• Spring之一:IoC容器体系结构


    温故而知心。

    Spring IoC概述

    常说spring的控制反转(依赖反转),看看维基百科的解释:

    如果合作对象的引用或依赖关系的管理要由具体对象来完成,会导致代码的高度耦合和可测试性降低,这对复杂的面向对象系统的设计使非常不利的。

    在面向对象系统中,对象封装了数据和对数据的处理,对象的依赖关系常常体现在对数据和方法的依赖上。这些依赖关系可以通过把对象的依赖注入交给框架或者IoC容器来完成,这种从具体对象手中交出控制的做法是非常有价值的,它可以在解耦代码的同时提高代码的可测试性。

    IoC容器的规范接口BeanFactory

    作为IoC容器,也需要为它的具体实现指定基本的功能规范,这个功能规范的设计表现为接口类BeanFactory,它体现了Spring为提供给用户使用的IoC容器所设定的最基本功能规范。

    BeanDefinition

    Spring通过定义BeanDefinition来管理基于Spring的应用中的各种对象以及它们之间的相互依赖关系。BeanDefinition抽象了我们对Bean的定义,是让容器起作用的主要数据类型。IoC容器是用来管理对象依赖关系的,对IoC容器来说,BeanDefinition就是对依赖反转模式中管理的对象依赖关系的数据抽象,也是容器实现依赖反转功能的核心数据结构,依赖反转功能都是围绕对这个BeanDefinition的处理上完成的

    BeanFactory和ApplicationContext之间区别

    弄清楚这两种重要容器之间的区别和联系,意味着我们具备辨别容器系列中不同容器产品的能力。还有一个好处就是,如果需要定制特定功能的容器实现,也能比较方便的在容器系列中找到一款恰当的产品作为参考。

    从前面我们知道,BeanFactory定义了IoC容器的基本功能规范,所有,下面我们就从BeanFactory这个最基本的容器定义来进入Spring的IoC容器体系,去了解IoC容器的实现原理。

    BeanFactory定义了IoC容器的最基本形式,并且提供了IoC容器所应该遵守的最基本的服务契约。在Spring的代码中,BeanFactory只是一个接口类,并没有给出容器的具体实现,具体类可以上前面的截图,如DefaultListableBeanFactory、XmlBeanFactory、ApplicationContext等都可以看成是容器的附加了某种功能的具体实现,也就是容器体系中的具体容器产品。

     用户使用容器时,可以使用转义符“&”来得到FactoryBean本身,用来区别通过容器获取FactoryBean产生的对象和获取FactoryBean本身。(举例说明:myJndiObject是一个FactoryBean,那么使用&myJndiObject得到的是FactoryBean,而不是myJndiObject这个FactoryBean产生出来的对象)。

    注意:理解上面这段话需要很好的区分FactoryBean和BeanFactory这两个再spring中使用频率很高的类,他们在拼写上非常相似,

    • BeanFactory:是Factory,也就是IoC容器或者对象工厂;
    • FactoryBean:是Bean,在spring中,所有Bean都是用BeanFactory(也就是IoC容器)来进行管理的。对FactoryBean而言,这个bean不是简单的Bean,而是一个能产生或者修饰对象生产的工厂Bean,它的实现与设计模式中的工厂模式和修饰器模式类似。

    BeanFactory与FactoryBean的区别见《Spring之1:的BeanFactory和FactoryBean

    BeanFactory的继承提现,AutowireCapableBeanFactory-->AbstractAutowireCapableBeanFactory-->DefaultListableBeanFactory-->XmlBeanFactory IoC容器的实现系列。

    从这个容器系列的最底层实现XmlBeanFactory开始,这个容器的实现与我们在Spring应用中用到的那些上下文对比,有一个明显的特点,它只提供了最基本的IoC容器的功能。从它的名字中可以看出,这个IoC容器可以读取以XML形式定义的BeanDefinition。可以认为XmlBeanFactory实现是IoC容器的基本形式,而各种ApplicationContext的实现是IoC容器的高级形式。

    XmlBeanFactory的源码:

    public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {
    
        private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);
    
        public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
            this(resource, null);
        }
    
        public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
            super(parentBeanFactory);
            this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
        }
    
    }

      XmlBeanFactory是一个与XML相关的BeanFactory,也就是说它可以读取以XML文件方式定义的BeanDefinition的一个IoC容器。对这些XML文件定义信息的处理由其定义的XmlBeanDefinitionReader对象,有了这个reader对象,那些以XML的方式定义的BeanDefinition就有了处理的地方。我们可以看到,对这些XML形式的信息的处理实际上是由这个XmlBeanDefinitionReader来完成的。

      参考XmlBeanFactory的实现,我们可以以编程的方式使用DefaultListableBeanFactory。

    例如:编程方式使用IoC容器:更多的见《Spring之A:Spring Bean动态注册、删除

    ApplicationContext ctx = SpringApplication.run(Application.class, args);
    
