IOC 容器的初始化包括BeanDefinition 的Resource 定位、加载和注册这三个基本的过程。
其继承体系如下图所示：
ApplicationContext 允许上下文嵌套，通过保持父上下文可以维持一个上下文体系。对于Bean 的查找可以在这个上下文体系中发生，首先检查当前上下文，其次是父上下文，逐级向上，这样为不同的Spring应用提供了一个共享的Bean 定义环境。
1、寻找入口
我们用的比较多的ClassPathXmlApplicationContext，通过main()方法启动:
ApplicationContext app = new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
先看其构造函数的调用：
public ClassPathXmlApplicationContext(String configLocation) throws BeansException {
this(new String[]{configLocation}, true, (ApplicationContext)null);
}
其实际调用的构造函数为：
public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent) throws BeansException {
super(parent);
this.setConfigLocations(configLocations);
if (refresh) {
this.refresh();
}
}
还有像AnnotationConfigApplicationContext 、FileSystemXmlApplicationContext 、
XmlWebApplicationContext 等都继承自父容器AbstractApplicationContext 主要用到了装饰器模式和策略模式，最终都是调用refresh()方法。
2、获得配置路径
在创建ClassPathXmlApplicationContext 容器时，构造方法做以下两项重要工作：
首先，调用父类容器的构造方法(super(parent)方法)为容器设置好Bean 资源加载器。
然后， 再调用父类AbstractRefreshableConfigApplicationContext 的setConfigLocations(configLocations)方法设置Bean 配置信息的定位路径。
通过追踪ClassPathXmlApplicationContext 的继承体系， 发现其父类的父类AbstractApplicationContext 中初始化IOC 容器所做的主要源码如下：
public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader
implements ConfigurableApplicationContext {
//静态初始化块，在整个容器创建过程中只执行一次
static {
//为了避免应用程序在Weblogic8.1 关闭时出现类加载异常加载问题，加载IOC 容
//器关闭事件(ContextClosedEvent)类
ContextClosedEvent.class.getName();
}
public AbstractApplicationContext() {
this.resourcePatternResolver = getResourcePatternResolver();
}
public AbstractApplicationContext(@Nullable ApplicationContext parent) {
this();
setParent(parent);
}
//获取一个Spring Source 的加载器用于读入Spring Bean 配置信息
protected ResourcePatternResolver getResourcePatternResolver() {
//AbstractApplicationContext 继承DefaultResourceLoader，因此也是一个资源加载器
//Spring 资源加载器，其getResource(String location)方法用于载入资源
return new PathMatchingResourcePatternResolver(this);
}
...
}
AbstractApplicationContext 的默认构造方法中有调用PathMatchingResourcePatternResolver 的构造方法创建Spring 资源加载器：
public PathMatchingResourcePatternResolver(ResourceLoader resourceLoader) {
Assert.notNull(resourceLoader, "ResourceLoader must not be null");
//设置Spring 的资源加载器
this.resourceLoader = resourceLoader;
}
在设置容器的资源加载器之后，接下来ClassPathXmlApplicationContext 执行setConfigLocations()方法通过调用其父类AbstractRefreshableConfigApplicationContext 的方法进行对Bean 配置信息的定位，该方法的源码如下：
/**
* Set the config locations for this application context in init-param style,
* i.e. with distinct locations separated by commas, semicolons or whitespace.
* <p>If not set, the implementation may use a default as appropriate.
*/
//处理单个资源文件路径为一个字符串的情况
public void setConfigLocation(String location) {
//String CONFIG_LOCATION_DELIMITERS = ",; /t/n";
//即多个资源文件路径之间用” ,; \t\n”分隔，解析成数组形式
setConfigLocations(StringUtils.tokenizeToStringArray(location, CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));
}
/**
* Set the config locations for this application context.
* <p>If not set, the implementation may use a default as appropriate.
