Spring IOC 容器源码分析

声明!非原创,本文出处

Spring 最重要的概念是 IOC 和 AOP,本篇文章其实就是要带领大家来分析下 Spring 的 IOC 容器。既然大家平时都要用到 Spring,怎么可以不好好了解 Spring 呢?阅读本文并不能让你成为 Spring 专家,不过一定有助于大家理解 Spring 的很多概念,帮助大家排查应用中和 Spring 相关的一些问题。

本文采用的源码版本是 4.3.11.RELEASE,算是 5.0.x 前比较新的版本了。为了降低难度,本文所说的所有的内容都是基于 xml 的配置的方式,实际使用已经很少人这么做了,至少不是纯 xml 配置,不过从理解源码的角度来看用这种方式来说无疑是最合适的。

阅读建议:读者至少需要知道怎么配置 Spring,了解 Spring 中的各种概念,少部分内容我还假设读者使用过 SpringMVC。本文要说的 IOC 总体来说有两处地方最重要,一个是创建 Bean 容器,一个是初始化 Bean,如果读者觉得一次性看完本文压力有点大,那么可以按这个思路分两次消化。读者不一定对 Spring 容器的源码感兴趣,也许附录部分介绍的知识对读者有些许作用。

希望通过本文可以让读者不惧怕阅读 Spring 源码,也希望大家能反馈表述错误或不合理的地方。

引言

先看下最基本的启动 Spring 容器的例子:

public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:applicationfile.xml");
}

以上代码就可以利用配置文件来启动一个 Spring 容器了,请使用 maven 的小伙伴直接在 dependencies 中加上以下依赖即可,个人比较反对那些不知道要添加什么依赖,然后把 Spring 的所有相关的东西都加进来的方式。

<dependency>
  <groupId>org.springframework</groupId>
  <artifactId>spring-context</artifactId>
  <version>4.3.11.RELEASE</version>
</dependency>

spring-context 会自动将 spring-core、spring-beans、spring-aop、spring-expression 这几个基础 jar 包带进来。

多说一句,很多开发者入门就直接接触的 SpringMVC,对 Spring 其实不是很了解,Spring 是渐进式的工具,并不具有很强的侵入性,它的模块也划分得很合理,即使你的应用不是 web 应用,或者之前完全没有使用到 Spring,而你就想用 Spring 的依赖注入这个功能,其实完全是可以的,它的引入不会对其他的组件产生冲突。

废话说完,我们继续。ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(...) 其实很好理解,从名字上就可以猜出一二,就是在 ClassPath 中寻找 xml 配置文件,根据 xml 文件内容来构建 ApplicationContext。当然,除了 ClassPathXmlApplicationContext 以外,我们也还有其他构建 ApplicationContext 的方案可供选择,我们先来看看大体的继承结构是怎么样的:

在这里插入图片描述

读者可以大致看一下类名,源码分析的时候不至于找不着看哪个类,因为 Spring 为了适应各种使用场景,提供的各个接口都可能有很多的实现类。对于我们来说,就是揪着一个完整的分支看完。

当然,读本文的时候读者也不必太担心,每个代码块分析的时候,我都会告诉读者我们在说哪个类第几行。

我们可以看到,ClassPathXmlApplicationContext 兜兜转转了好久才到 ApplicationContext 接口,同样的,我们也可以使用绿颜色的 FileSystemXmlApplicationContextAnnotationConfigApplicationContext 这两个类。

FileSystemXmlApplicationContext 的构造函数需要一个 xml 配置文件在系统中的路径,其他和 ClassPathXmlApplicationContext 基本上一样。

AnnotationConfigApplicationContext 是基于注解来使用的,它不需要配置文件,采用 java 配置类和各种注解来配置,是比较简单的方式,也是大势所趋吧。

不过本文旨在帮助大家理解整个构建流程,所以决定使用 ClassPathXmlApplicationContext 进行分析。

我们先来一个简单的例子来看看怎么实例化 ApplicationContext。

首先,定义一个接口:

public interface MessageService {
    String getMessage();
}

定义接口实现类:

public class MessageServiceImpl implements MessageService {

    public String getMessage() {
        return "hello world";
    }
}

接下来,我们在 resources 目录新建一个配置文件,文件名随意,通常叫 application.xml 或 application-xxx.xml 就可以了:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd" default-autowire="byName">

    <bean id="messageService" class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl"/>
</beans>

这样,我们就可以跑起来了:

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 用我们的配置文件来启动一个 ApplicationContext
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application.xml");

        System.out.println("context 启动成功");

        // 从 context 中取出我们的 Bean,而不是用 new MessageServiceImpl() 这种方式
        MessageService messageService = context.getBean(MessageService.class);
        // 这句将输出: hello world
        System.out.println(messageService.getMessage());
    }
}

以上例子很简单,不过也够引出本文的主题了,就是怎么样通过配置文件来启动 Spring 的 ApplicationContext?也就是我们今天要分析的 IOC 的核心了。ApplicationContext 启动过程中,会负责创建实例 Bean,往各个 Bean 中注入依赖等。

BeanFactory 简介

BeanFactory,从名字上也很好理解,生产 bean 的工厂,它负责生产和管理各个 bean 实例。

初学者可别以为我之前说那么多和 BeanFactory 无关,前面说的 ApplicationContext 其实就是一个 BeanFactory。我们来看下和 BeanFactory 接口相关的主要的继承结构:

在这里插入图片描述

我想,大家看完这个图以后,可能就不是很开心了。ApplicationContext 往下的继承结构前面一张图说过了,这里就不重复了。这张图呢,背下来肯定是不需要的,有几个重点和大家说明下就好。

  • ApplicationContext 继承了 ListableBeanFactory,这个 Listable 的意思就是,通过这个接口,我们可以获取多个 Bean,大家看源码会发现,最顶层 BeanFactory 接口的方法都是获取单个 Bean 的。

  • ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory,Hierarchical 单词本身已经能说明问题了,也就是说我们可以在应用中起多个 BeanFactory,然后可以将各个 BeanFactory 设置为父子关系。

  • AutowireCapableBeanFactory 这个名字中的 Autowire 大家都非常熟悉,它就是用来自动装配 Bean 用的,但是仔细看上图,ApplicationContext 并没有继承它,不过不用担心,不使用继承,不代表不可以使用组合,如果你看到 ApplicationContext 接口定义中的最后一个方法 getAutowireCapableBeanFactory() 就知道了。

  • ConfigurableListableBeanFactory 也是一个特殊的接口,看图,特殊之处在于它继承了第二层所有的三个接口,而 ApplicationContext 没有。这点之后会用到。

  • 请先不用花时间在其他的接口和类上,先理解我说的这几点就可以了。

然后,请读者打开编辑器,翻一下 BeanFactory、ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ApplicationContext 这几个接口的代码,大概看一下各个接口中的方法,大家心里要有底,限于篇幅,我就不贴代码介绍了。

启动过程分析

下面将会是冗长的代码分析,记住,一定要自己打开源码来看,不然纯看是很累的。

第一步,我们肯定要从 ClassPathXmlApplicationContext 的构造方法说起。

public class ClassPathXmlApplicationContext extends AbstractXmlApplicationContext {
  private Resource[] configResources;

  // 如果已经有 ApplicationContext 并需要配置成父子关系,那么调用这个构造方法
  public ClassPathXmlApplicationContext(ApplicationContext parent) {
    super(parent);
  }
  ...
  public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)
      throws BeansException {

    super(parent);
    // 根据提供的路径,处理成配置文件数组(以分号、逗号、空格、tab、换行符分割)
    setConfigLocations(configLocations);
    if (refresh) {
      refresh(); // 核心方法
    }
  }
    ...
}

接下来,就是 refresh(),这里简单说下为什么是 refresh(),而不是 init() 这种名字的方法。因为 ApplicationContext 建立起来以后,其实我们是可以通过调用 refresh() 这个方法重建的,refresh() 会将原来的 ApplicationContext 销毁,然后再重新执行一次初始化操作。

往下看,refresh() 方法里面调用了那么多方法,就知道肯定不简单了,请读者先看个大概,细节之后会详细说。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   // 来个锁,不然 refresh() 还没结束,你又来个启动或销毁容器的操作,那不就乱套了嘛
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {

      // 准备工作,记录下容器的启动时间、标记“已启动”状态、处理配置文件中的占位符
      prepareRefresh();

      // 这步比较关键,这步完成后,配置文件就会解析成一个个 Bean 定义,注册到 BeanFactory 中,
      // 当然,这里说的 Bean 还没有初始化,只是配置信息都提取出来了,
      // 注册也只是将这些信息都保存到了注册中心(说到底核心是一个 beanName-> beanDefinition 的 map)
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      // 设置 BeanFactory 的类加载器,添加几个 BeanPostProcessor,手动注册几个特殊的 bean
      // 这块待会会展开说
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         // 【这里需要知道 BeanFactoryPostProcessor 这个知识点,Bean 如果实现了此接口,
         // 那么在容器初始化以后,Spring 会负责调用里面的 postProcessBeanFactory 方法。】

         // 这里是提供给子类的扩展点,到这里的时候,所有的 Bean 都加载、注册完成了,但是都还没有初始化
         // 具体的子类可以在这步的时候添加一些特殊的 BeanFactoryPostProcessor 的实现类或做点什么事
         postProcessBeanFactory(beanFactory);
         // 调用 BeanFactoryPostProcessor 各个实现类的 postProcessBeanFactory(factory) 方法
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         // 注册 BeanPostProcessor 的实现类,注意看和 BeanFactoryPostProcessor 的区别
         // 此接口两个方法: postProcessBeforeInitialization 和 postProcessAfterInitialization
         // 两个方法分别在 Bean 初始化之前和初始化之后得到执行。注意,到这里 Bean 还没初始化
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // 初始化当前 ApplicationContext 的 MessageSource,国际化这里就不展开说了,不然没完没了了
         initMessageSource();

         // 初始化当前 ApplicationContext 的事件广播器,这里也不展开了
         initApplicationEventMulticaster();

         // 从方法名就可以知道,典型的模板方法(钩子方法),
         // 具体的子类可以在这里初始化一些特殊的 Bean(在初始化 singleton beans 之前)
         onRefresh();

         // 注册事件监听器,监听器需要实现 ApplicationListener 接口。这也不是我们的重点,过
         registerListeners();

         // 重点,重点,重点
         // 初始化所有的 singleton beans
         //(lazy-init 的除外)
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // 最后,广播事件,ApplicationContext 初始化完成
         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.
         // 销毁已经初始化的 singleton 的 Beans,以免有些 bean 会一直占用资源
         destroyBeans();

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

         // 把异常往外抛
         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,我们开始一步步来肢解这个 refresh() 方法。

创建 Bean 容器前的准备工作

这个比较简单,直接看代码中的几个注释即可。

protected void prepareRefresh() {
   // 记录启动时间,
   // 将 active 属性设置为 true,closed 属性设置为 false,它们都是 AtomicBoolean 类型
   this.startupDate = System.currentTimeMillis();
   this.closed.set(false);
   this.active.set(true);

   if (logger.isInfoEnabled()) {
      logger.info("Refreshing " + this);
   }

   // Initialize any placeholder property sources in the context environment
   initPropertySources();

