Spring IOC和Spring AOP的實現原理(源碼主線流程)

寫在前面

      正本文參考了《spring技術內幕》和spring 4.0.5源碼。本文只描述原理流程的主線部分，其餘好比驗證，緩存什麼能夠具體參考源碼理解。

Spring IOC

1、容器初始化

      容器的初始化首先是在對應的構造器中進行，在applicationContext的實現類構造器中，首先對參數路徑中的${}進行了處理，用系統變量替換(setConfigLocations方法)而後調用refresh方法(這個就是最核心的容器初始化方法)。

一、Resource定位：

      在refresh方法中調用obtainFreshBeanFactory方法告訴子類刷新beanfactory(其中是調用refreshBeanFactory刷新後getBeanFactory獲取刷新後的factory返回)。在刷新過程refreshBeanFactory中若是factory已經有了要消除再新建factory，其中loadBeanDefinitions是加載bean定義的方法。

      在loadBeanDefinitions方法中建立了BeanDefinitionReader的實現類調用其loadBeanDefinitions方法(這個方法是重載方法，參數有爲Resource的也有爲String路徑的，getConfigResources方法(默認返回null，子類重寫，如ClassPathXmlApplicationContext類)和getConfigLocations方法得到Resource集合和資源路徑集合(通常一個爲空，通常是將容器的參數path設定爲configLocations，ClassPathXmlApplicationContext有一種構造器是不設定configLocations而是直接用參數path生成ClassPathResource集合設定爲configResources)分別進行load，實際上以路徑爲參數的重載方法在定位完Resource也會調用以resource爲參數的loadBeanDefinitions來解析載入BeanDefinition，這個是第二步在下面介紹)。

      在BeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions(path參數)方法中根據ResourceLoader類型以兩種方式加載（若是是ant正則表達式方式的(如PathMatchingResourcePatternResolver)一個路徑定位多個resource或者默認方式(applicationContext繼承的是DefaultResourceLoader實現方式)定位一個resource），分別調用ResourceLoader的getResource(以/開頭的構建ClassPathContextResource，以classpath開頭的去掉classpath構建ClassPathResource，若是都不是的嘗試構建UrlResource,若是構建失敗就調用getResourceByPath這個具體applicationContext實現類裏重寫的方法構建特定Resource，如FileSystemXmlApplicationContext就是FileSystemResource)或getResources(PathMatchingResourcePatternResolver的正則方式這裏不詳細描述)完成Resource定位。

二、從Resource中解析和載入BeanDefinition：

      一樣在BeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions中調用完resourceLoader的getResource獲取Resource後將resource做爲參數調用本身(BeanDefinitionReader)的loadBeanDefinitions(是一個接口方法給子類實現，由於不一樣的reader加載resource的方式不一樣)載入BeanDefinition。

      例如XmlBeanDefinitionReader是對XML文件的IO操做,（將如今要處理的Resource加入當前線程正在處理(ThreadLocal)的Resource集合中）首先從resource中拿出InputStream封裝成InputSource調用自身的doLoadBeanDefinitions方法。

      doLoadBeanDefinitions方法中調用doLoadDocument方法封裝成Document-----是用validationMode(默認是自動校驗方式，意思是若是沒有顯示定義校驗的方式就用XSD方式)和DocumentLoader(XmlBeanDefinitionReader中默認的是DefaultDocumentLoader)等參數調用DocumentLoader的loadDocument方法將Resource封裝成Document類(具體封裝方式不作介紹，有興趣的能夠本身瞭解一下，用的是builder模式作的)調用registerBeanDefinitions方法解析載入bean。

      registerBeanDefinitions方法是用BeanDefinitionDocumentReader的registerBeanDefinitions具體解析Document(樹形結構，從root(就是beans標籤)開始往下解析)中每一個element各個標籤的解析和載入。其中若是是bean標籤BeabDefinitionParserDelegate的parseBeanDefinitionElement方法對XML元素的信息按照spring的bean的規則進行解析(property的解析，當中value和ref解析方式不一樣，若是是value構建TypedStringValue, 若是ref的話構建RuntimeBeanReference，這個在以後依賴注入的時候用到，還有id，name，等屬性的解析)獲得的BeanDefinition的封裝BeanDefinitionHolder(包括BeanDefinition,beanName(這裏是標識符的意思，若是有id，id作標識符，沒有id，name屬性中第一個別名作標識符)和別名列表(name屬性中的內容，若是沒有id，name中第一個不做爲別名而是標識符))來進行下一步bean的註冊（BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition）。

