Spring容器IOC初始化過程---今天終於進行總結了

1、老規矩,先比比點幺蛾子

做爲一個常用Spring的後端程序員,小編很早就想完全弄懂整個Spring框架了!但它總體是很是大的,全部繼承圖很是複雜,加上小編修行尚淺,顯得力不從心。不過,男兒在世當立志,今天就先從Spring IOC容器的初始化開始提及,即便完成不了對整個Spring框架的徹底掌握,也不丟人,由於小編動手了,穩住,咱能贏!html

下面說一些閱讀前的建議:java

  • 一、閱讀源碼分析是很是無聊的,但既然你進來了,確定也是對這個東西進行了解,也但願這篇總結能對你有所啓發。
  • 二、前方高能,文章可能會很是的長,圖文並茂。
  • 三、閱讀前建議你對相關設計模式、軟件設計6大原則有所瞭解,小編會在行文中進行穿插。
  • 四、小編在讀大四,學識尚淺,喜歡專研,若是你發現文章觀點有所錯誤或者與你看法有差別,歡迎評論區指出和交流!
  • 五、建議你邊看文章的時候能夠邊在IDE中進行調試跟蹤
  • 六、文章全部UML圖利用idea自動生成,具體生成方法爲:選中一個類名,先ctrl+shift+alt+U,再ctrl+alt+B,而後回車便可

2、文章將圍繞什麼來進行展開?

很少,就一行代碼,以下圖:程序員

這句是Spring初始化的代碼,雖然只有一句代碼,但內容賊多!web

3、Spring 容器IOC 有哪些東西組成?

這樣子,小編先理清下思路,一步一步來:spring

  • 一、上面那句代碼有個文件叫applicationContext.xml,這是個資源文件,因爲咱們的bean都在裏邊進行配置定義,那Spring總得對這個文件進行讀取並解析吧!因此Spring中有個模塊叫Resource模塊,顧名思義,就是資源嘛!用於對全部資源xml、txt、property等文件資源的抽象。關於對Resource的更多知識,能夠參考下邊兩篇文章:

談一談我對Spring Resource的理解數據庫

Spring資源文件剖析和策略模式應用(李剛)編程

下面先貼一張小編生成的類圖(圖片有點大,不知道會不會不清晰,若是不清晰能夠按照上面說的idea生成方法去生成便可)後端

能夠看到Resource是整個體系的根接口,點進源碼能夠看到它定義了許多的策略方法,由於它是用了策略模式這種設計模式,運用的好處就是策略接口/類定義了同一的策略,不一樣的子類有不一樣的具體策略實現,客戶端調用時傳入一個具體的實現對象好比UrlResource或者FileSystemResource策略接口/類Resource便可!設計模式

全部策略以下:緩存

  • 二、上面講了Spring框架對各類資源的抽象採用了策略模式,那麼問題來了,如今表示資源的東西有了,那麼是怎麼把該資源加載進來呢?因而就有了下面的ResourceLoader組件,該組件負責對Spring資源的加載,資源指的是xmlproperties等文件資源,返回一個對應類型的Resource對象。。UML圖以下:

從上面的UML圖能夠看出,ResourceLoader組件其實跟Resource組件差很少,都是一個根接口,對應有不一樣的子類實現,好比加載來自文件系統的資源,則可使用FileSystemResourceLoader,加載來自ServletContext上下文的資源,則可使用ServletContextResourceLoader。 還有最重要的一點,從上圖看出,ApplicationContext,AbstractApplication是實現了ResourceLoader的,這說明什麼呢?說明咱們的應用上下文ApplicationContext擁有加載資源的能力,這也說明了爲何能夠經過傳入一個String resource pathClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml")就能得到xml文件資源的緣由了!清晰了嗎?nice!