   // 校验 xml 配置文件
   getEnvironment().validateRequiredProperties();

   this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<ApplicationEvent>();
}

创建 Bean 容器,加载并注册 Bean

我们回到 refresh() 方法中的下一行 obtainFreshBeanFactory()。

注意,这个方法是全文最重要的部分之一,这里将会初始化 BeanFactory、加载 Bean、注册 Bean 等等。

当然,这步结束后,Bean 并没有完成初始化。这里指的是 Bean 实例并未在这一步生成。

// AbstractApplicationContext.java

protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
   // 关闭旧的 BeanFactory (如果有),创建新的 BeanFactory,加载 Bean 定义、注册 Bean 等等
   refreshBeanFactory();

   // 返回刚刚创建的 BeanFactory
   ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);
   }
   return beanFactory;
}

// AbstractRefreshableApplicationContext.java 120

@Override
protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
   // 如果 ApplicationContext 中已经加载过 BeanFactory 了,销毁所有 Bean,关闭 BeanFactory
   // 注意,应用中 BeanFactory 本来就是可以多个的,这里可不是说应用全局是否有 BeanFactory,而是当前
   // ApplicationContext 是否有 BeanFactory
   if (hasBeanFactory()) {
      destroyBeans();
      closeBeanFactory();
   }
   try {
      // 初始化一个 DefaultListableBeanFactory,为什么用这个,我们马上说。
      DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
      // 用于 BeanFactory 的序列化,我想不部分人应该都用不到
      beanFactory.setSerializationId(getId());

      // 下面这两个方法很重要,别跟丢了,具体细节之后说
      // 设置 BeanFactory 的两个配置属性:是否允许 Bean 覆盖、是否允许循环引用
      customizeBeanFactory(beanFactory);

      // 加载 Bean 到 BeanFactory 中
      loadBeanDefinitions(beanFactory);
      synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
         this.beanFactory = beanFactory;
      }
   }
   catch (IOException ex) {
      throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
   }
}

看到这里的时候,我觉得读者就应该站在高处看 ApplicationContext 了,ApplicationContext 继承自 BeanFactory,但是它不应该被理解为 BeanFactory 的实现类,而是说其内部持有一个实例化的 BeanFactory(DefaultListableBeanFactory)。以后所有的 BeanFactory 相关的操作其实是委托给这个实例来处理的。

我们说说为什么选择实例化 DefaultListableBeanFactory ?前面我们说了有个很重要的接口 ConfigurableListableBeanFactory,它实现了 BeanFactory 下面一层的所有三个接口,我把之前的继承图再拿过来大家再仔细看一下:

在这里插入图片描述

我们可以看到 ConfigurableListableBeanFactory 只有一个实现类 DefaultListableBeanFactory,而且实现类 DefaultListableBeanFactory 还通过实现右边的 AbstractAutowireCapableBeanFactory 通吃了右路。所以结论就是,最底下这个家伙 DefaultListableBeanFactory 基本上是最牛的 BeanFactory 了,这也是为什么这边会使用这个类来实例化的原因。

如果你想要在程序运行的时候动态往 Spring IOC 容器注册新的 bean,就会使用到这个类。那我们怎么在运行时获得这个实例呢?

之前我们说过 ApplicationContext 接口能获取到 AutowireCapableBeanFactory,就是最右上角那个,然后它向下转型就能得到 DefaultListableBeanFactory 了。

在继续往下之前,我们需要先了解 BeanDefinition。我们说 BeanFactory 是 Bean 容器,那么 Bean 又是什么呢?

这里的 BeanDefinition 就是我们所说的 Spring 的 Bean,我们自己定义的各个 Bean 其实会转换成一个个 BeanDefinition 存在于 Spring 的 BeanFactory 中。

所以,如果有人问你 Bean 是什么的时候,你要知道 Bean 在代码层面上可以认为是 BeanDefinition 的实例。

BeanDefinition 中保存了我们的 Bean 信息,比如这个 Bean 指向的是哪个类、是否是单例的、是否懒加载、这个 Bean 依赖了哪些 Bean 等等。

BeanDefinition 接口定义

我们来看下 BeanDefinition 的接口定义:

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {

   // 我们可以看到,默认只提供 sington 和 prototype 两种,
   // 很多读者可能知道还有 request, session, globalSession, application, websocket 这几种,
   // 不过,它们属于基于 web 的扩展。
   String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;
   String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;

   // 比较不重要,直接跳过吧
   int ROLE_APPLICATION = 0;
   int ROLE_SUPPORT = 1;
   int ROLE_INFRASTRUCTURE = 2;

   // 设置父 Bean,这里涉及到 bean 继承,不是 java 继承。请参见附录的详细介绍
   // 一句话就是:继承父 Bean 的配置信息而已
   void setParentName(String parentName);

   // 获取父 Bean
   String getParentName();

   // 设置 Bean 的类名称,将来是要通过反射来生成实例的
   void setBeanClassName(String beanClassName);

   // 获取 Bean 的类名称
   String getBeanClassName();


   // 设置 bean 的 scope
   void setScope(String scope);

   String getScope();

   // 设置是否懒加载
   void setLazyInit(boolean lazyInit);

   boolean isLazyInit();

   // 设置该 Bean 依赖的所有的 Bean,注意,这里的依赖不是指属性依赖(如 @Autowire 标记的),
   // 是 depends-on="" 属性设置的值。
   void setDependsOn(String... dependsOn);

   // 返回该 Bean 的所有依赖
   String[] getDependsOn();

   // 设置该 Bean 是否可以注入到其他 Bean 中,只对根据类型注入有效,
   // 如果根据名称注入,即使这边设置了 false,也是可以的
   void setAutowireCandidate(boolean autowireCandidate);

   // 该 Bean 是否可以注入到其他 Bean 中
   boolean isAutowireCandidate();

   // 主要的。同一接口的多个实现,如果不指定名字的话,Spring 会优先选择设置 primary 为 true 的 bean
   void setPrimary(boolean primary);

   // 是否是 primary 的
   boolean isPrimary();

   // 如果该 Bean 采用工厂方法生成,指定工厂名称。对工厂不熟悉的读者,请参加附录
   // 一句话就是:有些实例不是用反射生成的,而是用工厂模式生成的
   void setFactoryBeanName(String factoryBeanName);
   // 获取工厂名称
   String getFactoryBeanName();
   // 指定工厂类中的 工厂方法名称
   void setFactoryMethodName(String factoryMethodName);
   // 获取工厂类中的 工厂方法名称
   String getFactoryMethodName();

   // 构造器参数
   ConstructorArgumentValues getConstructorArgumentValues();

   // Bean 中的属性值,后面给 bean 注入属性值的时候会说到
   MutablePropertyValues getPropertyValues();

   // 是否 singleton
   boolean isSingleton();

   // 是否 prototype
   boolean isPrototype();

   // 如果这个 Bean 是被设置为 abstract,那么不能实例化,
   // 常用于作为 父bean 用于继承,其实也很少用......
   boolean isAbstract();

   int getRole();
   String getDescription();
   String getResourceDescription();
   BeanDefinition getOriginatingBeanDefinition();
}

这个 BeanDefinition 其实已经包含很多的信息了,暂时不清楚所有的方法对应什么东西没关系,希望看完本文后读者可以彻底搞清楚里面的所有东西。

这里接口虽然那么多,但是没有类似 getInstance() 这种方法来获取我们定义的类的实例,真正的我们定义的类生成的实例到哪里去了呢?别着急,这个要很后面才能讲到。

有了 BeanDefinition 的概念以后,我们再往下看 refreshBeanFactory() 方法中的剩余部分:

customizeBeanFactory(beanFactory);
loadBeanDefinitions(beanFactory);

虽然只有两个方法,但路还很长啊。。。

customizeBeanFactory

customizeBeanFactory(beanFactory) 比较简单,就是配置是否允许 BeanDefinition 覆盖、是否允许循环引用。

protected void customizeBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory) {
   if (this.allowBeanDefinitionOverriding != null) {
      // 是否允许 Bean 定义覆盖
      beanFactory.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
   }
   if (this.allowCircularReferences != null) {
      // 是否允许 Bean 间的循环依赖
      beanFactory.setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);
   }
}

BeanDefinition 的覆盖问题可能会有开发者碰到这个坑,就是在配置文件中定义 bean 时使用了相同的 id 或 name,默认情况下,allowBeanDefinitionOverriding 属性为 null,如果在同一配置文件中重复了,会抛错,但是如果不是同一配置文件中,会发生覆盖。

循环引用也很好理解:A 依赖 B,而 B 依赖 A。或 A 依赖 B,B 依赖 C,而 C 依赖 A。

默认情况下,Spring 允许循环依赖,当然如果你在 A 的构造方法中依赖 B,在 B 的构造方法中依赖 A 是不行的。

至于这两个属性怎么配置?我在附录中进行了介绍,尤其对于覆盖问题,很多人都希望禁止出现 Bean 覆盖,可是 Spring 默认是不同文件的时候可以覆盖的。

之后的源码中还会出现这两个属性,读者有个印象就可以了。

加载 Bean: loadBeanDefinitions

接下来是最重要的 loadBeanDefinitions(beanFactory) 方法了,这个方法将根据配置,加载各个 Bean,然后放到 BeanFactory 中。

读取配置的操作在 XmlBeanDefinitionReader 中,其负责加载配置、解析。

// AbstractXmlApplicationContext.java 80

/** 我们可以看到,此方法将通过一个 XmlBeanDefinitionReader 实例来加载各个 Bean。*/
@Override
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
   // 给这个 BeanFactory 实例化一个 XmlBeanDefinitionReader
   XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

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

   // 初始化 BeanDefinitionReader,其实这个是提供给子类覆写的,
   // 我看了一下,没有类覆写这个方法,我们姑且当做不重要吧
   initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
   // 重点来了,继续往下
   loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}

现在还在这个类中,接下来用刚刚初始化的 Reader 开始来加载 xml 配置,这块代码读者可以选择性跳过,不是很重要。也就是说,下面这个代码块,读者可以很轻松地略过。

// AbstractXmlApplicationContext.java 120

protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
   Resource[] configResources = getConfigResources();
   if (configResources != null) {
      // 往下看
      reader.loadBeanDefinitions(configResources);
   }
   String[] configLocations = getConfigLocations();
   if (configLocations != null) {
      // 2
      reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
   }
}

// 上面虽然有两个分支,不过第二个分支很快通过解析路径转换为 Resource 以后也会进到这里
@Override
public int loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeanDefinitionStoreException {
   Assert.notNull(resources, "Resource array must not be null");
   int counter = 0;
   // 注意这里是个 for 循环,也就是每个文件是一个 resource
   for (Resource resource : resources) {
      // 继续往下看
      counter += loadBeanDefinitions(resource);
   }
   // 最后返回 counter,表示总共加载了多少的 BeanDefinition
   return counter;
}

// XmlBeanDefinitionReader 303
@Override
public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
   return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
}