            // 获取BeanFactory
            DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = (DefaultListableBeanFactory) ctx
                    .getAutowireCapableBeanFactory();
    
            // 创建bean信息.
            BeanDefinitionBuilder beanDefinitionBuilder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(TestService.class);
            beanDefinitionBuilder.addPropertyValue("name", "张三");
    
            // 动态注册bean.
            defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition("testService", beanDefinitionBuilder.getBeanDefinition());

      在IoC容器实现中的那些关键的类(比如Resource、DefaultListableBeanFactory以及BeanDefinitionReader)之间的相互关系,可以看出其功能解耦的作用。在使用IoC容器时,需要如下几个步骤:

    1. 创建IoC配置文件的抽象资源,这个抽象资源包含了BeanDefinition的定义信息。
    2. 创建一个BeanFactory,这里使用DefaultListableBeanFactory。
    3. 创建一个载入BeanDefinition的读取器,可以用BeanDefinitionBuilder或者XmlBeanDefinitionReader来载入XML文件形式的BeanDefinition,通过一个回调配置给BeanFactory。
    4. 从定义好的资源位置读入配置信息,具体的解析过程由XmlBeanDefinitionReader来完成。完成整个载入和注册Bean定义之后,需要的IoC容器就建立起来了。这个时候IoC容器就可以直接使用了。

    ApplicationContext

     在Spring中系统已经为用户提供了许多已经定义好的容器实现,而不需要开发人员事必躬亲。相比那些简单拓展BeanFactory的基本IoC容器,其中ApplicationContext是推荐的BeanFactory,因为除了能提供容器的基本功能外,还为用户提供了更多的附加服务。

     见《Spring之3:BeanFactory、ApplicationContext、ApplicationContextAware区别

    三、IoC容器初始化

      IoC容器的初始化包括BeanDefinition的Resource定位、载入和注册这三个基本的过程。在《Spring之2:Spring Bean动态注册、删除》中,我们演示了这三个过程的实现。Spring在实现中把这三个过程分开并使用不同的模块来完成的,这样可以让用户更加灵活地对这三个过程进行剪裁和扩展,定义出最适合自己的IoC容器的初始化过程

    一、Resource定位。BeanDefinition的资源定位有resourceLoader通过统一的Resource接口来完成,这个Resource对各种形式的BeanDefinition的使用提供了统一接口。对于这些BeanDefinition的存在形式,相信不陌生,如:

    FileSystemResource、ClassPathResource。这个过程类似于容器寻找数据的过程,就像用水桶装水要把水找到一样。

    二、第二个关键的部分是BeanDefinition的载入,该载入过程把用户定义好的Bean表示成IoC容器内部的数据结构,而这个容器内部的数据结构就是BeanDefinition。简单说,BeanDefinition实际上是POJO对象在IoC容器中的抽象,这个BeanDefinition定义了一系列的数据来使得IoC容器能够方便地对POJO对象也就是Spring的Bean进行管理。即BeanDefinition就是Spring的领域对象。

    三、第三个过程是向IoC容器注册这些BeanDefinition的过程。这个过程是通过调用BeanDefinitionRegistry接口的实现来完成的,这个注册过程把载入过程中解析得到的BeanDefinition向IoC容器进行注册。可以看到,在IoC容器内部,是通过使用一个HashMap来持有BeanDefinition数据的。

    3.1、BeanDefinition的Resource定位

      回到我们经常使用的ApplicationContext上来,例如FileSystemXmlApplicationContext、ClassPathXmlApplicationContext以及XmlWebApplicationContext等。简单地从这些类的名字上分析,可以清楚地看到它们可以提供哪些不同的Resource读入功能,

    • FileSystemXmlApplicationContext可以从文件系统载入Resource
    • ClassPathXmlApplicationContext可以从Class path载入Resource
    • XmlWebApplicationContext可以在Web容器中载入Resource

     FileSystemXmlApplicationContext的类层级关系:

    FileSystemXmlApplicationContext extends AbstractXmlApplicationContext,具备了ResourceLoacer读入Resource定义的BeanDefinition的能力,因为AbstractXmlApplicationContext的基类是DefaultResourceLoader(AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader)。FileSystemXmlApplicationContext是一个支持XML定义BeanDefinition的ApplicationContext,并且可以指定以文件形式的BeanDefinition的读入,这些文件可以使用文件路径和URL定义来表示。这个在单元测试时,非常有用。

    FileSystemXmlApplicationContext.java源码
    public class FileSystemXmlApplicationContext extends AbstractXmlApplicationContext {
    
        public FileSystemXmlApplicationContext() {
        }
    
        public FileSystemXmlApplicationContext(ApplicationContext parent) {
            super(parent);
        }
    
        /**
         * 这个构造函数的configLocation包含的是BeanDefinition所在的文件路径
         */
        public FileSystemXmlApplicationContext(String configLocation) throws BeansException {
            this(new String[] {configLocation}, true, null);
        }
    
