啃啃老菜： Spring IOC核心源码学习（一）

 

本文主要以 spring ioc 容器基本代码骨架为切入点，理解 ioc 容器的基本代码组件结构，各代码组件细节剖析将放在后面的学习文章里。

关于IOC容器 

IoC 容器：最主要是完成了完成对象的创建和依赖的管理注入等等。

先从我们自己设计这样一个视角来考虑：

所谓控制反转，就是把原先我们代码里面需要实现的对象创建、依赖的代码，反转给容器来帮忙实现。那么必然的我们需要创建一个容器，同时需要一种描述来让容器知道需要创建的对象与对象的关系。这个描述最具体表现就是我们可配置的文件。

对象和对象关系怎么表示？

可以用 xml ， properties 文件等语义化配置文件表示。

描述对象关系的文件存放在哪里？

可能是 classpath ， filesystem ，或者是 URL 网络资源， servletContext 等。

回到正题，有了配置文件，还需要对配置文件解析。

不同的配置文件对对象的描述不一样，如标准的，自定义声明式的，如何统一？ 在内部需要有一个统一的关于对象的定义，所有外部的描述都必须转化成统一的描述定义。

如何对不同的配置文件进行解析？需要对不同的配置文件语法，采用不同的解析器。

 

基于以上问题，对应过来，刚好是 spring ioc 容器抽象的的几个主要接口：

Resource

BeanDefinition

BeanDefinitionReader

BeanFactory

ApplicationContext

以上五个都是接口，都有各式各样的实现，正是这 5 个接口定义了 spring ioc 容器的基本代码组件结构。而其组件各种实现的组合关系组成了一个运行时的具体容器。下面来逐步了解各个组件的信息。

 

  各代码组件详解

1.Resource

是对资源的抽象，每一个接口实现类都代表了一种资源类型，如 ClasspathResource 、 URLResource ， FileSystemResource 等。每一个资源类型都封装了对某一种特定资源的访问策略。它是 spring 资源访问策略的一个基础实现，应用在很多场景。

 

 

 

 

具体可以参考文章 :

Spring 资源访问剖析和策略模式应用

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-spring-resource/index.html

2.BeanDefinition

用来抽象和描述一个具体 bean 对象。是描述一个 bean 对象的基本数据结构。

3.BeanDefinitionReader

BeanDefinitionReader 将外部资源对象描述的 bean 定义统一转化为统一的内部数据结构 BeanDefinition 。对应不同的描述需要有不同的 Reader 。如 XmlBeanDefinitionReader 用来读取 xml 描述配置的 bean 对象。

 

4.BeanFactory

用来定义一个很纯粹的 bean 容器。它是一个 bean 容器的必备结构。同时和外部应用环境等隔离。 BeanDefinition 是它的基本数据结构。它维护一个 BeanDefinitions Map, 并可根据 BeanDefinition 的描述进行 bean 的创建和管理。

 

5.ApplicationContext

从名字来看叫应用上下文，是和应用环境息息相关的。没错这个就是我们平时开发中经常直接使用打交道的一个类，应用上下文，或者也叫做 spring 容器。其实它的基本实现是会持有一个 BeanFactory 对象，并基于此提供一些包装和功能扩展。为什么要这么做呢？因为 BeanFactory 实现了一个容器基本结构和功能，但是与外部环境隔离。那么读取配置文件，并将配置文件解析成 BeanDefinition ，然后注册到 BeanFactory 的这一个过程的封装自然就需要 ApplicationContext 。 ApplicationContext 和应用环境细细相关，常见实现有 ClasspathXmlApplicationContext,FileSystemXmlApplicationContext,WebApplicationContext 等。 Classpath 、 xml 、 FileSystem 、 Web 等词都代表了应用和环境相关的一些意思，从字面上不难理解各自代表的含义。

当然 ApplicationContext 和 BeanFactory 的区别远不止于此，有：

1.  资源访问功能：在 Resource 和 ResourceLoader 的基础上可以灵活的访问不同的资源。

2.  支持不同的信息源。

3.  支持应用事件：继承了接口 ApplicationEventPublisher ，这样在上下文中为 bean 之间提供了事件机制。

……

 

 

以上 5 个组件基本代表了 ioc 容器的一个最基本组成，而组件的组合是放在 ApplicationContext 的实现这一层来完成。

 

以ClasspathXmlApplicationContext 容器实现为例，其组合关系如下：

 

ClassPathXmlApplicationContext的refresh() 方法负责完成了整个容器的初始化。

为 什么叫refresh？也就是说其实是刷新的意思，该IOC容器里面维护了一个单例的BeanFactory，如果bean的配置有修改，也可以直接调用 refresh方法，它将销毁之前的BeanFactory，重新创建一个BeanFactory。所以叫refresh也是能理解的。

以下是Refresh的基本步骤：
1.把配置xml文件转换成resource。resource的转换是先通过ResourcePatternResolver来解析可识别格式的配置文件的路径
(如"classpath*:"等)，如果没有指定格式，默认会按照类路径的资源来处理。
2.利用XmlBeanDefinitionReader完成对xml的解析，将xml Resource里定义的bean对象转换成统一的BeanDefinition。
3.将BeanDefinition注册到BeanFactory，完成对BeanFactory的初始化。BeanFactory里将会维护一个BeanDefinition的Map。

当getBean的时候就会根据调用BeanFactory，根据bean的BeanDifinition来实例化一个bean。当然根据bean的lazy-init、protetype等属性设置不同以上过程略有差别。

 

refresh()代码如下：

	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) {
				// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
				beanFactory.destroySingletons();

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

				// Propagate exception to caller.
				throw ex;
			}
		}
	}

 以上的obtainFreshBeanFactory是很关键的一个方法，里面会调用loadBeanDefinition方法，如下：

	protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {
		// Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
		XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

		// Configure the bean definition reader with this context's
		// resource loading environment.
		beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
		beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

		// Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
		// then proceed with actually loading the bean definitions.
		initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
		loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
	}

 LoadBeanDifinition方法很关键，这里特定于整个IOC容器，实例化了一个XmlBeanDefinitionReader来解析Resource文件。关于Resource文件如何初始化和xml文件如何解析都在

loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);

 里面的层层调用完成，这里不在累述。

  

小结 

Spring 的扩展性是毋庸置疑的，学习 spring 的设计是一个很好的实践理论结合。主要个人觉得有几点：

1.  框架顶层的设计有着很好的抽象，遵循面向接口编程的规范。 Resource 、 BeanFactory 、 ApplicationContext 都是非常好的接口抽象，非常明确的定义了该组件的一些功能。

2.  利用组合模式。

3.  个组件的实现里大量使用了模板方法模式，提升了同一组件代码的复用性。

4.  各种设计保留了扩展的接口，很多基于 spring 的框架都可以很容易的介入实现了自己的一些扩展。

5.  框架里采用里很多经典的设计模式，如代理、装饰、策略等等。