// XmlBeanDefinitionReader 314
public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
   Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");
   if (logger.isInfoEnabled()) {
      logger.info("Loading XML bean definitions from " + encodedResource.getResource());
   }
   // 用一个 ThreadLocal 来存放配置文件资源
   Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
   if (currentResources == null) {
      currentResources = new HashSet<EncodedResource>(4);
      this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);
   }
   if (!currentResources.add(encodedResource)) {
      throw new BeanDefinitionStoreException(
            "Detected cyclic loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");
   }
   try {
      InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
      try {
         InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
         if (encodedResource.getEncoding() != null) {
            inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
         }
         // 核心部分是这里,往下面看
         return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
      }
      finally {
         inputStream.close();
      }
   }
   catch (IOException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException(
            "IOException parsing XML document from " + encodedResource.getResource(), ex);
   }
   finally {
      currentResources.remove(encodedResource);
      if (currentResources.isEmpty()) {
         this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.remove();
      }
   }
}

// 还在这个文件中,第 388 行
protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
      throws BeanDefinitionStoreException {
   try {
      // 这里就不看了,将 xml 文件转换为 Document 对象
      Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
      // 继续
      return registerBeanDefinitions(doc, resource);
   }
   catch (...
}
// 还在这个文件中,第 505 行
// 返回值:返回从当前配置文件加载了多少数量的 Bean
public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
   BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
   int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
   // 这里
   documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
   return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
}
// DefaultBeanDefinitionDocumentReader 90
@Override
public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
   this.readerContext = readerContext;
   logger.debug("Loading bean definitions");
   Element root = doc.getDocumentElement();
   // 从 xml 根节点开始解析文件
   doRegisterBeanDefinitions(root);
}

经过漫长的链路,一个配置文件终于转换为一颗 DOM 树了,注意,这里指的是其中一个配置文件,不是所有的,读者可以看到上面有个 for 循环的。下面开始从根节点开始解析:

doRegisterBeanDefinitions:
// DefaultBeanDefinitionDocumentReader 116
protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
   // 我们看名字就知道,BeanDefinitionParserDelegate 必定是一个重要的类,它负责解析 Bean 定义,
   // 这里为什么要定义一个 parent? 看到后面就知道了,是递归问题,
   // 因为 <beans /> 内部是可以定义 <beans /> 的,所以这个方法的 root 其实不一定就是 xml 的根节点,也可以是嵌套在里面的 <beans /> 节点,从源码分析的角度,我们当做根节点就好了
   BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
   this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);

   if (this.delegate.isDefaultNamespace(root)) {
      // 这块说的是根节点 <beans ... profile="dev" /> 中的 profile 是否是当前环境需要的,
      // 如果当前环境配置的 profile 不包含此 profile,那就直接 return 了,不对此 <beans /> 解析
      // 不熟悉 profile 为何物,不熟悉怎么配置 profile 读者的请移步附录区
      String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);
      if (StringUtils.hasText(profileSpec)) {
         String[] specifiedProfiles = StringUtils.tokenizeToStringArray(
               profileSpec, BeanDefinitionParserDelegate.MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
         if (!getReaderContext().getEnvironment().acceptsProfiles(specifiedProfiles)) {
            if (logger.isInfoEnabled()) {
               logger.info("Skipped XML bean definition file due to specified profiles [" + profileSpec +
                     "] not matching: " + getReaderContext().getResource());
            }
            return;
         }
      }
   }

   preProcessXml(root); // 钩子
   // 往下看
   parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
   postProcessXml(root); // 钩子

   this.delegate = parent;
}

preProcessXml(root) 和 postProcessXml(root) 是给子类用的钩子方法,鉴于没有被使用到,也不是我们的重点,我们直接跳过。

这里涉及到了 profile 的问题,对于不了解的读者,我在附录中对 profile 做了简单的解释,读者可以参考一下。

接下来,看核心解析方法 parseBeanDefinitions(root, this.delegate) :

// default namespace 涉及到的就四个标签 <import />、<alias />、<bean /> 和 <beans />,
// 其他的属于 custom 的
protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
   if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
      NodeList nl = root.getChildNodes();
      for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
         Node node = nl.item(i);
         if (node instanceof Element) {
            Element ele = (Element) node;
            if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
               // 解析 default namespace 下面的几个元素
               parseDefaultElement(ele, delegate);
            }
            else {
               // 解析其他 namespace 的元素
               delegate.parseCustomElement(ele);
            }
         }
      }
   }
   else {
      delegate.parseCustomElement(root);
   }
}

从上面的代码,我们可以看到,对于每个配置来说,分别进入到 parseDefaultElement(ele, delegate); 和 delegate.parseCustomElement(ele); 这两个分支了。

parseDefaultElement(ele, delegate) 代表解析的节点是 <import /><alias /><bean /><beans /> 这几个。

这里的四个标签之所以是 default 的,是因为它们是处于这个 namespace 下定义的:

http://www.springframework.org/schema/beans

又到初学者科普时间,不熟悉 namespace 的读者请看下面贴出来的 xml,这里的第二行 xmlns 就是咯。

<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xsi:schemaLocation="
            http://www.springframework.org/schema/beans
          http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
       default-autowire="byName">

而对于其他的标签,将进入到 delegate.parseCustomElement(element) 这个分支。如我们经常会使用到的 <mvc /><task /><context /><aop />等。

这些属于扩展,如果需要使用上面这些 ”非 default“ 标签,那么上面的 xml 头部的地方也要引入相应的 namespace 和 .xsd 文件的路径,如下所示。同时代码中需要提供相应的 parser 来解析,如 MvcNamespaceHandler、TaskNamespaceHandler、ContextNamespaceHandler、AopNamespaceHandler 等。

假如读者想分析 <context:property-placeholder location="classpath:xx.properties" /> 的实现原理,就应该到 ContextNamespaceHandler 中找答案。

<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
      xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
      xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"
      xsi:schemaLocation="
           http://www.springframework.org/schema/beans 
           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
           http://www.springframework.org/schema/context
           http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
           http://www.springframework.org/schema/mvc   
           http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd  
       "
      default-autowire="byName">

回过神来,看看处理 default 标签的方法:

private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
   if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
      // 处理 <import /> 标签
      importBeanDefinitionResource(ele);
   }
   else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
      // 处理 <alias /> 标签定义
      // <alias name="fromName" alias="toName"/>
      processAliasRegistration(ele);
   }
   else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
      // 处理 <bean /> 标签定义,这也算是我们的重点吧
      processBeanDefinition(ele, delegate);
   }
   else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
      // 如果碰到的是嵌套的 <beans /> 标签,需要递归
      doRegisterBeanDefinitions(ele);
   }
}

如果每个标签都说,那我不吐血,你们都要吐血了。我们挑我们的重点 <bean /> 标签出来说。

processBeanDefinition 解析 bean 标签

下面是 processBeanDefinition 解析 <bean /> 标签:

// DefaultBeanDefinitionDocumentReader 298

protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
   // 将 <bean /> 节点中的信息提取出来,然后封装到一个 BeanDefinitionHolder 中,细节往下看
   BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);

   // 下面的几行先不要看,跳过先,跳过先,跳过先,后面会继续说的

   if (bdHolder != null) {
      bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
      try {
         // Register the final decorated instance.
         BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
      }
      catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
         getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
               bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
      }
      // Send registration event.
      getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
   }
}

继续往下看怎么解析之前,我们先看下 标签中可以定义哪些属性:

Property
class 类的全限定名
name 可指定 id、name(用逗号、分号、空格分隔)
scope 作用域
constructor arguments 指定构造参数
properties 设置属性的值
autowiring mode no(默认值)、byName、byType、 constructor
lazy-initialization mode 是否懒加载(如果被非懒加载的bean依赖了那么其实也就不能懒加载了)
initialization method bean 属性设置完成后,会调用这个方法
destruction method bean 销毁后的回调方法

上面表格中的内容我想大家都非常熟悉吧,如果不熟悉,那就是你不够了解 Spring 的配置了。

简单地说就是像下面这样子:

<bean id="exampleBean" name="name1, name2, name3" class="com.javadoop.ExampleBean"
      scope="singleton" lazy-init="true" init-method="init" destroy-method="cleanup">

    <!-- 可以用下面三种形式指定构造参数 -->
    <constructor-arg type="int" value="7500000"/>
    <constructor-arg name="years" value="7500000"/>
    <constructor-arg index="0" value="7500000"/>

    <!-- property 的几种情况 -->
    <property name="beanOne">
        <ref bean="anotherExampleBean"/>
    </property>
    <property name="beanTwo" ref="yetAnotherBean"/>
    <property name="integerProperty" value="1"/>
</bean>

当然,除了上面举例出来的这些,还有 factory-bean、factory-method、<lockup-method /><replaced-method /><meta /><qualifier /> 这几个,大家是不是熟悉呢?自己检验一下自己对 Spring 中 bean 的了解程度。

有了以上这些知识以后,我们再继续往里看怎么解析 bean 元素,是怎么转换到 BeanDefinitionHolder 的。

// BeanDefinitionParserDelegate 428

public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele) {
    return parseBeanDefinitionElement(ele, null);
}

public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, BeanDefinition containingBean) {
   String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
   String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);

   List<String> aliases = new ArrayList<String>();

   // 将 name 属性的定义按照 “逗号、分号、空格” 切分,形成一个 别名列表数组,
   // 当然,如果你不定义 name 属性的话,就是空的了
   // 我在附录中简单介绍了一下 id 和 name 的配置,大家可以看一眼,有个20秒就可以了
   if (StringUtils.hasLength(nameAttr)) {
      String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(nameAttr, MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
      aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));
   }

   String beanName = id;
   // 如果没有指定id, 那么用别名列表的第一个名字作为beanName
   if (!StringUtils.hasText(beanName) && !aliases.isEmpty()) {
      beanName = aliases.remove(0);
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         logger.debug("No XML 'id' specified - using '" + beanName +
               "' as bean name and " + aliases + " as aliases");
      }
   }

   if (containingBean == null) {
      checkNameUniqueness(beanName, aliases, ele);
   }

   // 根据 <bean ...>...</bean> 中的配置创建 BeanDefinition,然后把配置中的信息都设置到实例中,
   // 细节后面细说,先知道下面这行结束后,一个 BeanDefinition 实例就出来了。
   AbstractBeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean);

   // 到这里,整个 <bean /> 标签就算解析结束了,一个 BeanDefinition 就形成了。
   if (beanDefinition != null) {
      // 如果都没有设置 id 和 name,那么此时的 beanName 就会为 null,进入下面这块代码产生
      // 如果读者不感兴趣的话,我觉得不需要关心这块代码,对本文源码分析来说,这些东西不重要
      if (!StringUtils.hasText(beanName)) {
         try {
            if (containingBean != null) {// 按照我们的思路,这里 containingBean 是 null 的
               beanName = BeanDefinitionReaderUtils.generateBeanName(
                     beanDefinition, this.readerContext.getRegistry(), true);
            }
            else {
               // 如果我们不定义 id 和 name,那么我们引言里的那个例子:
               //   1. beanName 为:com.javadoop.example.MessageServiceImpl#0
               //   2. beanClassName 为:com.javadoop.example.MessageServiceImpl

               beanName = this.readerContext.generateBeanName(beanDefinition);