  • 三、上面兩點講到了,好!既然咱們擁有了加載器ResourceLoader,也擁有了對資源的描述Resource,可是咱們在xml文件中聲明的<bean/>標籤在Spring又是怎麼表示的呢?注意這裏只是說對bean的定義,而不是說如何將<bean/>轉換爲bean對象。我想應該不難理解吧!就像你想表示一個學生Student,那麼你在程序中確定要聲明一個類Student吧!至於學生數據是從excel導入,或者程序運行時new出來,或者從xml中加載進來這些都不重要,重要的是你要有一個將現實中的實體表示爲程序中的對象的東西,因此<bean/>也須要在Spring中作一個定義!因而就引入一個叫BeanDefinition的組件,UML圖以下:

下面講解下UML圖:

首先配置文件中的<bean/>標籤跟咱們的BeanDefinition是一一對應的,<bean>元素標籤擁有classscopelazy-init等配置屬性,BeanDefinition則提供了相應的beanClassscopelazyInit屬性。

其中RootBeanDefinition是最經常使用的實現類,它對應通常性的<bean>元素標籤,GenericBeanDefinition是自2.5之後新加入的bean文件配置屬性定義類,是一站式服務類。在配置文件中能夠定義父<bean>和子<bean>,父<bean>RootBeanDefinition表示,而子<bean>ChildBeanDefiniton表示,而沒有父<bean><bean>就使用RootBeanDefinition表示。AbstractBeanDefinition對二者共同的類信息進行抽象。 Spring經過BeanDefinition將配置文件中的<bean>配置信息轉換爲容器的內部表示,並將這些BeanDefiniton註冊到BeanDefinitonRegistry中。Spring容器的BeanDefinitionRegistry就像是Spring配置信息的內存數據庫,主要是以map的形式保存,後續操做直接從BeanDefinitionRegistry中讀取配置信息。通常狀況下,BeanDefinition只在容器啓動時加載並解析,除非容器刷新或重啓,這些信息不會發生變化,固然若是用戶有特殊的需求,也能夠經過編程的方式在運行期調整BeanDefinition的定義。

  • 四、有了加載器ResourceLoader,也擁有了對資源的描述Resource,也有了對bean的定義,咱們不由要問,咱們的Resource資源是怎麼轉成咱們的BeanDefinition的呢?所以就引入了BeanDefinitionReader組件,Reader嘛!就是一種讀取機制,UML圖以下:

從上面能夠看出,Spring 對reader進行了抽象,具體的功能交給其子類去實現,不一樣的實現對應不一樣的類,如PropertiedBeanDefinitionReader,XmlBeanDefinitionReader對應從Property和xml的Resource解析成BeanDefinition

其實這種讀取數據轉換成內部對象的,不只僅是Spring專有的,好比:Dom4j解析器SAXReader reader = new SAXReader(); Document doc = reader.read(url.getFile());//url是一個URLResource對象 嚴格來講,都是Reader體系吧,就是將統一資源數據對象讀取轉換成相應內部對象。

  • 五、好了!基本上全部組件都快齊全了!對了,還有一個組件,你有了BeanDefinition後,你還必須將它們註冊到工廠中去,因此當你使用getBean()方法時工廠才知道返回什麼給你。還有一個問題,既然要保存註冊這些bean,那確定要有個數據結構充當容器吧!沒錯,就是一個Map,下面貼出BeanDefinitionRegistry的一個實現,叫SimpleBeanDefinitionRegistry的源碼圖:

BeanDefinitionRegistry的UML圖以下:

從圖中能夠看出,BeanDefinitionRegistry有三個默認實現,分別是SimpleBeanDefinitionRegistryDefaultListableBeanFactoryGenericApplicationContext,其中SimpleBeanDefinitionRegistryDefaultListableBeanFactory都持有一個Map,也就是說這兩個實現類把保存了bean。而GenericApplicationContext則持有一個DefaultListableBeanFactory對象引用用於獲取裏邊對應的Map。 在DefaultListableBeanFactory

GenericApplicationContext

  • 六、前面說的5個點基本上能夠看出ApplicationContext上下文基本直接或間接貫穿全部的部分,所以咱們通常稱之爲容器,除此以外,ApplicationContext還擁有除了bean容器這種角色外,還包括了獲取整個程序運行的環境參數等信息(好比JDK版本,jre等),其實這部分Spring也作了對應的封裝,稱之爲Enviroment,下面就跟着小編的eclipse,一塊兒debug下容器的初始化工程吧!