      其餘如import，alias等標籤自行看源碼理解。

三、BeanDefinition在IOC容器的註冊

      BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition用BeanDefinitionRegistry(DefaultListableBeanFactory)的registerBeanDefinition方法註冊beanName和BeanDefinition(就是把beanName加入到一個已經註冊的bean的beanName的Set中，而後put到beanName對應BeanDefinition的map中，其中若是不容許覆蓋而且有同名beanName要報錯)。再用BeanDefinitionRegistry的registerAlias方法註冊beanName和別名列表(put到一個beanName對應alias的map中，其中若是有alias跟beanName相同的要移除)。

2、IOC容器依賴注入

一、getBean第一次調用lazy-init的bean

      是以BeanFactory的getBean方法爲入口觸發的(實如今AbstractBeanFactory實現類中)。若是是單例會緩存起來只加載一次，若是是FactoryBean這種特殊的bean會把這個bean的實例傳入getObjectForBeanInstance方法得到FactoryBean產生的bean(調用FactoryBean的getObject方法，這就是自定義的FactoryBean要重寫的方法，AOP也是這個原理，詳情見下方AOP分析)。在第一次載入時要先判斷這個BeanDefinition在當前BeanFactory有沒有，沒有就從雙親BeanFactory中找，一直遞歸。

      找到後要驗證是否存在遞歸依賴，有則報錯無則設置當前bean依賴bean的依賴關係到兩個map中（一個是被依賴map，一個是依賴map），其中：
      (1)若是是單例第一次載入就調用getSingleton方法(方法中回調了參數中ObjectFactory的getObject方法，這裏重寫了這個方法調用createBean)得到實例用getObjectForBeanInstance得到FactoryBean產生的bean(若是它是FactoryBean的話)。
      (2)若是是prototype加載調用createBean後調用getObjectForBeanInstance。
      (3)若是是其餘scope類型:request、session和global session,這三種就用scope.get獲取實例(和getSingleton相似回調重寫的getObject也就是調用createBean)後調用getObjectForBeanInstance。

      最後若是getBean指定了requiredType要檢驗獲取的bean能不能轉化成指定的類型不能的話就報錯。

      createBean方法就是生成bean的方法並對一些好比init-method屬性、後置處理器等一些初始化進行了處理。方法中在實例化以前判斷是否有post-processor，若是有這樣的processor則短路指定bean的建立，直接返回一個proxy而不是指定的bean（這種processor能夠指定生成一個其餘類型的對象）沒有的話用doCreateBean建立bean返回。

      doCreateBean是用createBeanInstance生成BeanWrapper(包裝bean)以後用populateBean向其中的bean完成依賴bean的注入(autowire等)。

      createBeanInstance建立beanWrapper時分三類進行處理：
      (1)若是有工廠方法，調用instantiateUsingFactoryMethod建立。
      (2)若是是構造器注入的方式調用autowireConstructor。
      (3)簡單方式調用instantiateBean。調用的是策略類(默認SimpleInstantiationStrategy)的instantiate而其中又是經過bean方法是否有跟IOC容器同名的(會被覆蓋)來分兩類處理(沒同名方法的從BeanDefinition中拿出class直接用jdk的反射拿構造器來newinstance一個實例，若是有同名的則是用CGLIB的方式來new一個實例)。

      populateBean爲生成的bean依賴注入，先對非簡單類型屬性有autowire的進行處理，判斷這個屬性在以前解析載入beanDefinition時property裏有沒有，有的話進行getBean初始化後放入PropertyValue集合中(這個就是propertyname和value的封裝)，而後更新依賴map，再對非autowire的或通常屬性進行注入，有要轉化的要通過valueResolver的轉化(若是是RuntimeBeanReference以前載入時XML中配置是ref的就getBean(若是在雙親BeanFactory中就從雙親中取)得到後也放到PropertyValue集合中，也要更新依賴map)。最後再注入到bean中，這裏說的注入其實真實發生在最後的BeanWraper的setPropertyValue(propertyValue集合)方法，具體實現就是經過反射的方式得到setter方法賦值。

二、lazy-init==false初始化(只對singleton，也是默認方式)