               String beanClassName = beanDefinition.getBeanClassName();
               if (beanClassName != null &&
                     beanName.startsWith(beanClassName) && beanName.length() > beanClassName.length() &&
                     !this.readerContext.getRegistry().isBeanNameInUse(beanClassName)) {
                  // 把 beanClassName 设置为 Bean 的别名
                  aliases.add(beanClassName);
               }
            }
            if (logger.isDebugEnabled()) {
               logger.debug("Neither XML 'id' nor 'name' specified - " +
                     "using generated bean name [" + beanName + "]");
            }
         }
         catch (Exception ex) {
            error(ex.getMessage(), ele);
            return null;
         }
      }
      String[] aliasesArray = StringUtils.toStringArray(aliases);
      // 返回 BeanDefinitionHolder
      return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray);
   }

   return null;
}

然后,我们再看看怎么根据配置创建 BeanDefinition 实例的:

public AbstractBeanDefinition parseBeanDefinitionElement(
      Element ele, String beanName, BeanDefinition containingBean) {

   this.parseState.push(new BeanEntry(beanName));

   String className = null;
   if (ele.hasAttribute(CLASS_ATTRIBUTE)) {
      className = ele.getAttribute(CLASS_ATTRIBUTE).trim();
   }

   try {
      String parent = null;
      if (ele.hasAttribute(PARENT_ATTRIBUTE)) {
         parent = ele.getAttribute(PARENT_ATTRIBUTE);
      }
      // 创建 BeanDefinition,然后设置类信息而已,很简单,就不贴代码了
      AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);

      // 设置 BeanDefinition 的一堆属性,这些属性定义在 AbstractBeanDefinition 中
      parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);
      bd.setDescription(DomUtils.getChildElementValueByTagName(ele, DESCRIPTION_ELEMENT));

      /**
       * 下面的一堆是解析 <bean>......</bean> 内部的子元素,
       * 解析出来以后的信息都放到 bd 的属性中
       */

      // 解析 <meta />
      parseMetaElements(ele, bd);
      // 解析 <lookup-method />
      parseLookupOverrideSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
      // 解析 <replaced-method />
      parseReplacedMethodSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
    // 解析 <constructor-arg />
      parseConstructorArgElements(ele, bd);
      // 解析 <property />
      parsePropertyElements(ele, bd);
      // 解析 <qualifier />
      parseQualifierElements(ele, bd);

      bd.setResource(this.readerContext.getResource());
      bd.setSource(extractSource(ele));

      return bd;
   }
   catch (ClassNotFoundException ex) {
      error("Bean class [" + className + "] not found", ele, ex);
   }
   catch (NoClassDefFoundError err) {
      error("Class that bean class [" + className + "] depends on not found", ele, err);
   }
   catch (Throwable ex) {
      error("Unexpected failure during bean definition parsing", ele, ex);
   }
   finally {
      this.parseState.pop();
   }

   return null;
}

到这里,我们已经完成了根据 <bean /> 配置创建了一个 BeanDefinitionHolder 实例。注意,是一个。

我们回到解析 <bean /> 的入口方法:

protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
   // 将 <bean /> 节点转换为 BeanDefinitionHolder,就是上面说的一堆
   BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
   if (bdHolder != null) {
      // 如果有自定义属性的话,进行相应的解析,先忽略
      bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
      try {
         // 我们把这步叫做 注册Bean 吧
         BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
      }
      catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
         getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
               bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
      }
      // 注册完成后,发送事件,本文不展开说这个
      getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
   }
}

大家再仔细看一下这块吧,我们后面就不回来说这个了。这里已经根据一个 <bean /> 标签产生了一个 BeanDefinitionHolder 的实例,这个实例里面也就是一个 BeanDefinition 的实例和它的 beanName、aliases 这三个信息,注意,我们的关注点始终在 BeanDefinition 上:

public class BeanDefinitionHolder implements BeanMetadataElement {

  private final BeanDefinition beanDefinition;

  private final String beanName;

  private final String[] aliases;
...

然后我们准备注册这个 BeanDefinition,最后,把这个注册事件发送出去。

下面,我们开始说说注册 Bean 吧。

注册 Bean

// BeanDefinitionReaderUtils 143

public static void registerBeanDefinition(
      BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
      throws BeanDefinitionStoreException {

   String beanName = definitionHolder.getBeanName();
   // 注册这个 Bean
   registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());

   // 如果还有别名的话,也要根据别名全部注册一遍,不然根据别名就会找不到 Bean 了
   String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
   if (aliases != null) {
      for (String alias : aliases) {
         // alias -> beanName 保存它们的别名信息,这个很简单,用一个 map 保存一下就可以了,
         // 获取的时候,会先将 alias 转换为 beanName,然后再查找
         registry.registerAlias(beanName, alias);
      }
   }
}

别名注册的放一边,毕竟它很简单,我们看看怎么注册 Bean。

// DefaultListableBeanFactory 793

@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");

   if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
      try {
         ((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate();
      }
      catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
         throw new BeanDefinitionStoreException(...);
      }
   }

   // old? 还记得 “允许 bean 覆盖” 这个配置吗?allowBeanDefinitionOverriding
   BeanDefinition oldBeanDefinition;

   // 之后会看到,所有的 Bean 注册后会放入这个 beanDefinitionMap 中
   oldBeanDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);

   // 处理重复名称的 Bean 定义的情况
   if (oldBeanDefinition != null) {
      if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) {
         // 如果不允许覆盖的话,抛异常
         throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription()...
      }
      else if (oldBeanDefinition.getRole() < beanDefinition.getRole()) {
         // log...用框架定义的 Bean 覆盖用户自定义的 Bean 
      }
      else if (!beanDefinition.equals(oldBeanDefinition)) {
         // log...用新的 Bean 覆盖旧的 Bean
      }
      else {
         // log...用同等的 Bean 覆盖旧的 Bean,这里指的是 equals 方法返回 true 的 Bean
      }
      // 覆盖
      this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
   }
   else {
      // 判断是否已经有其他的 Bean 开始初始化了.
      // 注意,"注册Bean" 这个动作结束,Bean 依然还没有初始化,我们后面会有大篇幅说初始化过程,
      // 在 Spring 容器启动的最后,会 预初始化 所有的 singleton beans
      if (hasBeanCreationStarted()) {
         // Cannot modify startup-time collection elements anymore (for stable iteration)
         synchronized (this.beanDefinitionMap) {
            this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
            List<String> updatedDefinitions = new ArrayList<String>(this.beanDefinitionNames.size() + 1);
            updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames);
            updatedDefinitions.add(beanName);
            this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions;
            if (this.manualSingletonNames.contains(beanName)) {
               Set<String> updatedSingletons = new LinkedHashSet<String>(this.manualSingletonNames);
               updatedSingletons.remove(beanName);
               this.manualSingletonNames = updatedSingletons;
            }
         }
      }
      else {
         // 最正常的应该是进到这个分支。

         // 将 BeanDefinition 放到这个 map 中,这个 map 保存了所有的 BeanDefinition
         this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
         // 这是个 ArrayList,所以会按照 bean 配置的顺序保存每一个注册的 Bean 的名字
         this.beanDefinitionNames.add(beanName);
         // 这是个 LinkedHashSet,代表的是手动注册的 singleton bean,
         // 注意这里是 remove 方法,到这里的 Bean 当然不是手动注册的
         // 手动指的是通过调用以下方法注册的 bean :
         //     registerSingleton(String beanName, Object singletonObject)
         // 这不是重点,解释只是为了不让大家疑惑。Spring 会在后面"手动"注册一些 Bean,
         // 如 "environment"、"systemProperties" 等 bean,我们自己也可以在运行时注册 Bean 到容器中的
         this.manualSingletonNames.remove(beanName);
      }
      // 这个不重要,在预初始化的时候会用到,不必管它。
      this.frozenBeanDefinitionNames = null;
   }

   if (oldBeanDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
      resetBeanDefinition(beanName);
   }
}

总结一下,到这里已经初始化了 Bean 容器,<bean /> 配置也相应的转换为了一个个 BeanDefinition,然后注册了各个 BeanDefinition 到注册中心,并且发送了注册事件。

到这里是一个分水岭,前面的内容都还算比较简单,大家要清楚地知道前面都做了哪些事情。

Bean 容器实例化完成后

说到这里,我们回到 refresh() 方法,我重新贴了一遍代码,看看我们说到哪了。是的,我们才说完 obtainFreshBeanFactory() 方法。

考虑到篇幅,这里开始大幅缩减掉没必要详细介绍的部分,大家直接看下面的代码中的注释就好了。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   // 来个锁,不然 refresh() 还没结束,你又来个启动或销毁容器的操作,那不就乱套了嘛
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {

      // 准备工作,记录下容器的启动时间、标记“已启动”状态、处理配置文件中的占位符
      prepareRefresh();

      // 这步比较关键,这步完成后,配置文件就会解析成一个个 Bean 定义,注册到 BeanFactory 中,
      // 当然,这里说的 Bean 还没有初始化,只是配置信息都提取出来了,
      // 注册也只是将这些信息都保存到了注册中心(说到底核心是一个 beanName-> beanDefinition 的 map)
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      // 设置 BeanFactory 的类加载器,添加几个 BeanPostProcessor,手动注册几个特殊的 bean
      // 这块待会会展开说
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         // 【这里需要知道 BeanFactoryPostProcessor 这个知识点,Bean 如果实现了此接口,
         // 那么在容器初始化以后,Spring 会负责调用里面的 postProcessBeanFactory 方法。】

         // 这里是提供给子类的扩展点,到这里的时候,所有的 Bean 都加载、注册完成了,但是都还没有初始化
         // 具体的子类可以在这步的时候添加一些特殊的 BeanFactoryPostProcessor 的实现类或做点什么事
         postProcessBeanFactory(beanFactory);
         // 调用 BeanFactoryPostProcessor 各个实现类的 postProcessBeanFactory(factory) 回调方法
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);          



         // 注册 BeanPostProcessor 的实现类,注意看和 BeanFactoryPostProcessor 的区别
         // 此接口两个方法: postProcessBeforeInitialization 和 postProcessAfterInitialization
         // 两个方法分别在 Bean 初始化之前和初始化之后得到执行。这里仅仅是注册,之后会看到回调这两方法的时机
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // 初始化当前 ApplicationContext 的 MessageSource,国际化这里就不展开说了,不然没完没了了
         initMessageSource();

         // 初始化当前 ApplicationContext 的事件广播器,这里也不展开了
         initApplicationEventMulticaster();

         // 从方法名就可以知道,典型的模板方法(钩子方法),不展开说
         // 具体的子类可以在这里初始化一些特殊的 Bean(在初始化 singleton beans 之前)
         onRefresh();

         // 注册事件监听器,监听器需要实现 ApplicationListener 接口。这也不是我们的重点,过
         registerListeners();

