Spring 源码学习(一)-容器的基础结构
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展示的代码摘取了一些核心方法，去掉一些默认设置和日志输出，还有大多数错误异常也去掉了，小伙伴想看详细代码，注释和 demo，可以下载我上传的笔记项目📒
码云 Gitee 地址 https://gitee.com/vip-augus/spring-analysis-note.gitGithub 地址 https://github.com/Vip-Augus/spring-analysis-note
通过阅读源码的过程，了解设计者的设计思路和从中学习，对 spring 有个基础的了解。
ClassPathXmlApplicationContext
ClassPathXmlApplicationContext 的继承体系结构图：
这种结构图是通过 IDEA 编辑器的 Diagrams 功能展示的，对当前类右键选择，可以看到继承体系，继承了哪些类和引用了哪些接口，方便我们去了解~ClassPathXmlApplicationContext 继承自 AbstractApplicationContext，而AbstractRefreshableApplicationContext 是 AbstractApplicationContext 的抽象子类，使用的类注册工厂是 DefaultListableBeanFactory，这个注册工厂也很重要，后面会有它的介绍。
简单来说，DefaultListableBeanFactory 是 Spring 注册及加载 bean 的默认实现，它会将注册的 bean放入 beanDefinitionMap 进行 key-value 形式存储。
在图片的右上角能看到，ResourceLoader 是它的顶层接口，表示这个类实现了资源加载功能。构造器的代码：
public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh,throws BeansException {super(parent);// 注释 1.1 获取资源文件setConfigLocations(configLocations);if (refresh) {refresh();}}
设置配置文件路径
org.springframework.context.support.AbstractRefreshableConfigApplicationContext
public void setConfigLocations( if (locations != null) { Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null"); // 注释 1.2 将配置资源路径放入 configLocations 数组中 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; }}
resolvePath，
用途是：解析给定的路径，用对应的占位符(placeholder)替换占位符
例如 new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:config.xml");，就需要解析classpath，变成正确路径。
protected String resolvePath(String path) {return getEnvironment().resolveRequiredPlaceholders(path);}
我们有不同的运行环境，dev，test 或者 prod，这个时候加载的配置文件和属性应该有所不同，这个时候就需要使用到 Environment 来进行区分。
Spring 环境和属性是由四个部分组成：
-
Environment： 环境，由Profile和PropertyResolver组合。 -
Profile: 配置文件，可以理解为，容器里多个配置组别的属性和bean，只有激活的profile，它对应的组别属性和bean才会被加载 -
PropertySource： 属性源， 使用CopyOnWriteArrayList数组进行属性对key-value形式存储 -
PropertyResolver：属性解析器，这个用途就是解析属性
Profile
通过这个属性，可以同时在配置文件中部署两套配置，用来适用于生产环境和开发环境，这样可以方便的进行切换开发、部署环境，常用来更换不同的数据库或者配置文件。
demo:（引用自参考资料第四条）
<!-- 测试环境配置文件 --><beans profile="test"><context:property-placeholder location="classpath:test/*.properties, classpath:common/*.properties" /></beans><!-- 生产环境配置文件 --><beans profile="production"><context:property-placeholder location="classpath:production/*.properties, classpath:common/*.properties" /></beans><!-- 开发环境配置文件 --><beans profile="development"><context:property-placeholder location="classpath:dev/*.properties, classpath:common/*.properties" /></beans>
有两种方式可以设置选择使用哪套配置：
① 在 web.xml 中设置
<context-param><param-name>spring.profiles.active</param-name><param-value>test</param-value></context-param>
② 在代码启动时设置
context.getEnvironment().setActiveProfiles("test");
PropertySource 接口
继承体系如图：
从 PropertySource 继承体系来看，customizePropertySources 方法的调用链路是从子类一直往上调用 ：
AbstractEnvironment->StandardServletEnvironment-> StandardEnvironment
最终在 StandardEnvironment 使用 CopyOnWriteArrayList 数组进行属性存储
protected void customizePropertySources(MutablePropertySources propertySources) {propertySources.addLast(new MapPropertySource(SYSTEM_PROPERTIES_PROPERTY_SOURCE_NAME, getSystemProperties()));propertySources.addLast(new SystemEnvironmentPropertySource(SYSTEM_ENVIRONMENT_PROPERTY_SOURCE_NAME, getSystemEnvironment()));}
例如从上面可以看出，propertySourceList 将会存储系统的参数：