*/
//解析Bean 定义资源文件的路径，处理多个资源文件字符串数组
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++) {
// resolvePath 为同一个类中将字符串解析为路径的方法
this.configLocations[i] = resolvePath(locations[i]).trim();
}
} else {
this.configLocations = null;
}
}
通过这两个方法的源码我们可以看出，我们既可以使用一个字符串来配置多个Spring Bean 配置信息，也可以使用字符串数组，即下面两种方式都是可以的：
ClassPathResource res = new ClassPathResource("a.xml,b.xml");
多个资源文件路径之间可以是用” , ; \t\n”等分隔。
ClassPathResource res =new ClassPathResource(new String[]{"a.xml","b.xml"});
至此，SpringIOC 容器在初始化时将配置的Bean 配置信息定位为Spring 封装的Resource。
3、开始启动
SpringIOC 容器对Bean 配置资源的载入是从refresh()函数开始的，refresh()是一个模板方法，规定了IOC 容器的启动流程， 有些逻辑要交给其子类去实现。它对Bean 配置资源进行载入ClassPathXmlApplicationContext 通过调用其父类AbstractApplicationContext 的refresh()函数启动整个IOC 容器对Bean 定义的载入过程，现在我们来详细看看refresh()中的逻辑处理：
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// Prepare this context for refreshing.
//1、调用容器准备刷新的方法，获取容器的当时时间，同时给容器设置同步标识
prepareRefresh();
// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
//2、告诉子类启动refreshBeanFactory()方法，Bean 定义资源文件的载入从
//子类的refreshBeanFactory()方法启动
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
// Prepare the bean factory for use in this context.
//3、为BeanFactory 配置容器特性，例如类加载器、事件处理器等
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
//4、为容器的某些子类指定特殊的BeanPost 事件处理器
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// Invoke factory processors registered as beans in the context.
//5、调用所有注册的BeanFactoryPostProcessor 的Bean
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// Register bean processors that intercept bean creation.
//6、为BeanFactory 注册BeanPost 事件处理器.
//BeanPostProcessor 是Bean 后置处理器，用于监听容器触发的事件
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Initialize message source for this context.
//7、初始化信息源，和国际化相关.
initMessageSource();
// Initialize event multicaster for this context.
//8、初始化容器事件传播器.
initApplicationEventMulticaster();
// Initialize other special beans in specific context subclasses.
//9、调用子类的某些特殊Bean 初始化方法
onRefresh();
// Check for listener beans and register them.
//10、为事件传播器注册事件监听器.
registerListeners();
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
//11、初始化所有剩余的单例Bean
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// Last step: publish corresponding event.
//12、初始化容器的生命周期事件处理器，并发布容器的生命周期事件
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.
//13、销毁已创建的Bean
destroyBeans();
// Reset 'active' flag.
//14、取消refresh 操作，重置容器的同步标识.
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...