4、實踐是檢驗真理的惟一標準

學生類Student.java以下:

package com.wokao666;

public class Student {

	private int id;
	private String name;
	private int age;

	public int getId() {
		return id;
	}

	public void setId(int id) {
		this.id = id;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public Student(int id, String name, int age) {
		super();
		this.id = id;
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public Student() {
		super();
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Student [id=" + id + ", name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}

}
複製代碼

application.xml中進行配置,兩個bean:

<bean id="stu1" class="com.wokao666.Student">
 	<property name="id" value="1"></property>
 	<property name="name" value="xiaoming"></property>
 	<property name="age" value="21"></property>
 </bean>
  <bean id="stu2" class="com.wokao666.Student">
 	<property name="id" value="2"></property>
 	<property name="name" value="xiaowang"></property>
 	<property name="age" value="22"></property>
 </bean>
複製代碼

好了,接下來給最開頭那段代碼打個斷點(Breakpoint):

第一步:急切地加載ContextClosedEvent類,以免在WebLogic 8.1中的應用程序關閉時出現奇怪的類加載器問題。

這一步無需太過在乎!

第二步:既然是new ClassPathXmlApplicationContext() 那麼就調用構造器嘛!

第三步:

第四步:

好,咱們跟着第三步中的super(parent),再結合上面第三節的第6小點UML圖一步一步跟蹤,而後咱們來到AbstractApplicationContext的這個方法:

那麼裏邊的resourcePatternResolver的類型是什麼呢?屬於第三節說的6大步驟的哪一個部分呢?經過跟蹤能夠看到它的類型是ResourcePatternResolver類型的,而ResourcePatternResolver又是繼承了ResourceLoader接口,所以屬於加載資源模塊,若是還不清晰,我們再看看ResourcePatternResolver的源碼便可,以下圖:

對吧!不只繼承ResourceLoader接口,並且只定義一個getResources()方法用於返回Resource[]資源集合。再者,這個接口還使用了策略模式,其具體的實現都在實現類當中,好吧!來看看UML圖就知道了!

PathMatchingResourcePatternResolver這個實現類呢!它就是用來解釋不一樣路徑資源的,好比你傳入的資源路徑有多是一個常規的url,又或者有多是以classpath*前綴,都交給它處理。

ServletContextResourcePatternResolver這個實現類顧名思義就是用來加載Servlet上下文的,一般用在web中。

第五步:

接着第四步的方法,咱們在未進入第四步的方法時,此時會對AbstractApplicationContext進行實例化,此時this對象的某些屬性被初始化了(如日誌對象),以下圖:

接着進入getResourcePatternResolver()方法:

第四步說了,PathMatchingResourcePatternResolver用來處理不一樣的資源路徑的,怎麼處理,咱們先進去看看!

若是找到,此時控制檯會打印找到用於OSGi包URL解析的Equinox FileLocator日誌。沒打印很明顯找不到!