到时这些参数就能在启动的应用中，通过上下文 context 进行获取
((MutablePropertySources)((StandardEnvironment)context.environment).propertySources).propertySourceList
Bean 的解析和注册
Spring bean 的解析和注册有一个重要的方法 refresh()
AbstractApplicationContext.refresh()public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {synchronized (this.startupShutdownMonitor) {// Prepare this context for refreshing. （为更新准备上下文，设定一些标志）prepareRefresh();// Tell the subclass to refresh the internal bean factory. （告诉子类去更新它们的 bean factory）// 类的注册到 bean factory 也是在这一步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();}}}
下面会围绕这个方法进行跟踪和分析。
具体校验的方法
org.springframework.core.env.AbstractPropertyResolver#validateRequiredPropertiespublic void validateRequiredProperties() {MissingRequiredPropertiesException ex = new MissingRequiredPropertiesException();for (String key : this.requiredProperties) {if (this.getProperty(key) == null) {ex.addMissingRequiredProperty(key);}}if (!ex.getMissingRequiredProperties().isEmpty()) {throw ex;}}
可以看到，校验逻辑是遍历 requiredProperties，它是一个字符 Set，默认情况下是空，表示不需要校验任何元素，如果列表中有值，然后根据 key 获取对应的环境变量为空，将会抛出异常，导致 Spring 容器初始化失败。
获取 bean 容器
在这行代码中 ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
具体调用的是 :
org.springframework.context.support.AbstractRefreshableApplicationContext#refreshBeanFactory
protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {// 在更新时，如果发现已经存在，将会把之前的 bean 清理掉，并且关闭老 bean 容器if (hasBeanFactory()) {destroyBeans();closeBeanFactory();}try {DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();beanFactory.setSerializationId(getId());customizeBeanFactory(beanFactory);// 注释 1.3 开始加载 （bean 注册）loadBeanDefinitions(beanFactory);synchronized (this.beanFactoryMonitor) {this.beanFactory = beanFactory;}}catch (IOException ex) {throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);}}
这个入口方法很重要，在这一步新建了 bean 容器和解析 bean，并将 bean 注册到容器中。
BanFactory 自定义
具体方法如下，通过这个方法，可以对工厂进行定制化设置，让子类进行自由配置：
org.springframework.context.support.AbstractRefreshableApplicationContext#customizeBeanFactory
protected void customizeBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory) {if (this.allowBeanDefinitionOverriding != null) {// 默认是 false，不允许覆盖beanFactory.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);}if (this.allowCircularReferences != null) {// 默认是 false，不允许循环引用beanFactory.setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);}}
EntityResolver
接口全路径是：org.xml.sax.EntityResolver，具体解析使用的方法是:
org.springframework.beans.factory.xml.ResourceEntityResolver#resolveEntity
该方法是用于解析 schema 和 dtd，具体深究的话也很复杂，但解析 xml 不是我想了解的点，所以先跳过~
配置文件加载
入口方法：(由于有多个重名方法，所以复制路径时，将参数的类型也拷贝了）
org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions(java.lang.String, java.util.Set<org.springframework.core.io.Resource>)
核心方法是这两行
public int loadBeanDefinitions(String location, @Nullable Set<Resource> actualResources) throws BeanDefinitionStoreException {// 获取资源文件（资源加载器从路径识别资源文件）Resource[] resources = ((ResourcePatternResolver) resourceLoader).getResources(location)// 注释 1.6 根据资源文件加载 beanint count = loadBeanDefinitions(resources);···}
获取资源文件后，开始解析资源文件（也就是一开始传参的 config.xml)，将它转换成 Document
跟踪代码可以看到，进行解析的资源文件从 Resource 包装成 EncodeResouce，为输入流添加了字符编码（默认为 null)，体现了设计模式装饰器模式。
遍历资源文件，进行转换，核心方法是以下两行：
