Spring源码解析--《SPRING技术内幕:深入解析Spring架构与设计原理》读书笔记（一）：IOC容器初始化过程

通过阅读相关章节内容，Spring中IOC容器的加载中，我们需要了解下列几个概念：

• Resource：是一个定位、访问资源的抽象接口，包含了多种资源操作的基础方法定义，如getInputStream()、exists()、isOpen()、getDescription()等。
• BeanDefinition：POJO对象在IOC容器中的抽象，通过此数据结构，使IOC容器能方便地对POJO对象进行管理，其中可以设置Bean的一些属性，如：scope、beanClassName、lazyInit、dependentsOn等。
• BeanFactory：基础容器定义接口，Spring IOC 容器的一个最基础的行为定义的接口，定义了一个IOC容器所需要的最基础的行为规范，包括：getBean()等。
• ApplicationContext：高级容器定义接口，在BeanFactory的基础上，添加了一些扩展功能，如，ResoruceLoader、MessageSource、ApplicationEventPublisher等。

一、以编程的方式使用IOC容器

 ClassPathResource res = new ClassPathResource("bean.xml");
 DefaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
 XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader();
 reader.loadBeanDefinition(res);

从上面的代码清单可看出，编程方式使用一个IOC容器的步骤主要如下：

• 创建IOC配置文件的抽象资源，包含对BeanDefinition的定义
• 创建BeanFactory
• 创建一个载入BeanDefinition的读取器，通过一个回调配置给BeanFactory
• 从定义好的资源位置读取配置信息，具体解析过程由DefinitionReader来完成。

完成这些步骤后，就可以直接使用IOC容器了。

二、ApplicationContext容器设计原理

应用上下文的主要功能都在Abstract__ApplicationContext基类中实现了，而一个具体的应用上下文只需要实现和它自身设计相关的两个功能：
1、启动IOC容器的refresh()（通常在构造函数中）过程。
2、从文件系统中加载Bean的定义资源，使用getResourceByPath()得到资源定位，如FileSystemXmlApplicationContext中使用getResourceByPath获取一个FileSystemResource。

三、IOC容器初始化过程

由refresh()启动，整个过程可以拆分为三个部分：

• BeanDefinition的Resource定位
• BeanDefinition的Resource载入
• BeanDefinition的Resource注册
  下述过程以FileSystemApplicationContext为例，分析IOC容器的初始化过程。

1、 Resource定位

由ResourceLoader通过统一的Resource接口完成，对各种形式的BeanDefinition提供了同一接口。此过程类似于容器寻找数据的过程。
资源定位的整个过程可总结为：

• FileSystemXmlApplicationContext构造函数调用AbstractApplicationContext中的refresh()方法；
• refresh中调用AbstractApplicationContext中的obtainFreshBeanFactory()方法；
• obtainFreshBeanFactory中调用AbstractRefreshableApplicationContext中的refreshBeanFactory()方法；
• 在refreshBeanFactory()中包含下述几步操作：
  

• 判断若已经建立了BeanFactory，则销毁并关闭它；
  
• 通过createBeanFactory()创建一个DefaultListableBeanFactory，调用AbstractRefreshableApplicationContext中的loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory)，此为一抽象方法，用于将BeanDefinition装入BeanFactory中，其具体实现委托给一个或多个bean definition reader
  
• AbstractBeanDefinitionReader中的一种重载方法loadBeanDefinitions(String location, Set<Resource> actualResources)，其通过判断ResourceLoader类型，使用不同的getResource(）方法获取Resource
  
• 以DefaultResourceLoader中的getResource()为例，其中根据传入的loacation字符串的格式进行分别处理：1、若以”/”开头，作为相对路径处理2、若以”classpath:”开头，作为类路径处理3、若为URL资源路径，作为URL资源路径处理4、若都不是，则委托给子类的getResourceByPath(location)方法实现。其中上述所有处理都是对path进行解析，返回一个Resource对象；

定位完成后为BeanDefinition的载入创造了I/O操作的条件，但是数据还没有开始读入。

2、BeanDefinition载入

把用户定义好的Bean表示成IOC容器内部的数据结构，即BeanDefinition。下面，以DefaultListableBeanFactory为例，分析IOC容器完成BeanDefinition载入的过程。

BeanDefinition载入的过程可分为两个部分：通过XML解析器得到document对象和按照Spring的bean规则解析document对象

1）通过XML解析器得到document对象

• refresh()方法详细地描述了整个ApplicationContext的初始化过程，如BeanFactory的更新、MessageSource和PostProcessor的注册等。
  
• createBeanFactory()方法中调用的loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory)方法启动对BeanDefinition的载入,它是一个抽象方法，用于将BeanDefinition装入BeanFactory中，其具体实现委托给一个或多个bean definition reader

• 实际载入过程在AbstractXmlApplicationContext中实现：

  • 初始化读取器XmlBeanDefinitionReader
  • 然后通过回调方式将读取器在IOC容器中设置好
  • 启动读取器完成BeanDefinition在IOC容器中的载入
    

• 上面过程调用的loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader)具体实现内容如下：

  • 获取BeanDefinition信息的Resource定位
  • 调用XmlBeanDefinitionReader读取，具体载入过程委托给BeanDefinitionReader完成
  • 使用XmlBeanDefinitionReader载入BeanDefinition到容器中
    
  • reader.loadBeanDefinitions中开始进行BeanDefinition的载入，此时，其XmlBeanDefinitionReader父类AbstractbeanDefinitionReader已经为BeanDefinition的载入做好了准备：
    