         // 重点,重点,重点
         // 初始化所有的 singleton beans
         //(lazy-init 的除外)
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // 最后,广播事件,ApplicationContext 初始化完成,不展开
         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.
         // 销毁已经初始化的 singleton 的 Beans,以免有些 bean 会一直占用资源
         destroyBeans();

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

         // 把异常往外抛
         throw ex;
      }

      finally {
         // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
         // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
         resetCommonCaches();
      }
   }
}

准备 Bean 容器: prepareBeanFactory

之前我们说过,Spring 把我们在 xml 配置的 bean 都注册以后,会"手动"注册一些特殊的 bean。

这里简单介绍下 prepareBeanFactory(factory) 方法:

/**
 * Configure the factory's standard context characteristics,
 * such as the context's ClassLoader and post-processors.
 * @param beanFactory the BeanFactory to configure
 */
protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
   // 设置 BeanFactory 的类加载器,我们知道 BeanFactory 需要加载类,也就需要类加载器,
   // 这里设置为加载当前 ApplicationContext 类的类加载器
   beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());

   // 设置 BeanExpressionResolver
   beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
   // 
   beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));

   // 添加一个 BeanPostProcessor,这个 processor 比较简单:
   // 实现了 Aware 接口的 beans 在初始化的时候,这个 processor 负责回调,
   // 这个我们很常用,如我们会为了获取 ApplicationContext 而 implement ApplicationContextAware
   // 注意:它不仅仅回调 ApplicationContextAware,
   //   还会负责回调 EnvironmentAware、ResourceLoaderAware 等,看下源码就清楚了
   beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));

   // 下面几行的意思就是,如果某个 bean 依赖于以下几个接口的实现类,在自动装配的时候忽略它们,
   // Spring 会通过其他方式来处理这些依赖。
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
   beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);

   /**
    * 下面几行就是为特殊的几个 bean 赋值,如果有 bean 依赖了以下几个,会注入这边相应的值,
    * 之前我们说过,"当前 ApplicationContext 持有一个 BeanFactory",这里解释了第一行
    * ApplicationContext 还继承了 ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、MessageSource
    * 所以对于这几个依赖,可以赋值为 this,注意 this 是一个 ApplicationContext
    * 那这里怎么没看到为 MessageSource 赋值呢?那是因为 MessageSource 被注册成为了一个普通的 bean
    */
   beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
   beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
   beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
   beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);

   // 这个 BeanPostProcessor 也很简单,在 bean 实例化后,如果是 ApplicationListener 的子类,
   // 那么将其添加到 listener 列表中,可以理解成:注册 事件监听器
   beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));

   // 这里涉及到特殊的 bean,名为:loadTimeWeaver,这不是我们的重点,忽略它
   // tips: ltw 是 AspectJ 的概念,指的是在运行期进行织入,这个和 Spring AOP 不一样,
   //    感兴趣的读者请参考我写的关于 AspectJ 的另一篇文章 https://www.javadoop.com/post/aspectj
   if (beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
      beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
      // Set a temporary ClassLoader for type matching.
      beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
   }

   /**
    * 从下面几行代码我们可以知道,Spring 往往很 "智能" 就是因为它会帮我们默认注册一些有用的 bean,
    * 我们也可以选择覆盖
    */

   // 如果没有定义 "environment" 这个 bean,那么 Spring 会 "手动" 注册一个
   if (!beanFactory.containsLocalBean(ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
      beanFactory.registerSingleton(ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment());
   }
   // 如果没有定义 "systemProperties" 这个 bean,那么 Spring 会 "手动" 注册一个
   if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME)) {
      beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemProperties());
   }
   // 如果没有定义 "systemEnvironment" 这个 bean,那么 Spring 会 "手动" 注册一个
   if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
      beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemEnvironment());
   }
}

在上面这块代码中,Spring 对一些特殊的 bean 进行了处理,读者如果暂时还不能消化它们也没有关系,慢慢往下看。

初始化所有的 singleton beans

我们的重点当然是 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); 这个巨头了,这里会负责初始化所有的 singleton beans。

注意,后面的描述中,我都会使用初始化预初始化来代表这个阶段,Spring 会在这个阶段完成所有的 singleton beans 的实例化。

我们来总结一下,到目前为止,应该说 BeanFactory 已经创建完成,并且所有的实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的 Bean 都已经初始化并且其中的 postProcessBeanFactory(factory) 方法已经得到回调执行了。而且 Spring 已经“手动”注册了一些特殊的 Bean,如 ‘environment’、‘systemProperties’ 等。

剩下的就是初始化 singleton beans 了,我们知道它们是单例的,如果没有设置懒加载,那么 Spring 会在接下来初始化所有的 singleton beans。

// AbstractApplicationContext.java 834

// 初始化剩余的 singleton beans
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {

   // 首先,初始化名字为 conversionService 的 Bean。本着送佛送到西的精神,我在附录中简单介绍了一下 ConversionService,因为这实在太实用了
   // 什么,看代码这里没有初始化 Bean 啊!
   // 注意了,初始化的动作包装在 beanFactory.getBean(...) 中,这里先不说细节,先往下看吧
   if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
         beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
      beanFactory.setConversionService(
            beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
   }

   // Register a default embedded value resolver if no bean post-processor
   // (such as a PropertyPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
   // at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
   if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
      beanFactory.addEmbeddedValueResolver(new StringValueResolver() {
         @Override
         public String resolveStringValue(String strVal) {
            return getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal);
         }
      });
   }

   // 先初始化 LoadTimeWeaverAware 类型的 Bean
   // 之前也说过,这是 AspectJ 相关的内容,放心跳过吧
   String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
   for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
      getBean(weaverAwareName);
   }

   // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
   beanFactory.setTempClassLoader(null);

   // 没什么别的目的,因为到这一步的时候,Spring 已经开始预初始化 singleton beans 了,
   // 肯定不希望这个时候还出现 bean 定义解析、加载、注册。
   beanFactory.freezeConfiguration();

   // 开始初始化
   beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

从上面最后一行往里看,我们就又回到 DefaultListableBeanFactory 这个类了,这个类大家应该都不陌生了吧。

preInstantiateSingletons

// DefaultListableBeanFactory 728

@Override
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
   if (this.logger.isDebugEnabled()) {
      this.logger.debug("Pre-instantiating singletons in " + this);
   }
   // this.beanDefinitionNames 保存了所有的 beanNames
   List<String> beanNames = new ArrayList<String>(this.beanDefinitionNames);

   // 触发所有的非懒加载的 singleton beans 的初始化操作
   for (String beanName : beanNames) {

      // 合并父 Bean 中的配置,注意 <bean id="" class="" parent="" /> 中的 parent,用的不多吧,
      // 考虑到这可能会影响大家的理解,我在附录中解释了一下 "Bean 继承",不了解的请到附录中看一下
      RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);

      // 非抽象、非懒加载的 singletons。如果配置了 'abstract = true',那是不需要初始化的
      if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
         // 处理 FactoryBean(读者如果不熟悉 FactoryBean,请移步附录区了解)
         if (isFactoryBean(beanName)) {
            // FactoryBean 的话,在 beanName 前面加上 ‘&’ 符号。再调用 getBean,getBean 方法别急
            final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
            // 判断当前 FactoryBean 是否是 SmartFactoryBean 的实现,此处忽略,直接跳过
            boolean isEagerInit;
            if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
               isEagerInit = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Boolean>() {
                  @Override
                  public Boolean run() {
                     return ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit();
                  }
               }, getAccessControlContext());
            }
            else {
               isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                     ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
            }
            if (isEagerInit) {

               getBean(beanName);
            }
         }
         else {
            // 对于普通的 Bean,只要调用 getBean(beanName) 这个方法就可以进行初始化了
            getBean(beanName);
         }
      }
   }


   // 到这里说明所有的非懒加载的 singleton beans 已经完成了初始化
   // 如果我们定义的 bean 是实现了 SmartInitializingSingleton 接口的,那么在这里得到回调,忽略
   for (String beanName : beanNames) {
      Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
      if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
         final SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
         if (System.getSecurityManager() != null) {
            AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
               @Override
               public Object run() {
                  smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                  return null;
               }
            }, getAccessControlContext());
         }
         else {
            smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
         }
      }
   }
}

接下来,我们就进入到 getBean(beanName) 方法了,这个方法我们经常用来从 BeanFactory 中获取一个 Bean,而初始化的过程也封装到了这个方法里。

getBean

在继续前进之前,读者应该具备 FactoryBean 的知识,如果读者还不熟悉,请移步附录部分了解 FactoryBean。

// AbstractBeanFactory 196

@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
   return doGetBean(name, null, null, false);
}

// 我们在剖析初始化 Bean 的过程,但是 getBean 方法我们经常是用来从容器中获取 Bean 用的,注意切换思路,
// 已经初始化过了就从容器中直接返回,否则就先初始化再返回
@SuppressWarnings("unchecked")
protected <T> T doGetBean(
      final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
      throws BeansException {
   // 获取一个 “正统的” beanName,处理两种情况,一个是前面说的 FactoryBean(前面带 ‘&’),
   // 一个是别名问题,因为这个方法是 getBean,获取 Bean 用的,你要是传一个别名进来,是完全可以的
   final String beanName = transformedBeanName(name);

   // 注意跟着这个,这个是返回值
   Object bean; 

   // 检查下是不是已经创建过了
   Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

   // 这里说下 args 呗,虽然看上去一点不重要。前面我们一路进来的时候都是 getBean(beanName),
   // 所以 args 传参其实是 null 的,但是如果 args 不为空的时候,那么意味着调用方不是希望获取 Bean,而是创建 Bean
   if (sharedInstance != null && args == null) {
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            logger.debug("...");
         }
         else {
            logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
         }
      }
      // 下面这个方法:如果是普通 Bean 的话,直接返回 sharedInstance,
      // 如果是 FactoryBean 的话,返回它创建的那个实例对象
      // (FactoryBean 知识,读者若不清楚请移步附录)
      bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
   }

   else {
      if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
         // 创建过了此 beanName 的 prototype 类型的 bean,那么抛异常,
         // 往往是因为陷入了循环引用
         throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
      }

      // 检查一下这个 BeanDefinition 在容器中是否存在
      BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
      if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
         // 如果当前容器不存在这个 BeanDefinition,试试父容器中有没有
         String nameToLookup = originalBeanName(name);
         if (args != null) {
            // 返回父容器的查询结果
            return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
         }
         else {
            // No args -> delegate to standard getBean method.
            return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
         }
      }

      if (!typeCheckOnly) {
         // typeCheckOnly 为 false,将当前 beanName 放入一个 alreadyCreated 的 Set 集合中。
         markBeanAsCreated(beanName);
      }

      /*
       * 稍稍总结一下:
       * 到这里的话,要准备创建 Bean 了,对于 singleton 的 Bean 来说,容器中还没创建过此 Bean;
       * 对于 prototype 的 Bean 来说,本来就是要创建一个新的 Bean。
       */
      try {
         final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
         checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