//15、重设公共缓存
resetCommonCaches();
}
}
}
refresh()方法主要为IOC 容器Bean 的生命周期管理提供条件，Spring IOC 容器载入Bean 配置信息从其子类容器的refreshBeanFactory() 方法启动， 所以整个refresh() 中“ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();”这句以后代码的都是注册容器的信息源和生命周期事件，我们前面说的载入就是从这句代码开始启动。
refresh()方法的主要作用是：在创建IOC 容器前，如果已经有容器存在，则需要把已有的容器销毁和关闭，以保证在refresh 之后使用的是新建立起来的IOC 容器。它类似于对IOC 容器的重启，在新建立好的容器中对容器进行初始化，对Bean 配置资源进行载入。
4、创建容器
obtainFreshBeanFactory()方法调用子类容器的refreshBeanFactory()方法，启动容器载入Bean 配置信息的过程，代码如下：
protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
//这里使用了委派设计模式，父类定义了抽象的refreshBeanFactory()方法，具体实现调用子类容器的refreshBeanFactory()方法
refreshBeanFactory();
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);
}
return beanFactory;
}
AbstractApplicationContext 类中只抽象定义了refreshBeanFactory()方法，容器真正调用的是其子类AbstractRefreshableApplicationContext 实现的refreshBeanFactory()方法，方法的源码如下：
protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
//如果已经有容器，销毁容器中的bean，关闭容器
if (hasBeanFactory()) {
destroyBeans();
closeBeanFactory();
}
try {
//创建IOC 容器
DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
beanFactory.setSerializationId(getId());
//对IOC 容器进行定制化，如设置启动参数，开启注解的自动装配等
customizeBeanFactory(beanFactory);
//调用载入Bean 定义的方法，主要这里又使用了一个委派模式，在当前类中只定义了抽象的loadBeanDefinitions 方法，具体的实现调用子类容器
loadBeanDefinitions(beanFactory);
synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
this.beanFactory = beanFactory;
}
} catch (IOException ex) {
throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
}
}
在这个方法中，先判断BeanFactory 是否存在，如果存在则先销毁beans 并关闭beanFactory，接着创建DefaultListableBeanFactory，并调用loadBeanDefinitions(beanFactory)装载bean 定义。
5、载入配置路径
AbstractRefreshableApplicationContext 中只定义了抽象的loadBeanDefinitions 方法，容器真正调用的是其子类AbstractXmlApplicationContext 对该方法的实现，AbstractXmlApplicationContext的主要源码如下：
loadBeanDefinitions() 方法同样是抽象方法， 是由其子类实现的， 也即在AbstractXmlApplicationContext 中。
public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {
...
//实现父类抽象的载入Bean 定义方法
@Override
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
//创建XmlBeanDefinitionReader，即创建Bean 读取器，并通过回调设置到容器中去，容器使用该读取器读取Bean 配置资源
XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
//为Bean 读取器设置Spring 资源加载器，AbstractXmlApplicationContext 的
//祖先父类AbstractApplicationContext 继承DefaultResourceLoader，因此，容器本身也是一个资源加载器
beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
//为Bean 读取器设置SAX xml 解析器
beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));
//当Bean 读取器读取Bean 定义的Xml 资源文件时，启用Xml 的校验机制
initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
//Bean 读取器真正实现加载的方法
loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}
protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader reader) {
reader.setValidating(this.validating);
}
//Xml Bean 读取器加载Bean 配置资源
protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
//获取Bean 配置资源的定位
Resource[] configResources = getConfigResources();
if (configResources != null) {
//Xml Bean 读取器调用其父类AbstractBeanDefinitionReader 读取定位的Bean 配置资源
reader.loadBeanDefinitions(configResources);
}
// 如果子类中获取的Bean 配置资源定位为空，则获取ClassPathXmlApplicationContext
// 构造方法中setConfigLocations 方法设置的资源
String[] configLocations = getConfigLocations();
if (configLocations != null) {
//Xml Bean 读取器调用其父类AbstractBeanDefinitionReader 读取定位的Bean 配置资源
reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
}
}
//这里又使用了一个委托模式，调用子类的获取Bean 配置资源定位的方法
//该方法在ClassPathXmlApplicationContext 中进行实现，对于我们
//举例分析源码的ClassPathXmlApplicationContext 没有使用该方法
@Nullable
protected Resource[] getConfigResources() {
return null;
}
}
以XmlBean 读取器的其中一种策略XmlBeanDefinitionReader 为例。XmlBeanDefinitionReader 调用其父类AbstractBeanDefinitionReader 的reader.loadBeanDefinitions()方法读取Bean 配置资源。
由于我们使用ClassPathXmlApplicationContext 作为例子分析，因此getConfigResources 的返回值为null，因此程序执行reader.loadBeanDefinitions(configLocations)分支。
6、分配路径处理策略
在XmlBeanDefinitionReader 的抽象父类AbstractBeanDefinitionReader 中定义了载入过程。
AbstractBeanDefinitionReader 的loadBeanDefinitions()方法源码如下：
//重载方法，调用下面的loadBeanDefinitions(String, Set<Resource>);方法
@Override
public int loadBeanDefinitions(String location) throws BeanDefinitionStoreException {
return loadBeanDefinitions(location, null);
}
public int loadBeanDefinitions(String location, @Nullable Set<Resource> actualResources) throws
BeanDefinitionStoreException {
//获取在IOC 容器初始化过程中设置的资源加载器
ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
if (resourceLoader == null) {
throw new BeanDefinitionStoreException(
"Cannot import bean definitions from location [" + location + "]: no ResourceLoader available");
}
if (resourceLoader instanceof ResourcePatternResolver) {
// Resource pattern matching available.