運行完成返回setParent()方法。

第六步:

若是父代是非null,,則該父代與當前this應用上下文環境合併。顯然這一步並無作什麼事!parent顯然是null的,那麼就不合並嘛!仍是使用當前this的環境。

作個總結:前六步基本上作了兩件事:

  • 一、初始化相關上下文環境,也就是初始化ClassPathXmlApplicationContext實例
  • 二、得到一個resourcePatternResolver對象,方便第七步的資源解析成Resource對象

第七步:

第七步又回到剛開始第三步的代碼,由於咱們前面6步已經完成對super(parent)的追蹤。讓咱們看看setConfigLocation()方法是怎麼一回事~

/**
	 * Set the config locations for this application context.//未應用上下文設置資源路徑
	 * <p>If not set, the implementation may use a default as appropriate.//若是未設置,則實現能夠根據須要使用默認值。
	 */
	public void setConfigLocations(String... locations) {
		if (locations != null) {//非空
			Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null");//斷言保證locations的每一個元素都不爲null
			this.configLocations = new String[locations.length];
			for (int i = 0; i < locations.length; i++) {
				this.configLocations[i] = resolvePath(locations[i]).trim();//去空格,很好奇resolvePath作了什麼事情?
			}
		}
		else {
			this.configLocations = null;
		}
	}
複製代碼

進入resolvePath()方法看看:

/**
	 * 解析給定的資源路徑,必要時用相應的環境屬性值替換佔位符,應用於資源路徑配置。
	 * Resolve the given path, replacing placeholders with corresponding
	 * environment property values if necessary. Applied to config locations.
	 * @param path the original file path
	 * @return the resolved file path
	 * @see org.springframework.core.env.Environment#resolveRequiredPlaceholders(String)
	 */
	protected String resolvePath(String path) {
		return getEnvironment().resolveRequiredPlaceholders(path);
	}
複製代碼

進入getEnvironment()看看:

/**
	 * {@inheritDoc}
	 * <p>If {@code null}, a new environment will be initialized via
	 * {@link #createEnvironment()}.
	 */
	@Override
	public ConfigurableEnvironment getEnvironment() {
		if (this.environment == null) {
			this.environment = createEnvironment();
		}
		return this.environment;
	}
複製代碼

進入createEnvironment(),方法,咱們看到在這裏建立了一個新的StandardEnviroment對象,它是Environment的實現類,表示容器運行的環境,好比JDK環境,Servlet環境,Spring環境等等,每一個環境都有本身的配置數據,如System.getProperties()System.getenv()等能夠拿到JDK環境數據;ServletContext.getInitParameter()能夠拿到Servlet環境配置數據等等,也就是說Spring抽象了一個Environment來表示環境配置。

生成的StandardEnviroment對象並無包含什麼內容,只是一個標準的環境,全部的屬性都是默認值。

總結:對傳入的path進行路徑解析

第八步:這一步是重頭戲

先作個小結:到如今爲止,咱們擁有了如下實例:

如今代碼運行到以下圖的refresh()方法:

看一下這個方法的內容是什麼?

@Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			// 刷新前準備工做,包括設置啓動時間,是否激活標識位,初始化屬性源(property source)配置
			prepareRefresh();

			// 建立beanFactory(過程是根據xml爲每一個bean生成BeanDefinition並註冊到生成的beanFactory
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

			//準備建立好的beanFactory(給beanFactory設置ClassLoader,設置SpEL表達式解析器,設置類型轉化器【能將xml String類型轉成相應對象】,
			//增長內置ApplicationContextAwareProcessor對象,忽略各類Aware對象,註冊各類內置的對帳對象【BeanFactory,ApplicationContext】等,
			//註冊AOP相關的一些東西,註冊環境相關的一些bean
			prepareBeanFactory(beanFactory);

			try {
				// 模板方法,爲容器某些子類擴展功能所用(工廠後處理器)這裏能夠參考BeanFactoryPostProcessor接口的postProcessBeanFactory方法
				postProcessBeanFactory(beanFactory);

				// 調用全部BeanFactoryPostProcessor註冊爲Bean
				invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

				// 註冊全部實現了BeanPostProcessor接口的Bean
				registerBeanPostProcessors(beanFactory);

				// 初始化MessageSource,和國際化相關
				initMessageSource();

				// 初始化容器事件傳播器
				initApplicationEventMulticaster();

				// 調用容器子類某些特殊Bean的初始化,模板方法
				onRefresh();

				// 爲事件傳播器註冊監聽器
				registerListeners();