org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions(org.springframework.core.io.support.EncodedResource)
public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {// 注释 1.7 从资源文件中获取输入流InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());}
默认标签解析
这部分不会细说，之后再写一篇进行补充，所以简单的过下代码中，是如何解析默认标签的
-
IMPORT：导入标签
-
ALIAS：别名标签
-
BEAN：
bean标签 -
NESTED_BEANS：
beans标签（嵌套的beans)
org.springframework.beans.factory.xml.DefaultBeanDefinitionDocumentReader#parseDefaultElement
private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {importBeanDefinitionResource(ele);}else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {processAliasRegistration(ele);}else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {processBeanDefinition(ele, delegate);}else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {// recursedoRegisterBeanDefinitions(ele);}}
让我们来看下如何解析 bean 标签
获取 id 和 name
org.springframework.beans.factory.xml.BeanDefinitionParserDelegate#parseBeanDefinitionElement(org.w3c.dom.Element, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition)
public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele,// 获取 ID 属性String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);// 获取 NAME 属性String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);List<String> aliases = new ArrayList<>();if (StringUtils.hasLength(nameAttr)) {// 名称按照 , ; 进行分割String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(nameAttr, MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));}String beanName = id;if (!StringUtils.hasText(beanName) && !aliases.isEmpty()) {// 如果没有指定 id，将 name 的第一个值作为 idbeanName = aliases.remove(0);}// 默认 nullif (containingBean == null) {// 检查名字是否唯一，如果 id 重复了，将抛出错误// 内部 usedNames 是一个 HashSet，将会存储加载过的 name 和 aliasescheckNameUniqueness(beanName, aliases, ele);}// 将公共属性放入 AbstractBeanDefinition，具体实现在子类 GenericBeanDefinitionAbstractBeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean);if (beanDefinition != null) {if (!StringUtils.hasText(beanName)) {if (containingBean != null) {// 如果 id 和 name 都是空，那个 spring 会给它生成一个默认的名称beanName = BeanDefinitionReaderUtils.generateBeanName(beanDefinition, this.readerContext.getRegistry(), true);}else {beanName = this.readerContext.generateBeanName(beanDefinition);String beanClassName = beanDefinition.getBeanClassName();if (beanClassName != null &&beanName.startsWith(beanClassName) && beanName.length() > beanClassName.length() &&!this.readerContext.getRegistry().isBeanNameInUse(beanClassName)) {aliases.add(beanClassName);}}}}String[] aliasesArray = StringUtils.toStringArray(aliases);return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray);}return null;}
获取 id 和 name 属性的流程，按照代码注释一步一步往下走就清晰了
该方法主要工作流程如下：
-
提取元素中的
idname属性 -
进一步解析其它所有属性并统一封装到
GenericBeanDefinition类型的实例中 -
检测到
bean没有指定beanName使用默认规则生成beanName -
将获取到的信息封装到
BeanDefinitionHolder的实例中
对标签中其它属性的解析
org.springframework.beans.factory.xml.BeanDefinitionParserDelegate#parseBeanDefinitionElement(org.w3c.dom.Element, java.lang.String, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition)