         // 先初始化依赖的所有 Bean,这个很好理解。
         // 注意,这里的依赖指的是 depends-on 中定义的依赖
         String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
         if (dependsOn != null) {
            for (String dep : dependsOn) {
               // 检查是不是有循环依赖,这里的循环依赖和我们前面说的循环依赖又不一样,这里肯定是不允许出现的,不然要乱套了,读者想一下就知道了
               if (isDependent(beanName, dep)) {
                  throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                        "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
               }
               // 注册一下依赖关系
               registerDependentBean(dep, beanName);
               // 先初始化被依赖项
               getBean(dep);
            }
         }

         // 如果是 singleton scope 的,创建 singleton 的实例
         if (mbd.isSingleton()) {
            sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
               @Override
               public Object getObject() throws BeansException {
                  try {
                     // 执行创建 Bean,详情后面再说
                     return createBean(beanName, mbd, args);
                  }
                  catch (BeansException ex) {
                     destroySingleton(beanName);
                     throw ex;
                  }
               }
            });
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
         }

         // 如果是 prototype scope 的,创建 prototype 的实例
         else if (mbd.isPrototype()) {
            // It's a prototype -> create a new instance.
            Object prototypeInstance = null;
            try {
               beforePrototypeCreation(beanName);
               // 执行创建 Bean
               prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
            }
            finally {
               afterPrototypeCreation(beanName);
            }
            bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
         }

         // 如果不是 singleton 和 prototype 的话,需要委托给相应的实现类来处理
         else {
            String scopeName = mbd.getScope();
            final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
            if (scope == null) {
               throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
            }
            try {
               Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
                  @Override
                  public Object getObject() throws BeansException {
                     beforePrototypeCreation(beanName);
                     try {
                        // 执行创建 Bean
                        return createBean(beanName, mbd, args);
                     }
                     finally {
                        afterPrototypeCreation(beanName);
                     }
                  }
               });
               bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
            }
            catch (IllegalStateException ex) {
               throw new BeanCreationException(beanName,
                     "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " +
                     "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
                     ex);
            }
         }
      }
      catch (BeansException ex) {
         cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
         throw ex;
      }
   }

   // 最后,检查一下类型对不对,不对的话就抛异常,对的话就返回了
   if (requiredType != null && bean != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
      try {
         return getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
      }
      catch (TypeMismatchException ex) {
         if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Failed to convert bean '" + name + "' to required type '" +
                  ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "'", ex);
         }
         throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
      }
   }
   return (T) bean;
}

大家应该也猜到了,接下来当然是分析 createBean 方法:

protected abstract Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException;

第三个参数 args 数组代表创建实例需要的参数,不就是给构造方法用的参数,或者是工厂 Bean 的参数嘛,不过要注意,在我们的初始化阶段,args 是 null。

这回我们要到一个新的类了 AbstractAutowireCapableBeanFactory,看类名,AutowireCapable?类名是不是也说明了点问题了。

主要是为了以下场景,采用 @Autowired 注解注入属性值:

public class MessageServiceImpl implements MessageService {
    @Autowired
    private UserService userService;

    public String getMessage() {
        return userService.getMessage();
    }
}
<bean id="messageService" class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl" />

以上这种属于混用了 xml 和 注解 两种方式的配置方式,Spring 会处理这种情况。

好了,读者要知道这么回事就可以了,继续向前。

// AbstractAutowireCapableBeanFactory 447

/**
 * Central method of this class: creates a bean instance,
 * populates the bean instance, applies post-processors, etc.
 * @see #doCreateBean
 */
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
   }
   RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;

   // 确保 BeanDefinition 中的 Class 被加载
   Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
   if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
      mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
      mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
   }

   // 准备方法覆写,这里又涉及到一个概念:MethodOverrides,它来自于 bean 定义中的 <lookup-method /> 
   // 和 <replaced-method />,如果读者感兴趣,回到 bean 解析的地方看看对这两个标签的解析。
   // 我在附录中也对这两个标签的相关知识点进行了介绍,读者可以移步去看看
   try {
      mbdToUse.prepareMethodOverrides();
   }
   catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(),
            beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
   }

   try {
      // 让 InstantiationAwareBeanPostProcessor 在这一步有机会返回代理,
      // 在 《Spring AOP 源码分析》那篇文章中有解释,这里先跳过
      Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
      if (bean != null) {
         return bean; 
      }
   }
   catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName,
            "BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
   }
   // 重头戏,创建 bean
   Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
   }
   return beanInstance;
}

创建 Bean

我们继续往里看 doCreateBean 这个方法:

/**
 * Actually create the specified bean. Pre-creation processing has already happened
 * at this point, e.g. checking {@code postProcessBeforeInstantiation} callbacks.
 * <p>Differentiates between default bean instantiation, use of a
 * factory method, and autowiring a constructor.
 * @param beanName the name of the bean
 * @param mbd the merged bean definition for the bean
 * @param args explicit arguments to use for constructor or factory method invocation
 * @return a new instance of the bean
 * @throws BeanCreationException if the bean could not be created
 * @see #instantiateBean
 * @see #instantiateUsingFactoryMethod
 * @see #autowireConstructor
 */
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
      throws BeanCreationException {

   // Instantiate the bean.
   BeanWrapper instanceWrapper = null;
   if (mbd.isSingleton()) {
      instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
   }
   if (instanceWrapper == null) {
      // 说明不是 FactoryBean,这里实例化 Bean,这里非常关键,细节之后再说
      instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
   }
   // 这个就是 Bean 里面的 我们定义的类 的实例,很多地方我直接描述成 "bean 实例"
   final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
   // 类型
   Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
   mbd.resolvedTargetType = beanType;

   // 建议跳过吧,涉及接口:MergedBeanDefinitionPostProcessor
   synchronized (mbd.postProcessingLock) {
      if (!mbd.postProcessed) {
         try {
            // MergedBeanDefinitionPostProcessor,这个我真不展开说了,直接跳过吧,很少用的
            applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
         }
         catch (Throwable ex) {
            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                  "Post-processing of merged bean definition failed", ex);
         }
         mbd.postProcessed = true;
      }
   }

   // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
   // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
   // 下面这块代码是为了解决循环依赖的问题,以后有时间,我再对循环依赖这个问题进行解析吧
   boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
         isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
   if (earlySingletonExposure) {
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
               "' to allow for resolving potential circular references");
      }
      addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
         @Override
         public Object getObject() throws BeansException {
            return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
         }
      });
   }

   // Initialize the bean instance.
   Object exposedObject = bean;
   try {
      // 这一步也是非常关键的,这一步负责属性装配,因为前面的实例只是实例化了,并没有设值,这里就是设值
      populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
      if (exposedObject != null) {
         // 还记得 init-method 吗?还有 InitializingBean 接口?还有 BeanPostProcessor 接口?
         // 这里就是处理 bean 初始化完成后的各种回调
         exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
      }
   }
   catch (Throwable ex) {
      if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
         throw (BeanCreationException) ex;
      }
      else {
         throw new BeanCreationException(
               mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
      }
   }

   if (earlySingletonExposure) {
      // 
      Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
      if (earlySingletonReference != null) {
         if (exposedObject == bean) {
            exposedObject = earlySingletonReference;
         }
         else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
            String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
            Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<String>(dependentBeans.length);
            for (String dependentBean : dependentBeans) {
               if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
                  actualDependentBeans.add(dependentBean);
               }
            }
            if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
               throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
                     "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
                     StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
                     "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
                     "wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
                     "bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
                     "'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
            }
         }
      }
   }

   // Register bean as disposable.
   try {
      registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
   }
   catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
      throw new BeanCreationException(
            mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
   }

   return exposedObject;
}

到这里,我们已经分析完了 doCreateBean 方法,总的来说,我们已经说完了整个初始化流程。

接下来我们挑 doCreateBean 中的三个细节出来说说。一个是创建 Bean 实例的 createBeanInstance 方法,一个是依赖注入的 populateBean 方法,还有就是回调方法 initializeBean。

注意了,接下来的这三个方法要认真说那也是极其复杂的,很多地方我就点到为止了,感兴趣的读者可以自己往里看,最好就是碰到不懂的,自己写代码去调试它。

创建 Bean 实例

我们先看看 createBeanInstance 方法。需要说明的是,这个方法如果每个分支都分析下去,必然也是极其复杂冗长的,我们挑重点说。此方法的目的就是实例化我们指定的类。

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
   // 确保已经加载了此 class
   Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

   // 校验一下这个类的访问权限
   if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
      throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
            "Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
   }

   if (mbd.getFactoryMethodName() != null)  {
      // 采用工厂方法实例化,不熟悉这个概念的读者请看附录,注意,不是 FactoryBean
      return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
   }

   // 如果不是第一次创建,比如第二次创建 prototype bean。
   // 这种情况下,我们可以从第一次创建知道,采用无参构造函数,还是构造函数依赖注入 来完成实例化
   boolean resolved = false;
   boolean autowireNecessary = false;
   if (args == null) {
      synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
         if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
            resolved = true;
            autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
         }
      }
   }
   if (resolved) {
      if (autowireNecessary) {
         // 构造函数依赖注入
         return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
      }
      else {
         // 无参构造函数
         return instantiateBean(beanName, mbd);
      }
   }

   // 判断是否采用有参构造函数
   Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
   if (ctors != null ||
         mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
         mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args))  {
      // 构造函数依赖注入
      return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
   }

   // 调用无参构造函数
   return instantiateBean(beanName, mbd);
}

挑个简单的无参构造函数构造实例来看看:

protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
   try {
      Object beanInstance;
      final BeanFactory parent = this;
      if (System.getSecurityManager() != null) {
         beanInstance = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
            @Override
            public Object run() {

               return getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
            }
         }, getAccessControlContext());
      }
      else {
         // 实例化
         beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
      }
      // 包装一下,返回
      BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
      initBeanWrapper(bw);
      return bw;
   }
   catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(
            mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
   }
}

我们可以看到,关键的地方在于:

beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);

这里会进行实际的实例化过程,我们进去看看:

// SimpleInstantiationStrategy 59

@Override
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, String beanName, BeanFactory owner) {

   // 如果不存在方法覆写,那就使用 java 反射进行实例化,否则使用 CGLIB,
   // 方法覆写 请参见附录"方法注入"中对 lookup-method 和 replaced-method 的介绍
   if (bd.getMethodOverrides().isEmpty()) {
      Constructor<?> constructorToUse;
      synchronized (bd.constructorArgumentLock) {
         constructorToUse = (Constructor<?>) bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
         if (constructorToUse == null) {
            final Class<?> clazz = bd.getBeanClass();
            if (clazz.isInterface()) {
               throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
            }
            try {
               if (System.getSecurityManager() != null) {
                  constructorToUse = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction<Constructor<?>>() {
                     @Override
                     public Constructor<?> run() throws Exception {
                        return clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
                     }
                  });
               }
               else {
                  constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
               }
               bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
            }
            catch (Throwable ex) {
               throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
            }
         }
      }
      // 利用构造方法进行实例化
      return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
   }
   else {
      // 存在方法覆写,利用 CGLIB 来完成实例化,需要依赖于 CGLIB 生成子类,这里就不展开了。
      // tips: 因为如果不使用 CGLIB 的话,存在 override 的情况 JDK 并没有提供相应的实例化支持
      return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner);
   }
}

