulticaster ApplicationEventMulticaster Spring提供的事件管理机制中的事件多播器接口 AbstractApplicationContext
applicationListeners Set<ApplicationListener> Spring提供的事件管理机制中的应用监听器 AbstractApplicationContext

1)设置存储配置文件路径

AbstractRefreshableConfigApplicationContext 的 setConfigLocations() 方法确定其文件的位置;代码比较简单。

public void setConfigLocations(@Nullable String... locations) {
    if (locations != null) {
        Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null");
        this.configLocations = new String[locations.length];
        for (int i = 0; i < locations.length; i++) {
            this.configLocations[i] = resolvePath(locations[i]).trim();
        }
    }
    else {
        this.configLocations = null;
    }
}

在上面的过程;我们获取配置文件的路径内容。下面看看具体的IoC容器的创建的具体过程了。

2)加载配置文件的路径

方法堆栈信息

(1)创建BeanFactory

@Override
protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
    if (hasBeanFactory()) {
        destroyBeans();
        closeBeanFactory();
    }
    try {
        DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
        beanFactory.setSerializationId(getId());
        customizeBeanFactory(beanFactory);
        loadBeanDefinitions(beanFactory);
        synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
            this.beanFactory = beanFactory;
        }
    }
    catch (IOException ex) {
        throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
    }
}

(2)读取文件配置
这个中间调用过程省略了;直接看结果:这里直接看log日志结果我们不用说太多了...

public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
    Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");
    if (logger.isInfoEnabled()) {
        logger.info("Loading XML bean definitions from " + encodedResource.getResource());
    }

    Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
    if (currentResources == null) {
        currentResources = new HashSet<>(4);
        this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);
    }
    if (!currentResources.add(encodedResource)) {
        throw new BeanDefinitionStoreException(
                "Detected cyclic loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");
    }
    try {
        InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
        try {
            InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
            if (encodedResource.getEncoding() != null) {
                inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
            }
            //下面开始解析XML方法
            return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
        }
        finally {
            inputStream.close();
        }
    }
    catch (IOException ex) {
        throw new BeanDefinitionStoreException(
                "IOException parsing XML document from " + encodedResource.getResource(), ex);
    }
    finally {
        currentResources.remove(encodedResource);
        if (currentResources.isEmpty()) {
            this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.remove();
        }
    }
}

Resource的载入

下面我们接着根据路径配置,读取到内存中;采用SAX文件的解析;看源码:

protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
    throws BeanDefinitionStoreException {
    ...
try {
    Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
    //解析xml文件注册JavaBean
    return registerBeanDefinitions(doc, resource);
}
    ...
    //省略catch()代码...

Resouce文件的解析

方法堆栈
protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
    BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
    this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);

    if (this.delegate.isDefaultNamespace(root)) {
        String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);
        if (StringUtils.hasText(profileSpec)) {
            String[] specifiedProfiles = StringUtils.tokenizeToStringArray(
                    profileSpec, BeanDefinitionParserDelegate.MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
            if (!getReaderContext().getEnvironment().acceptsProfiles(specifiedProfiles)) {
                if (logger.isInfoEnabled()) {
                    logger.info("Skipped XML bean definition file due to specified profiles [" + profileSpec +
                            "] not matching: " + getReaderContext().getResource());
                }
                return;
            }
        }
    }

    preProcessXml(root);
    //重点代码:注册JavaBean
    parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
    postProcessXml(root);

    this.delegate = parent;
}

其实写到这里感觉大家有兴趣的可以继续看看这个;如何读取xml文件如理 <bean> 等标签的操作...这里我推荐一片文章吧: Spring解密 - XML解析 与 Bean注册;后面写的比较具体。截止到目前通过XML解析;将配置文件读取到BeanDefine中;下面看看如何将其注册到IoC容器。

注册IoC容器

    @Override
    public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
            throws BeanDefinitionStoreException {

        Assert.hasText(beanName, "Bean name must not be empty");
        Assert.notNull(beanDefinition, "BeanDefinition must not be null");

        if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
            try {
                ((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate();
            }
            catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
                        "Validation of bean definition failed", ex);
            }
        }

        BeanDefinition oldBeanDefinition;

        oldBeanDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
        if (oldBeanDefinition != null) {
            if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
                        "Cannot register bean definition [" + beanDefinition + "] for bean '" + beanName +
                        "': There is already [" + oldBeanDefinition + "] bound.");
            }
            else if (oldBeanDefinition.getRole() < beanDefinition.getRole()) {
                // e.g. was ROLE_APPLICATION, now overriding with ROLE_SUPPORT or ROLE_INFRASTRUCTURE
                if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                    this.logger.warn("Overriding user-defined bean definition for bean '" + beanName +
                            "' with a framework-generated bean definition: replacing [" +
                            oldBeanDefinition + "] with [" + beanDefinition + "]");
                }
            }
            else if (!beanDefinition.equals(oldBeanDefinition)) {
                if (this.logger.isInfoEnabled()) {
                    this.logger.info("Overriding bean definition for bean '" + beanName +
                            "' with a different definition: replacing [" + oldBeanDefinition +
                            "] with [" + beanDefinition + "]");
                }
            }
            else {
                if (this.logger.isDebugEnabled()) {
                    this.logger.debug("Overriding bean definition for bean '" + beanName +
                            "' with an equivalent definition: replacing [" + oldBeanDefinition +
                            "] with [" + beanDefinition + "]");
                }
            }
            //将获取BeanName和之前解析BeanDefine放入Map集合中从而完成注册
            this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
        }
        else {
            if (hasBeanCreationStarted()) {
                // Cannot modify startup-time collection elements anymore (for stable iteration)
                synchronized (this.beanDefinitionMap) {
                    this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
                    List<String> updatedDefinitions = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames.size() + 1);
                    updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames);
                    updatedDefinitions.add(beanName);
                    this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions;
                    if (this.manualSingletonNames.contains(beanName)) {
                        Set<String> updatedSingletons = new LinkedHashSet<>(this.manualSingletonNames);
                        updatedSingletons.remove(beanName);
                        this.manualSingletonNames = updatedSingletons;
                    }
                }
            }
            else {
                // Still in startup registration phase
                this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
                this.beanDefinitionNames.add(beanName);
                this.manualSingletonNames.remove(beanName);
            }
            this.frozenBeanDefinitionNames = null;
        }

        if (oldBeanDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
            resetBeanDefinition(beanName);
        }
    }

上面的源码中我们呢需要关注this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);这句代码;这个Bean注入BeanDefineMap中;到此这里已经完成了IoC容器的初始化。

到这里基本已经结束了;ApplicationContext application = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");这样一句代码其实;也写了一章节;其实如果你是看着篇文章可以参考我的方法堆栈进行阅读。最后文章的部分其实源都简明的展示给你;后期我希望可以使用更多图展示给大家。


参考资料:

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