try {
//将指定位置的Bean 配置信息解析为Spring IOC 容器封装的资源
//加载多个指定位置的Bean 配置信息
Resource[] resources = ((ResourcePatternResolver) resourceLoader).getResources(location);
//委派调用其子类XmlBeanDefinitionReader 的方法，实现加载功能
int loadCount = loadBeanDefinitions(resources);
if (actualResources != null) {
for (Resource resource : resources) {
actualResources.add(resource);
}
}
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location pattern [" + location + "]");
}
return loadCount;
} catch (IOException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(
"Could not resolve bean definition resource pattern [" + location + "]", ex);
}
} else {
// Can only load single resources by absolute URL.
//将指定位置的Bean 配置信息解析为Spring IOC 容器封装的资源
//加载单个指定位置的Bean 配置信息
Resource resource = resourceLoader.getResource(location);
//委派调用其子类XmlBeanDefinitionReader 的方法，实现加载功能
int loadCount = loadBeanDefinitions(resource);
if (actualResources != null) {
actualResources.add(resource);
}
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location [" + location + "]");
}
return loadCount;
}
}
//重载方法，调用loadBeanDefinitions(String);
@Override
public int loadBeanDefinitions(String... locations) throws BeanDefinitionStoreException {
Assert.notNull(locations, "Location array must not be null");
int counter = 0;
for (String location : locations) {
counter += loadBeanDefinitions(location);
}
return counter;
}
AbstractRefreshableConfigApplicationContext 的loadBeanDefinitions(Resource...resources) 方法实际上是调用AbstractBeanDefinitionReader 的loadBeanDefinitions()方法。
从对AbstractBeanDefinitionReader 的loadBeanDefinitions()方法源码分析可以看出该方法就做了两件事：
首先，调用资源加载器的获取资源方法resourceLoader.getResource(location)，获取到要加载的资源。
其次，真正执行加载功能是其子类XmlBeanDefinitionReader 的loadBeanDefinitions()方法。在loadBeanDefinitions()方法中调用了AbstractApplicationContext 的getResources()方法，跟进去之后发现getResources()方法其实定义在ResourcePatternResolver 中，此时，我们有必要来看一下ResourcePatternResolver 的全类图：
从上面可以看到ResourceLoader 与ApplicationContext 的继承关系，可以看出其实际调用的是DefaultResourceLoader 中的getSource() 方法定位Resource ， 因为ClassPathXmlApplicationContext 本身就是DefaultResourceLoader 的实现类，所以此时又回到了ClassPathXmlApplicationContext 中来。
7、解析配置文件路径
XmlBeanDefinitionReader 通过调用ClassPathXmlApplicationContext 的父类DefaultResourceLoader 的getResource()方法获取要加载的资源
//TODO添加源码解析
8、开始读取配置内容
继续回到XmlBeanDefinitionReader 的loadBeanDefinitions(Resource …)方法看到代表bean 文件的资源定义以后的载入过程。
//TODO添加源码解析
9、准备文档对象
DocumentLoader 将Bean 配置资源转换成Document 对象
//TODO添加源码解析
10、分配解析策略
XmlBeanDefinitionReader 类中的doLoadBeanDefinition()方法是从特定XML 文件中实际载入Bean 配置资源的方法，该方法在载入Bean 配置资源之后将其转换为Document 对象，接下来调用registerBeanDefinitions() 启动Spring IOC 容器对Bean 定义的解析过程。
//TODO添加源码解析
11、将配置载入内存