				// 初始化全部剩餘的bean(普通bean)
				finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

				// 初始化容器的生命週期事件處理器,併發布容器的生命週期事件
				finishRefresh();
			}
			catch (BeansException ex) {
				if (logger.isWarnEnabled()) {
					logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
							"cancelling refresh attempt: " + ex);
				}
				// 銷燬已建立的bean
				destroyBeans();
				// 重置`active`標誌
				cancelRefresh(ex);
				throw ex;
			}
			finally {
                                //重置一些緩存
				resetCommonCaches();
			}
		}
	}
複製代碼

在這裏我想說一下,這個refresh()方法實際上是一個模板方法,不少方法都讓不一樣的實現類去實現,但該類自己也實現了其中一些方法,而且這些已經實現的方法是不容許子類重寫的,好比:prepareRefresh()方法。更多模板方法設計模式,可看我以前的文章 談一談我對‘模板方法’設計模式的理解(Template)

先進入prepareRefresh()方法:

/**
	 * Prepare this context for refreshing, setting its startup date and
	 * active flag as well as performing any initialization of property sources.
	 */
	protected void prepareRefresh() {
		this.startupDate = System.currentTimeMillis();//設置容器啓動時間
		this.closed.set(false);//容器關閉標誌,是否關閉?
		this.active.set(true);//容器激活標誌,是否激活?
        
		if (logger.isInfoEnabled()) {//運行到這裏,控制檯就會打印當前容器的信息
			logger.info("Refreshing " + this);
		}

		// 空方法,由子類覆蓋實現,初始化容器上下文中的property文件
		initPropertySources();

		//驗證標記爲必需的全部屬性都可解析,請參閱ConfigurablePropertyResolver#setRequiredProperties
		getEnvironment().validateRequiredProperties();

		//容許收集早期的ApplicationEvents,一旦多播器可用,便可發佈...
		this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<ApplicationEvent>();
	}
複製代碼

控制檯輸出:

三月 22, 2018 4:21:13 下午 org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext prepareRefresh
信息: Refreshing org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext@96532d6: startup date [Thu Mar 22 16:21:09 CST 2018]; root of context hierarchy
複製代碼

第九步:

進入obtainFreshBeanFactory()方法:

/**
	 * 告訴子類刷新內部bean工廠(子類是指AbstractApplicationContext的子類,咱們使用的是ClassPathXmlApplicationContext)
	 * Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
	 */
	protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
		refreshBeanFactory();//刷新Bean工廠,若是已經存在Bean工廠,那就關閉並銷燬,再建立一個新的bean工廠
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();//獲取新建立的Bean工廠
		if (logger.isDebugEnabled()) {
			logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);//控制檯打印
		}
		return beanFactory;
	}
複製代碼

進入refreshBeanFactory()方法:

/**
	 * 該實現執行該上下文的基礎Bean工廠的實際刷新,關閉之前的Bean工廠(若是有的話)以及爲該上下文的生命週期的下一階段初始化新鮮的Bean工廠。
	 * This implementation performs an actual refresh of this context's underlying * bean factory, shutting down the previous bean factory (if any) and * initializing a fresh bean factory for the next phase of the context's lifecycle.
	 */
	@Override
	protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
		if (hasBeanFactory()) {//若是已有bean工廠
			destroyBeans();//銷燬
			closeBeanFactory();//關閉
		}
		try {
			DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();//建立一個新的bean工廠
			beanFactory.setSerializationId(getId());//爲序列化目的指定一個id,若是須要,能夠將此BeanFactory今後id反序列化回BeanFactory對象。
			//定製容器,設置啓動參數(bean可覆蓋、循環引用),開啓註解自動裝配
			customizeBeanFactory(beanFactory);
			////將全部BeanDefinition載入beanFactory中,此處依舊是模板方法,具體由子類實現
			loadBeanDefinitions(beanFactory);
			//beanFactory同步賦值
			synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
				this.beanFactory = beanFactory;
			}
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
		}
	}
複製代碼