  • 上面的`loadBeanDefinitions(Resource resource)是一个接口方法，具体实现在XmlBeanDefinitionReader中：
    

  • 得到代表XML文件的Resource，其中封装了对XML文件的I/O操作，使读取器可以在打开I/O流后得到XML文件对象
    
    
    
  • 按照Spring的Bean定义规则打开这个XML文档树进行解析，解析过程交给BeanDefinitionParserDelegate来完成
    
    ps: 获取Document对象的过程在DefaultDocumentLoader中实现。

ps:
上述过程使用的是XML方式定义的BeanDefinition，故使用XmlBeanDefinitionReader，若使用其他方式的BeanDefinition，则需要使用对应种类的BeanDefinitionReader来完成载入工作

2）按照Spring的bean规则解析document对象

Spring的BeanDefinition按照Spring的Bean语义要求进行解析并转化为容器内部数据结构的过程(同时包含对载入的Bean数量进行统计)由registerBeanDefinitions(doc, resource)完成。

• 使用documentReader按照Spring的Bean规则document对象，此处使用默认设置的DefaultBeanDefinitionDocumentReader进行解析
  
  ps：下述过程由本人参照4.3.11源码进行总结，与原书中有差异，感兴趣的读者可自行获取4.3.11源码进行验证。
  

• registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext)中调用doRegisterBeanDefinitions(Element root)根据root下的element注册bean
  
  
• 调用parseBeanDefinitions(root, this.delegate)解析document中root级别目录要素："import"、"alias"、"bean"。
  
  ps：此处我们着重看默认元素中<bean>元素的解析过程。其他元素解析感兴趣的同学可以自行查阅spring4.3.11源码中DefaultBeanDefinitionDocumentReader内容
  

• BeanDefinitionParserDelegate中的parseCustomElement(Element ele)解析自定义元素，此处就不做详细跟踪研究了，感兴趣的看官可以自行去源码中研究
  
• DefaultBeanDefinitionDocumentReader中的parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)解析默认元素
  
  

• processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)完成BeanDefinition的处理，并将处理结果交由BeanDefinitionHolder对象持有，BeanDefinitionHolder对象还持有其他与BeanDefinition对象使用相关的信息，如：Bean的名字、别名集合等
  
  
• BeanDefinitionParserDelegate中的parseBeanDefinitionElement(Element ele, BeanDefinition containingBean)完成具体的Spring BeanDefinition解析
  
  
• parseBeanDefinitionElement(
Element ele, String beanName, BeanDefinition containingBean)对BeanDefinition中定义的元素进行详细处理，如：attribute值处理
  
  ps：这里我们跟踪一下bean中property属性的解析处理，从而了解解析元素的具体操作
  
• parsePropertyElements(Element beanEle, BeanDefinition bd)获取bean下property元素并启动解析过程
  
  
• parsePropertyElement(Element ele, BeanDefinition bd)开启value(结果由PropertyValue持有)和meta的详细解析，并将解析结果转载到BeanDefinition中
  
  
• parsePropertyValue(Element ele, BeanDefinition bd, String propertyName)解析property元素的值：value、ref、子元素
  
  
• parsePropertySubElement(Element ele, BeanDefinition bd, String defaultValueType)解析property下的子元素
  
  
  
• 这里以解析list为例，看看对于property下的子元素的解析过程
  
  其中具体的List中元素的解析如下
  

至此，xml文件中定义的BeanDefinition就被整个载入到IOC容器中，并在容器中建立了数据映射，即将POJO抽象到了IOC容器中。从而，可以以AbstractBeanDefinition为入口，让IOC容器执行索引、查询、操作。以上工作使IOC容器大致完成了管理Bean对象的数据准备工作(初始化过程)。由于依赖注入在此时还没有发生，在IOC的BeanDefinition中存在的还只是一些静态配置信息，若要完全发挥容器作用，需要完成下述数据向容器注册的过程。

3、向IOC容器注册BeanDefinition

通过调用DefaultListableBeanFactory中实现BeanDefinitionRegistry接口的registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)方法完成。此过程把载入过程中解析得到的BeanDefinition向IOC容器进行注册。
__ps：__IOC容器内部将BeanDefinition注入到DefaultListableBeanFactory中创建的一个hashMap中：

/** Map of singleton and non-singleton bean names, keyed by dependency type */
    private final Map<Class<?>, String[]> allBeanNamesByType = new ConcurrentHashMap<Class<?>, String[]>(64);

其中注册的具体实现如下：
+ 完整的代码清单我这里就不截取了，只放几个关键点的代码截图

• 检查ioc容器中是否已有同名BeanDefiniton注册：
  
• 正常注册一个bean的过程：
  

至此，IOC容器初始化的过程就全部完成了，此时，在使用的IOC容器DefinitionBeanFactory中已经建立了整个Bean的配置信息，而且这些BeanDefinition已经可以被容器使用，他们都在beanDefinitionmap里被检索使用。容器的作用就是对这些信息进行处理和维护。这些信息是容器建立依赖反转的基础。
注意：此处所说的IOC容器初始化过程中不包括Bean依赖注入的实现。在Spring IOC的设计中，Bean的定义载入和依赖注入是两个独立的过程。依赖注入一般发生在应用第一次通过getBean向容器索取Bean的时候。但是若配置了lazyinit属性，Bean的依赖注入在IOC容器初始化时就完成了。