BeanDefinitionDocumentReader 接口通过registerBeanDefinitions() 方法调用其实现类DefaultBeanDefinitionDocumentReader 对Document 对象进行解析。
//TODO添加源码解析
12、载入<bean>元素
Bean 配置信息中的<import>和<alias>元素解析在DefaultBeanDefinitionDocumentReader 中已经完成，对Bean 配置信息中使用最多的<bean>元素交由BeanDefinitionParserDelegate 来解析。
//TODO添加源码解析
13、载入<property>元素
BeanDefinitionParserDelegate 在解析<Bean>调用parsePropertyElements()方法解析<Bean>元素中的<property>属性子元素。
//TODO添加源码解析
14、载入<property>的子元素
在BeanDefinitionParserDelegate 类中的parsePropertySubElement()方法对<property>中的子元素解析。
//TODO添加源码解析
15、载入<list>的子元素
在BeanDefinitionParserDelegate 类中的parseListElement()方法就是具体实现解析<property>元素中的<list>集合子元素。
//TODO添加源码解析
16、分配注册策略
让我们继续跟踪程序的执行顺序，接下来我们来分析DefaultBeanDefinitionDocumentReader 对Bean 定义转换的Document 对象解析的流程中， 在其parseDefaultElement() 方法中完成对Document 对象的解析后得到封装BeanDefinition 的BeanDefinitionHold 对象， 然后调用BeanDefinitionReaderUtils 的registerBeanDefinition() 方法向IOC 容器注册解析的Bean 。
BeanDefinitionReaderUtils 的注册的源码如下：
//将解析的BeanDefinitionHold 注册到容器中
public static void registerBeanDefinition(
BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
throws BeanDefinitionStoreException {
//获取解析的BeanDefinition 的名称
String beanName = definitionHolder.getBeanName();
//向IOC 容器注册BeanDefinition
registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
//如果解析的BeanDefinition 有别名，向容器为其注册别名
String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
if (aliases != null) {
for (String alias : aliases) {
registry.registerAlias(beanName, alias);
}
}
}
当调用BeanDefinitionReaderUtils 向IOC 容器注册解析的BeanDefinition 时，真正完成注册功能的是DefaultListableBeanFactory。
17、向容器注册
DefaultListableBeanFactory 中使用一个HashMap 的集合对象存放IOC 容器中注册解析的BeanDefinition，向IOC 容器注册的主要源码如下：
//存储注册信息的BeanDefinition
private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);
//向IOC 容器注册解析的BeanDefiniton
@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");
//校验解析的BeanDefiniton
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 + "]");
}
}
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
} else {
if (hasBeanCreationStarted()) {
//注册的过程中需要线程同步，以保证数据的一致性
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 {
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
this.beanDefinitionNames.add(beanName);
this.manualSingletonNames.remove(beanName);
}
this.frozenBeanDefinitionNames = null;
}
//检查是否有同名的BeanDefinition 已经在IOC 容器中注册
if (oldBeanDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
//重置所有已经注册过的BeanDefinition 的缓存
resetBeanDefinition(beanName);
}
}
至此，Bean 配置信息中配置的Bean 被解析过后，已经注册到IOC 容器中，被容器管理起来，真正完成了IOC 容器初始化所做的全部工作。现在IOC 容器中已经建立了整个Bean 的配置信息，这些BeanDefinition 信息已经可以使用，并且可以被检索，IOC 容器的作用就是对这些注册的Bean 定义信息进行处理和维护。这些的注册的Bean 定义信息是IOC 容器控制反转的基础，正是有了这些注册的数据，容器才可以进行依赖注入。