到这里,我们就算实例化完成了。我们开始说怎么进行属性注入。

bean 属性注入

看完了 createBeanInstance(...) 方法,我们来看看 populateBean(...) 方法,该方法负责进行属性设值,处理依赖。

// AbstractAutowireCapableBeanFactory 1203

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
   // bean 实例的所有属性都在这里了
   PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();

   if (bw == null) {
      if (!pvs.isEmpty()) {
         throw new BeanCreationException(
               mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
      }
      else {
         // Skip property population phase for null instance.
         return;
      }
   }

   // 到这步的时候,bean 实例化完成(通过工厂方法或构造方法),但是还没开始属性设值,
   // InstantiationAwareBeanPostProcessor 的实现类可以在这里对 bean 进行状态修改,
   // 我也没找到有实际的使用,所以我们暂且忽略这块吧
   boolean continueWithPropertyPopulation = true;
   if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            // 如果返回 false,代表不需要进行后续的属性设值,也不需要再经过其他的 BeanPostProcessor 的处理
            if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
               continueWithPropertyPopulation = false;
               break;
            }
         }
      }
   }

   if (!continueWithPropertyPopulation) {
      return;
   }

   if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
         mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
      MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);

      // 通过名字找到所有属性值,如果是 bean 依赖,先初始化依赖的 bean。记录依赖关系
      if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
         autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
      }

      // 通过类型装配。复杂一些
      if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
         autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
      }

      pvs = newPvs;
   }

   boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
   boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);

   if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
      PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
      if (hasInstAwareBpps) {
         for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
               InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
               // 这里有个非常有用的 BeanPostProcessor 进到这里: AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
               // 对采用 @Autowired、@Value 注解的依赖进行设值,这里的内容也是非常丰富的,不过本文不会展开说了,感兴趣的读者请自行研究
               pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
               if (pvs == null) {
                  return;
               }
            }
         }
      }
      if (needsDepCheck) {
         checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
      }
   }
   // 设置 bean 实例的属性值
   applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}
initializeBean

属性注入完成后,这一步其实就是处理各种回调了,这块代码比较简单。

protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
   if (System.getSecurityManager() != null) {
      AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
         @Override
         public Object run() {
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
         }
      }, getAccessControlContext());
   }
   else {
      // 如果 bean 实现了 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware 或 BeanFactoryAware 接口,回调
      invokeAwareMethods(beanName, bean);
   }

   Object wrappedBean = bean;
   if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
      // BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 回调
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
   }

   try {
      // 处理 bean 中定义的 init-method,
      // 或者如果 bean 实现了 InitializingBean 接口,调用 afterPropertiesSet() 方法
      invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
   }
   catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(
            (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
            beanName, "Invocation of init method failed", ex);
   }

   if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
      // BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 回调
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
   }
   return wrappedBean;
}

大家发现没有,BeanPostProcessor 的两个回调都发生在这边,只不过中间处理了 init-method,是不是和读者原来的认知有点不一样了?

附录

id 和 name

每个 Bean 在 Spring 容器中都有一个唯一的名字(beanName)和 0 个或多个别名(aliases)。

我们从 Spring 容器中获取 Bean 的时候,可以根据 beanName,也可以通过别名。

beanFactory.getBean("beanName or alias");

在配置 <bean /> 的过程中,我们可以配置 id 和 name,看几个例子就知道是怎么回事了。

<bean id="messageService" name="m1, m2, m3" class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl">

以上配置的结果就是:beanName 为 messageService,别名有 3 个,分别为 m1、m2、m3。

<bean name="m1, m2, m3" class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl" />

以上配置的结果就是:beanName 为 m1,别名有 2 个,分别为 m2、m3。

<bean class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl">

beanName 为:com.javadoop.example.MessageServiceImpl#0,

别名 1 个,为: com.javadoop.example.MessageServiceImpl

<bean id="messageService" class="com.javadoop.example.MessageServiceImpl">

以上配置的结果就是:beanName 为 messageService,没有别名。

配置是否允许 Bean 覆盖、是否允许循环依赖

我们说过,默认情况下,allowBeanDefinitionOverriding 属性为 null。如果在同一配置文件中 Bean id 或 name 重复了,会抛错,但是如果不是同一配置文件中,会发生覆盖。

可是有些时候我们希望在系统启动的过程中就严格杜绝发生 Bean 覆盖,因为万一出现这种情况,会增加我们排查问题的成本。

循环依赖说的是 A 依赖 B,而 B 又依赖 A。或者是 A 依赖 B,B 依赖 C,而 C 却依赖 A。默认 allowCircularReferences 也是 null。

它们两个属性是一起出现的,必然可以在同一个地方一起进行配置。

添加这两个属性的作者 Juergen Hoeller 在这个 jira 的讨论中说明了怎么配置这两个属性。

public class NoBeanOverridingContextLoader extends ContextLoader {

  @Override
  protected void customizeContext(ServletContext servletContext, ConfigurableWebApplicationContext applicationContext) {
    super.customizeContext(servletContext, applicationContext);
    AbstractRefreshableApplicationContext arac = (AbstractRefreshableApplicationContext) applicationContext;
    arac.setAllowBeanDefinitionOverriding(false);
  }
}
public class MyContextLoaderListener extends org.springframework.web.context.ContextLoaderListener {

  @Override
  protected ContextLoader createContextLoader() {
    return new NoBeanOverridingContextLoader();
  }

}
<listener>
    <listener-class>com.javadoop.MyContextLoaderListener</listener-class>  
</listener>

如果以上方式不能满足你的需求,请参考这个链接:解决spring中不同配置文件中存在name或者id相同的bean可能引起的问题

profile

我们可以把不同环境的配置分别配置到单独的文件中,举个例子:

<beans profile="development"
    xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:jdbc="http://www.springframework.org/schema/jdbc"
    xsi:schemaLocation="...">

    <jdbc:embedded-database id="dataSource">
        <jdbc:script location="classpath:com/bank/config/sql/schema.sql"/>
        <jdbc:script location="classpath:com/bank/config/sql/test-data.sql"/>
    </jdbc:embedded-database>
</beans>
<beans profile="production"
    xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:jee="http://www.springframework.org/schema/jee"
    xsi:schemaLocation="...">

    <jee:jndi-lookup id="dataSource" jndi-name="java:comp/env/jdbc/datasource"/>
</beans>

应该不必做过多解释了吧,看每个文件第一行的 profile=""。

当然,我们也可以在一个配置文件中使用:

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:jdbc="http://www.springframework.org/schema/jdbc"
    xmlns:jee="http://www.springframework.org/schema/jee"
    xsi:schemaLocation="...">

    <beans profile="development">
        <jdbc:embedded-database id="dataSource">
            <jdbc:script location="classpath:com/bank/config/sql/schema.sql"/>
            <jdbc:script location="classpath:com/bank/config/sql/test-data.sql"/>
        </jdbc:embedded-database>
    </beans>

    <beans profile="production">
        <jee:jndi-lookup id="dataSource" jndi-name="java:comp/env/jdbc/datasource"/>
    </beans>
</beans>

理解起来也很简单吧。

接下来的问题是,怎么使用特定的 profile 呢?Spring 在启动的过程中,会去寻找 “spring.profiles.active” 的属性值,根据这个属性值来的。那怎么配置这个值呢?

Spring 会在这几个地方寻找 spring.profiles.active 的属性值:操作系统环境变量、JVM 系统变量、web.xml 中定义的参数、JNDI。

最简单的方式莫过于在程序启动的时候指定:

-Dspring.profiles.active="profile1,profile2"

profile 可以激活多个

当然,我们也可以通过代码的形式从 Environment 中设置 profile:

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
ctx.getEnvironment().setActiveProfiles("development");
ctx.register(SomeConfig.class, StandaloneDataConfig.class, JndiDataConfig.class);
ctx.refresh(); // 重启

如果是 Spring Boot 的话更简单,我们一般会创建 application.properties、application-dev.properties、application-prod.properties 等文件,其中 application.properties 配置各个环境通用的配置,application-{profile}.properties 中配置特定环境的配置,然后在启动的时候指定 profile:

java -Dspring.profiles.active=prod -jar JavaDoop.jar

如果是单元测试中使用的话,在测试类中使用 @ActiveProfiles 指定,这里就不展开了。

工厂模式生成 Bean

请读者注意 factory-bean 和 FactoryBean 的区别。这节说的是前者,是说静态工厂或实例工厂,而后者是 Spring 中的特殊接口,代表一类特殊的 Bean,附录的下面一节会介绍 FactoryBean。

设计模式里,工厂方法模式分静态工厂和实例工厂,我们分别看看 Spring 中怎么配置这两个,来个代码示例就什么都清楚了。

静态工厂:

<bean id="clientService"
    class="examples.ClientService"
    factory-method="createInstance"/>
public class ClientService {
    private static ClientService clientService = new ClientService();
    private ClientService() {}

    // 静态方法
    public static ClientService createInstance() {
        return clientService;
    }
}

实例工厂:

<bean id="serviceLocator" class="examples.DefaultServiceLocator">
    <!-- inject any dependencies required by this locator bean -->
</bean>

<bean id="clientService"
    factory-bean="serviceLocator"
    factory-method="createClientServiceInstance"/>

<bean id="accountService"
    factory-bean="serviceLocator"
    factory-method="createAccountServiceInstance"/>
public class DefaultServiceLocator {

    private static ClientService clientService = new ClientServiceImpl();

    private static AccountService accountService = new AccountServiceImpl();

    public ClientService createClientServiceInstance() {
        return clientService;
    }

    public AccountService createAccountServiceInstance() {
        return accountService;
    }
}

FactoryBean

FactoryBean 适用于 Bean 的创建过程比较复杂的场景,比如数据库连接池的创建。

public interface FactoryBean<T> {
    T getObject() throws Exception;
    Class<T> getObjectType();
    boolean isSingleton();
}
public class Person { 
    private Car car ;
    private void setCar(Car car){ this.car = car;  }  
}

我们假设现在需要创建一个 Person 的 Bean,首先我们需要一个 Car 的实例,我们这里假设 Car 的实例创建很麻烦,那么我们可以把创建 Car 的复杂过程包装起来:

public class MyCarFactoryBean implements FactoryBean<Car>{
    private String make; 
    private int year ;

    public void setMake(String m){ this.make =m ; }

    public void setYear(int y){ this.year = y; }

    public Car getObject(){ 
      // 这里我们假设 Car 的实例化过程非常复杂,反正就不是几行代码可以写完的那种
      CarBuilder cb = CarBuilder.car();

      if(year!=0) cb.setYear(this.year);
      if(StringUtils.hasText(this.make)) cb.setMake( this.make ); 
      return cb.factory(); 
    }

    public Class<Car> getObjectType() { return Car.class ; } 

    public boolean isSingleton() { return false; }
}

我们看看装配的时候是怎么配置的:

<bean class = "com.javadoop.MyCarFactoryBean" id = "car">
  <property name = "make" value ="Honda"/>
  <property name = "year" value ="1984"/>
</bean>
<bean class = "com.javadoop.Person" id = "josh">
  <property name = "car" ref = "car"/>
</bean>

看到不一样了吗?id 为 “car” 的 bean 其实指定的是一个 FactoryBean,不过配置的时候,我们直接让配置 Person 的 Bean 直接依赖于这个 FactoryBean 就可以了。中间的过程 Spring 已经封装好了。

说到这里,我们再来点干货。我们知道,现在还用 xml 配置 Bean 依赖的越来越少了,更多时候,我们可能会采用 java config 的方式来配置,这里有什么不一样呢?