總結:這一步主要的工做就是判斷刷新容器前是否已經有beanfactory存在,若是有,那麼就銷燬舊的beanfactory,那麼就銷燬掉而且建立一個新的beanfactory返回給容器,同時將xml文件的BeanDefinition註冊到beanfactory中。若是不太清楚能夠回過頭看看咱們的第三節第5點內容

第十步:

進入第九步的loadBeanDefinitions(beanFactory)方法中去take a look:

/**
	 * 使用XmlBeanDefinitionReader來加載beandefnition,以前說過使用reader機制加載Resource資源變爲BeanDefinition對象
	 * Loads the bean definitions via an XmlBeanDefinitionReader.
	 * @see org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader
	 * @see #initBeanDefinitionReader
	 * @see #loadBeanDefinitions
	 */
	@Override
	protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
		// 建立XmlBeanDefinitionReader對象
		XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

		// 使用當前上下文Enviroment中的Resource配置beanDefinitionReader,由於beanDefinitionReader要將Resource解析成BeanDefinition嘛!
		beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
		beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
		beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

		//初始化這個reader
		initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
		//將beandefinition註冊到工廠中(這一步就是將bean保存到Map中)
		loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
	}
複製代碼

控制檯輸出:

三月 22, 2018 5:09:40 下午 org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader loadBeanDefinitions
信息: Loading XML bean definitions from class path resource [applicationContext.xml]
複製代碼

第十一步:

進入prepareBeanFactory(beanFactory)方法:

//設置bean類加載器
//設置Spring語言表達式(SpEL)解析器
//掃描ApplicationContextAware bean
//註冊類加載期類型切面織入(AOP)LoadTimeWeaver
//爲各類加載進入beanFactory的bean配置默認環境
複製代碼

第十二步:

postProcessBeanFactory(beanFactory)方法:

postProcessBeanFactory一樣做爲一個模板方法,由子類來提供具體的實現,子類能夠有本身的特殊對BeanDefinition後處理方法,即子類能夠在這對前面生成的BeanDefinition,即bean的元數據再處理。好比修改某個beanid/name屬性、scope屬性、lazy-init屬性等。

第十三步:

invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)方法:

該方法調用全部的BeanFactoryPostProcessor,它是一個接口,實現了此接口的類需重寫postProcessBeanFactory()這個方法,能夠看出該方法跟第十二步的方法是同樣的,只不過做爲接口,更多的是提供給開發者來對生成的BeanDefinition作處理,由開發者提供處理邏輯。

第十四步:

其他剩下的方法基本都是像初始化消息處理源,初始化容器事件,註冊bean監聽器到事件傳播器上,最後完成容器刷新。

5、總結

恭喜我,我終於寫完了,一樣也恭喜你,你也閱讀完了。

我很佩服我本身能花這麼長時間進行總結髮布,之因此要進行總結,那是由於小編仍是贊同好記性不如爛筆頭的說法。

你不記,你過陣子就會忘記,你若記錄,你過陣子也會忘記!區別在於忘記了,能夠回過頭在很短的時間內進行回憶,查漏補缺,減小學習成本。

再者,我認爲我分析的還不是完美的,缺陷不少,所以我將我寫的全部文章發佈出來和你們探討交流,汕頭大學有校訓說得很是地好,那就是說之知識是用來共享的,由於共享了,知識才能承前啓後。

如今再梳理一下Spring初始化過程:

  • 一、首先初始化上下文,生成ClassPathXmlApplicationContext對象,在獲取resourcePatternResolver對象將xml解析成Resource對象。
  • 二、利用1生成的context、resource初始化工廠,並將resource解析成beandefinition,再將beandefinition註冊到beanfactory中。

朋友們,發現毛病,請評論告訴小編,一塊兒交流一塊兒交流!

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