public AbstractBeanDefinition parseBeanDefinitionElement(Element ele, String beanName,AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);bd.setDescription(DomUtils.getChildElementValueByTagName(ele, DESCRIPTION_ELEMENT));parseMetaElements(ele, bd);parseLookupOverrideSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());parseReplacedMethodSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());parseConstructorArgElements(ele, bd);parsePropertyElements(ele, bd);parseQualifierElements(ele, bd);bd.setResource(this.readerContext.getResource());bd.setSource(extractSource(ele));return bd;}
初始化 BeanDefiniton 在这个方法中：(具体实现是它的子类 GenericBeanDefinition 噢~）
BeanDefinitionReaderUtils.createBeanDefinition(parentName, className, this.readerContext.getBeanClassLoader())
public static AbstractBeanDefinition createBeanDefinition(GenericBeanDefinition bd = new GenericBeanDefinition();bd.setParentName(parentName);if (className != null) {if (classLoader != null) {bd.setBeanClass(ClassUtils.forName(className, classLoader));}else {bd.setBeanClassName(className);}}return bd;}
后面就是解析其它标签的内容，之后会补坑~
BeanDefinitionHolder 修饰
org.springframework.beans.factory.xml.BeanDefinitionParserDelegate#decorateBeanDefinitionIfRequired(org.w3c.dom.Element, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinitionHolder, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition)
public BeanDefinitionHolder decorateBeanDefinitionIfRequired(Element ele, BeanDefinitionHolder definitionHolder, @Nullable BeanDefinition containingBd) {// 方法中的第三个参数是父类 bean// 当对某个嵌套配置进行分析时，这里需要传递，是为了使用父类的 scope 属性，以备子类没设定 scope，可以使用父类的 scope 属性BeanDefinitionHolder finalDefinition = definitionHolder;// Decorate based on custom attributes first.NamedNodeMap attributes = ele.getAttributes();// 遍历所有的属性，进行属性的修饰for (int i = 0; i < attributes.getLength(); i++) {Node node = attributes.item(i);finalDefinition = decorateIfRequired(node, finalDefinition, containingBd);}// Decorate based on custom nested elements.NodeList children = ele.getChildNodes();// 遍历所有的子节点，修饰子元素for (int i = 0; i < children.getLength(); i++) {Node node = children.item(i);if (node.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE) {finalDefinition = decorateIfRequired(node, finalDefinition, containingBd);}}return finalDefinition;}
在之前的常规属性解析后，在这一步操作中，主要用来完成自定义标签元素的解析，这里继续留个坑~
prepareBeanFactory
准备类加载器的环境，对前面获取到的 beanFactory(ConfigurationListableBeanFactory) 进行相关的设置，包括 ClassLoader, post-processors等
invokeBeanFactoryPostProcessors
实例化并调用所有注册的 BeanFactoryPostProcessorBean，这些是后处理器，处理类型是BeanFactory, Spring 容器允许在实例化 bean 前，读取 bean 信息和修改它的属性。
相当于在实例化前，给用户最后一次机会去修改 bean 信息。
还有一点，执行也可以有先后顺序，依据这些处理器是否实现 PriorityOrdered 、Order 接口，根据 order 值进行排序。
initMessageSource
初始化此上下文的消息源
onRefresh
模板方法，可被重写以添加特定于上下文的刷新工作。
在实例化单例之前调用特殊 bean 的初始化。(雾，不知道是啥特殊 bean ，留个坑=-=）
此实现为空。
finishBeanFactoryInitialization
完成 bean 容器的初始化，实例化所有剩余的(非惰性初始化)单例
resetCommonCaches
是真注册的最后一步，用来清除缓存
重置 Spring 核心中的公共内省缓存，因为我们可能再也不需要单例 bean 的元数据了
踩坑记录
Javadoc 编译错误
Javadoc generation failed. Generated Javadoc options file (useful for troubleshooting)
在编译时，发现无法成功，提示 Javadoc 的错误，解决方法是在 gradle 文件中添加以下配置：
tasks.withType(Javadoc) {options.addStringOption('Xdoclint:none', '-quiet')options.addStringOption('encoding', 'UTF-8')}
参考资料
1、spring-analysis/note/Spring.md
2、Spring Framework 5.0.0.M3中文文档
3、Spring 源码深度解析 / 郝佳编著. – 北京 : 人民邮电出版社
4、使用Spring3.1后的的Profile配置使不同环境加载不同配置文件
5、spring4.1.8扩展实战之一：自定义环境变量验证
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