@Configuration 
public class CarConfiguration { 

    @Bean 
    public MyCarFactoryBean carFactoryBean(){ 
      MyCarFactoryBean cfb = new MyCarFactoryBean();
      cfb.setMake("Honda");
      cfb.setYear(1984);
      return cfb;
    }

    @Bean
    public Person aPerson(){ 
    Person person = new Person();
      // 注意这里的不同
    person.setCar(carFactoryBean().getObject());
    return person; 
    } 
}

这个时候,其实我们的思路也很简单,把 MyCarFactoryBean 看成是一个简单的 Bean 就可以了,不必理会什么 FactoryBean,它是不是 FactoryBean 和我们没关系。

初始化 Bean 的回调

有以下四种方案:

<bean id="exampleInitBean" class="examples.ExampleBean" init-method="init"/>
public class AnotherExampleBean implements InitializingBean {

    public void afterPropertiesSet() {
        // do some initialization work
    }
}
@Bean(initMethod = "init")
public Foo foo() {
    return new Foo();
}
@PostConstruct
public void init() {

}

销毁 Bean 的回调

<bean id="exampleInitBean" class="examples.ExampleBean" destroy-method="cleanup"/>
public class AnotherExampleBean implements DisposableBean {

    public void destroy() {
        // do some destruction work (like releasing pooled connections)
    }
}
@Bean(destroyMethod = "cleanup")
public Bar bar() {
    return new Bar();
}
@PreDestroy
public void cleanup() {

}

ConversionService

既然文中说到了这个,顺便提一下好了。

最有用的场景就是,它用来将前端传过来的参数和后端的 controller 方法上的参数进行绑定的时候用。

像前端传过来的字符串、整数要转换为后端的 String、Integer 很容易,但是如果 controller 方法需要的是一个枚举值,或者是 Date 这些非基础类型(含基础类型包装类)值的时候,我们就可以考虑采用 ConversionService 来进行转换。

<bean id="conversionService"
  class="org.springframework.context.support.ConversionServiceFactoryBean">
  <property name="converters">
    <list>
      <bean class="com.javadoop.learning.utils.StringToEnumConverterFactory"/>
    </list>
  </property>
</bean>

ConversionService 接口很简单,所以要自定义一个 convert 的话也很简单。

下面再说一个实现这种转换很简单的方式,那就是实现 Converter 接口。

来看一个很简单的例子,这样比什么都管用。

public class StringToDateConverter implements Converter<String, Date> {

    @Override
    public Date convert(String source) {
        try {
            return DateUtils.parseDate(source, "yyyy-MM-dd", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss", "yyyy-MM-dd HH:mm", "HH:mm:ss", "HH:mm");
        } catch (ParseException e) {
            return null;
        }
    }
}

只要注册这个 Bean 就可以了。这样,前端往后端传的时间描述字符串就很容易绑定成 Date 类型了,不需要其他任何操作。

Bean 继承

在初始化 Bean 的地方,我们说过了这个:

RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);

这里涉及到的就是 <bean parent="" /> 中的 parent 属性,我们来看看 Spring 中是用这个来干什么的。

首先,我们要明白,这里的继承和 java 语法中的继承没有任何关系,不过思路是相通的。child bean 会继承 parent bean 的所有配置,也可以覆盖一些配置,当然也可以新增额外的配置。

Spring 中提供了继承自 AbstractBeanDefinition 的 ChildBeanDefinition 来表示 child bean。

看如下一个例子:

<bean id="inheritedTestBean" abstract="true" class="org.springframework.beans.TestBean">
    <property name="name" value="parent"/>
    <property name="age" value="1"/>
</bean>

<bean id="inheritsWithDifferentClass" class="org.springframework.beans.DerivedTestBean"
        parent="inheritedTestBean" init-method="initialize">

    <property name="name" value="override"/>
</bean>

parent bean 设置了 abstract="true" 所以它不会被实例化,child bean 继承了 parent bean 的两个属性,但是对 name 属性进行了覆写。

child bean 会继承 scope、构造器参数值、属性值、init-method、destroy-method 等等。

当然,我不是说 parent bean 中的 abstract = true 在这里是必须的,只是说如果加上了以后 Spring 在实例化 singleton beans 的时候会忽略这个 bean。

比如下面这个极端 parent bean,它没有指定 class,所以毫无疑问,这个 bean 的作用就是用来充当模板用的 parent bean,此处就必须加上 abstract = true。

<bean id="inheritedTestBeanWithoutClass" abstract="true">
    <property name="name" value="parent"/>
    <property name="age" value="1"/>
</bean>

方法注入

一般来说,我们的应用中大多数的 Bean 都是 singleton 的。singleton 依赖 singleton,或者 prototype 依赖 prototype 都很好解决,直接设置属性依赖就可以了。

但是,如果是 singleton 依赖 prototype 呢?这个时候不能用属性依赖,因为如果用属性依赖的话,我们每次其实拿到的还是第一次初始化时候的 bean。

一种解决方案就是不要用属性依赖,每次获取依赖的 bean 的时候从 BeanFactory 中取。这个也是大家最常用的方式了吧。怎么取,我就不介绍了,大部分 Spring 项目大家都会定义那么个工具类的。

另一种解决方案就是这里要介绍的通过使用 Lookup method。

lookup-method

我们来看一下 Spring Reference 中提供的一个例子:

package fiona.apple;

// no more Spring imports!

public abstract class CommandManager {

    public Object process(Object commandState) {
        // grab a new instance of the appropriate Command interface
        Command command = createCommand();
        // set the state on the (hopefully brand new) Command instance
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }

    // okay... but where is the implementation of this method?
    protected abstract Command createCommand();
}

xml 配置 <lookup-method />

<!-- a stateful bean deployed as a prototype (non-singleton) -->
<bean id="myCommand" class="fiona.apple.AsyncCommand" scope="prototype">
    <!-- inject dependencies here as required -->
</bean>

<!-- commandProcessor uses statefulCommandHelper -->
<bean id="commandManager" class="fiona.apple.CommandManager">
    <lookup-method name="createCommand" bean="myCommand"/>
</bean>

Spring 采用 CGLIB 生成字节码的方式来生成一个子类。我们定义的类不能定义为 final class,抽象方法上也不能加 final。

lookup-method 上的配置也可以采用注解来完成,这样就可以不用配置 <lookup-method /> 了,其他不变:

public abstract class CommandManager {

    public Object process(Object commandState) {
        MyCommand command = createCommand();
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }

    @Lookup("myCommand")
    protected abstract Command createCommand();
}

注意,既然用了注解,要配置注解扫描:<context:component-scan base-package="com.javadoop" />

甚至,我们可以像下面这样:

public abstract class CommandManager {

    public Object process(Object commandState) {
        MyCommand command = createCommand();
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }

    @Lookup
    protected abstract MyCommand createCommand();
}

上面的返回值用了 MyCommand,当然,如果 Command 只有一个实现类,那返回值也可以写 Command。

replaced-method

记住它的功能,就是替换掉 bean 中的一些方法。

public class MyValueCalculator {

    public String computeValue(String input) {
        // some real code...
    }

    // some other methods...
}

方法覆写,注意要实现 MethodReplacer 接口:

public class ReplacementComputeValue implements org.springframework.beans.factory.support.MethodReplacer {

    public Object reimplement(Object o, Method m, Object[] args) throws Throwable {
        // get the input value, work with it, and return a computed result
        String input = (String) args[0];
        ...
        return ...;
    }
}

配置也很简单:

<bean id="myValueCalculator" class="x.y.z.MyValueCalculator">
    <!-- 定义 computeValue 这个方法要被替换掉 -->
    <replaced-method name="computeValue" replacer="replacementComputeValue">
        <arg-type>String</arg-type>
    </replaced-method>
</bean>

<bean id="replacementComputeValue" class="a.b.c.ReplacementComputeValue"/>

arg-type 明显不是必须的,除非存在方法重载,这样必须通过参数类型列表来判断这里要覆盖哪个方法。

BeanPostProcessor

应该说 BeanPostProcessor 概念在 Spring 中也是比较重要的。我们看下接口定义:

public interface BeanPostProcessor {

   Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;

   Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;

}

看这个接口中的两个方法名字我们大体上可以猜测 bean 在初始化之前会执行 postProcessBeforeInitialization 这个方法,初始化完成之后会执行 postProcessAfterInitialization 这个方法。但是,这么理解是非常片面的。

首先,我们要明白,除了我们自己定义的 BeanPostProcessor 实现外,Spring 容器在启动时自动给我们也加了几个。如在获取 BeanFactory 的 obtainFactory() 方法结束后的 prepareBeanFactory(factory),大家仔细看会发现,Spring 往容器中添加了这两个 BeanPostProcessor:ApplicationContextAwareProcessor、ApplicationListenerDetector。

我们回到这个接口本身,读者请看第一个方法,这个方法接受的第一个参数是 bean 实例,第二个参数是 bean 的名字,重点在返回值将会作为新的 bean 实例,所以,没事的话这里不能随便返回个 null。

那意味着什么呢?我们很容易想到的就是,我们这里可以对一些我们想要修饰的 bean 实例做一些事情。但是对于 Spring 框架来说,它会决定是不是要在这个方法中返回 bean 实例的代理,这样就有更大的想象空间了。

最后,我们说说如果我们自己定义一个 bean 实现 BeanPostProcessor 的话,它的执行时机是什么时候?

如果仔细看了代码分析的话,其实很容易知道了,在 bean 实例化完成、属性注入完成之后,会执行回调方法,具体请参见类 AbstractAutowireCapableBeanFactory#initBean 方法。

首先会回调几个实现了 Aware 接口的 bean,然后就开始回调 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法,之后是回调 init-method,然后再回调 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法。

总结

按理说,总结应该写在附录前面,我就不讲究了。

在花了那么多时间后,这篇文章终于算是基本写完了,大家在惊叹 Spring 给我们做了那么多的事的时候,应该透过现象看本质,去理解 Spring 写得好的地方,去理解它的设计思想。

本文的缺陷在于对 Spring 预初始化 singleton beans 的过程分析不够,主要是代码量真的比较大,分支旁路众多。同时,虽然附录条目不少,但是庞大的 Spring 真的引出了很多的概念,希望日后有精力可以慢慢补充一些。

(全文完)

posted @ 2019-02-21 18:23  yliu.best  阅读(59)  评论(0编辑  收藏