      在refresh方法中的finishBeanFactoryInitialization方法中進行初始化(實際也是調用getBean方法)。

Spring AOP

      ProxyFacotryBean是FacotryBean的一種實現，FacotryBean要產生bean都要重寫getObject方法,而ProxyFacotryBean這裏的這個getObject正是爲代理作了準備並返回代理對象。首先用initializeAdvisorChain(第一次去取代理對象時初始化一遍)初始化Advisor鏈後對於singleton和prototype進行區分生成對應的proxy。

一、初始化Advisor鏈

      initializeAdvisorChain初始化Advisor鏈是遍歷ProxyFacotryBean中配置的interceptorNames，若是結尾有通配符只能是ListableBeanFacotory來加載不然報錯，去掉結尾通配符*後調用addGlobalAdvosor（這個是獲取ListableBeanFacotory的全部globalAdvisorNames和globalInterceptorNames，分別遍歷用getBean(beanName)獲取advice，把其中符合通配符格式的advice調用addAdvisorOnChainCreation封裝成advicsor後添加到Advisor鏈，若是結尾沒有通配符的狀況下不管是singleton仍是prototype在得到advice後都要用addAdvisorOnChainCreation方法註冊到advisor鏈上。

    addAdvisorOnChainCreation用namedBeanToAdvisor方法把advice包裝成advisor，判斷若是advice是單例singleton的話是用AdvisorAdapterRegistry(默認DefaultAdvisorAdapterRegistry單例)wrap方法判斷若是這個advice是MethodInterceptor或者AdvisorAdapterRegistry三種固定的adapter(before,afterreturning,throws)若是任一adapter支持的話(支持不支持就是在具體的adapter中判斷advice是否是這個adapter對應具體的advice類的子類)就封裝成DefaultPointcutAdvisor返回。若是是prototype的話不獲取getBean，而是直接用name包裝成PrototypePlaceholderAdvisor。

二、生成代理類

      以singleton爲例，singleton代理的生成getSingletonInstance方法。是用AopProxyFactory(在構造器中設定了默認的DefaultAopProxyFactory)的createAopProxy方法根據ProxyFacotryBean中配置的target判斷是不是個接口(實際上不是這麼簡單的區分，具體看源碼瞭解)來建立不一樣AopProxy的子類(JdkDynamicAopProxy或者ObjenesisCglibAopProxy(CglibAopProxy的子類，增長了ObjenesisStd))調用他們各自的getProxy方法以不一樣的方式建立代理對象返回。

      JdkDynamicAopProxy就是以動態代理的方式構建代理對象返回(具體動態代理原理自行了解哦)。

      CglibAopProxy就是以Cglib的方式進行代理，Cglib採用了很是底層的字節碼技術，其原理是經過字節碼技術爲一個類建立子類，並在子類中採用方法攔截的技術攔截全部父類方法的調用，順勢織入橫切邏輯。具體細節超出這文章的範圍拉。

      prototype代理的方式大體相同有些許的差異也不作介紹，能夠參考源碼。

三、調用時攔截

      在調用目標類的方法時由於代理調用的是invoke(jdk動態代理)或者intercept(cglib)。在invoke(jdk動態代理)或者intercept(cglib)中根據目標類被調用方法分別處理。      若是是hashCode和equals方法直接調用代理類中重寫了的hashCode和equals方法(具體參考源碼)。      若是是Adviced接口中定義的方法(ProxyFactoryBean就是Adviced接口實現類)直接以反射的方式拿到method調用方法(AopUtils的invokeJoinpointUsingReflection方法)。      其餘狀況就是拿到攔截器鏈(只初始化一次，每次調用時有個currentInterceptorIndex記錄處理到第幾個攔截器)調用攔截器的proceed方法前進調用。      proceed前進調用不是遞歸，其中用matcher進行匹配，若是匹配上調用攔截器的invoke方法，匹配不上就直接繼續前進調用，攔截器interceptor的invoke方法就是通知方法(本身實現的如afterReturning等)對目標方法(實際是攔截器鏈的proceed前進調用)的具體增強，就是順序問題等等。      直到攔截器鏈前進到底調用target目標類的對應方法(jdk反射獲取method調用)。      初始化攔截器鏈是經過遍歷以前IOC容器getBean獲取到advisor鏈中的Advisor，經過AdvisorAdapterRegistry當中設置的3種adapter(before,afterreturning,throws)的supportsAdvice判斷是否支持該advisor，若是支持就將advisor中的advice註冊成不一樣的AdviceInterceptor列表(一個advisor能夠被多個adapter支持，由於只要本身寫的通知類實現多種advice接口便可)都加入到攔截器鏈。