Spring IOC 原理与IOC 容器实现

一. Spring IOC 原理

1. 概念

Spring 通过一个配置文件描述 Bean 及 Bean 之间的依赖关系,利用 Java 语言的反射功能实例化Bean 并建立 Bean 之间的依赖关系。 Spring 的 IoC 容器在完成这些底层工作的基础上,还提供了 Bean 实例缓存、生命周期管理、 Bean 实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

2. Spring 容器高层视图

Spring 启动时读取应用程序提供的 Bean 配置信息,并在 Spring 容器中生成一份相应的 Bean 配置注册表,然后根据这张注册表实例化 Bean,装配好 Bean 之间的依赖关系,为上层应用提供准备就绪的运行环境。其中 Bean 缓存池为 HashMap 实现

3. IOC 容器实现

BeanFactory-框架基础设施

BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施,面向 Spring 本身;ApplicationContext 面向使用Spring 框架的开发者,几乎所有的应用场合我们都直接使用 ApplicationContext 而非底层的 BeanFactory。

BeanDefinitionRegistry 注册表

(1). Spring 配置文件中每一个节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象表示,它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册BeanDefinition 对象的方法。

BeanFactory 顶层接口

(2). 位于类结构树的顶端 ,它最主要的方法就是 getBean(String beanName),该方法从容器中返回特定名称的 Bean,BeanFactory 的功能通过其他的接口得到不断扩展:

ListableBeanFactory

(3). 该接口定义了访问容器中 Bean 基本信息的若干方法,如查看 Bean 的个数、获取某一类型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法;

HierarchicalBeanFactory 父子级联

(4). 父子级联 IoC 容器的接口,子容器可以通过接口方法访问父容器; 通过HierarchicalBeanFactory 接口, Spring 的 IoC 容器可以建立父子层级关联的容器体系,子容器可以访问父容器中的 Bean,但父容器不能访问子容器的 Bean。Spring 使用父子容器实现了很多功能,比如在 Spring MVC 中,展现层 Bean 位于一个子容器中,而业务层和持久层的 Bean 位于父容器中。这样,展现层 Bean 就可以引用业务层和持久层的 Bean,而业务层和持久层的 Bean 则看不到展现层的 Bean。

ConfigurableBeanFactory

(5). 是一个重要的接口,增强了 IoC 容器的可定制性,它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法;

AutowireCapableBeanFactory 自动装配

(6). 定义了将容器中的 Bean 按某种规则(如按名字匹配、按类型匹配等)进行自动装配的方法;

SingletonBeanRegistry 运行期间注册单例 Bean

(7). 定义了允许在运行期间向容器注册单实例 Bean 的方法;对于单实例( singleton)的 Bean来说,BeanFactory 会缓存 Bean 实例,所以第二次使用 getBean() 获取 Bean 时将直接从IoC 容器的缓存中获取 Bean 实例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 类中提供了一个用于缓存单实例 Bean 的缓存器,它是一个用 HashMap 实现的缓存器,单实例的 Bean 以beanName 为键保存在这个 HashMap 中。

依赖日志框框

(8). 在初始化 BeanFactory 时,必须为其提供一种日志框架,比如使用 Log4J, 即在类路径下提供 Log4J 配置文件,这样启动 Spring 容器才不会报错。

二.ApplicationContext 面向开发应用

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而来,提供了更多面向实际应用的功能。

ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口,在此基础上,还通过多个其他的接口扩展了 BeanFactory 的功能:

1. ClassPathXmlApplicationContext:默认从类路径加载配置文件

2. FileSystemXmlApplicationContext:默认从文件系统中装载配置文件

3. ApplicationEventPublisher:让容器拥有发布应用上下文事件的功能,包括容器启动事件、关闭事件等。

4. MessageSource:为应用提供 i18n 国际化消息访问的功能;

5. ResourcePatternResolver : 所 有 ApplicationContext 实现类都实现了类似于PathMatchingResourcePatternResolver 的功能,可以通过带前缀的 Ant 风格的资源文件路径装载 Spring 的配置文件。

6. LifeCycle:该接口是 Spring 2.0 加入的,该接口提供了 start()和 stop()两个方法,主要用于控制异步处理过程。在具体使用时,该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体Bean 实现, ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean,以达到管理和控制 JMX、任务调度等目的。

7. ConfigurableApplicationContext 扩展于 ApplicationContext,它新增加了两个主要的方法: refresh()和 close(),让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。在应用上下文关闭的情况下调用 refresh()即可启动应用上下文,在已经启动的状态下,调用 refresh()则清除缓存并重新装载配置信息,而调用 close()则可关闭应用上下文。

三.WebApplication 体系架构

WebApplicationContext 是专门为 Web 应用准备的,它允许从相对于 Web 根目录的路径中装载配置文件完成初始化工作。从 WebApplicationContext 中可以获得ServletContext 的引用,整个 Web 应用上下文对象将作为属性放置到 ServletContext中,以便 Web 应用环境可以访问 Spring 应用上下文。

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