        /**
         * 这个构造函数允许configLocation包含多个BeanDefinition的文件路径
         */
        public FileSystemXmlApplicationContext(String... configLocations) throws BeansException {
            this(configLocations, true, null);
        }
    
        /**
         * 这个构造函数在允许configLocation包含多个BeanDefinition的文件路径的同时,还允许指定自己的双亲IoC容器
         */
        public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, ApplicationContext parent) throws BeansException {
            this(configLocations, true, parent);
        }
    
        public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh) throws BeansException {
            this(configLocations, refresh, null);
        }
    
        /**
         * 在对象的初始化过程中,调用refresh函数载入BeanDefinition,这个refresh启动了BeanDefinition的载入过程,我们会在下面进行详细分析
         */
        public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)
                throws BeansException {
    
            super(parent);
            setConfigLocations(configLocations);
            if (refresh) {
                refresh();
            }
        }
    
    
        /**
         * 这是应用于文件系统中Resource的实现,通过构造一个FileSystemResource来得到一个在文件系统中定位的BeanDefinition
         * 这个getResourceByPath是在BeanDefinitionReader的loadBeanDefinition中被调用的。
         * loadBeanDefinition采用了模板模式,具体的定位实现实际上是由各个子类完成的
         */
        @Override
        protected Resource getResourceByPath(String path) {
            if (path != null && path.startsWith("/")) {
                path = path.substring(1);
            }
            return new FileSystemResource(path);
        }
    
    }

     构造函数中通过refresh()中启动IoC容器的初始化,这个refresh方法非常重要,也是我们以后分析容器初始化过程的一个重要入口。

    BeanDefinition信息的读入

    FileSystemXmlApplicationContext的基类AbstractRefreshableApplicationContext,重点看看AbstractRefreshableApplicationContext的refreshBeanFactory()方法,
        @Override
        protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
            if (hasBeanFactory()) {
                destroyBeans();
                closeBeanFactory();
            }
            try {
                            //IoC容器是DefaultListableBeanFactory
                DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
                beanFactory.setSerializationId(getId());
                customizeBeanFactory(beanFactory);
                            //加载BeanDefinition
                loadBeanDefinitions(beanFactory);
                synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
                    this.beanFactory = beanFactory;
                }
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
            }
        }

     在初始化FileSystemXmlApplicationContext的过程中,通过IoC容器的初始化refresh来启动整个应用,使用IoC容器的是DefaultListableBeanFactory。具体资源加载是在XmlBeanDefinitionReader读入BeanDefinition时完成,在XmlBeanDefinitionReader的基类AbstractBeanDefinitionReader中可看到这个载入过程的具体实现。

        public int loadBeanDefinitions(String location, Set<Resource> actualResources) throws BeanDefinitionStoreException {
            ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
            if (resourceLoader == null) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(
                        "Cannot import bean definitions from location [" + location + "]: no ResourceLoader available");
            }
    
            if (resourceLoader instanceof ResourcePatternResolver) {
                // Resource pattern matching available.
                try {
                    Resource[] resources = ((ResourcePatternResolver) resourceLoader).getResources(location);
                    int loadCount = loadBeanDefinitions(resources);
                    if (actualResources != null) {
                        for (Resource resource : resources) {
                            actualResources.add(resource);
                        }
                    }
                    if (logger.isDebugEnabled()) {
                        logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location pattern [" + location + "]");
                    }
                    return loadCount;
                }
                catch (IOException ex) {
                    throw new BeanDefinitionStoreException(
                            "Could not resolve bean definition resource pattern [" + location + "]", ex);
                }
            }
            else {
                // Can only load single resources by absolute URL.
                Resource resource = resourceLoader.getResource(location);
                int loadCount = loadBeanDefinitions(resource);
                if (actualResources != null) {
                    actualResources.add(resource);
                }
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location [" + location + "]");
                }
                return loadCount;
            }
        }

    对载入过程的启动,可以在AbstractRefreshableApplicationContext的loadBeanDefinition方法中看到

    AbstractRefreshableApplicationContext对容器的初始化

    @Override
        protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
            //判断,如果已经建立了BeanFactory,则销毁并关闭该BeanFactory
            if (hasBeanFactory()) {
                destroyBeans();
                closeBeanFactory();
            }
            //这里是创建并设置特有的DefaultListableBeanFactor的地方。
            //同时调用loadBeanDefinition在载入BeanDefinition的信息。
            try {
                DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
                beanFactory.setSerializationId(getId());
                customizeBeanFactory(beanFactory);
                loadBeanDefinitions(beanFactory);
                synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
                    this.beanFactory = beanFactory;
                }
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
            }
        }

    创建DefaultListableBeanFactory实例

        /**
        *这就是上下文中创建DefaultListableBeanFactory的地方,而getInternalParentBeanFactory()的具体实现可以参看AbstractApplicationCtontext中的实现,会根据容器已有的双亲IoC容器的信息来生成DefaultListableBeanFactory的双亲IoC容器
        */
        protected DefaultListableBeanFactory createBeanFactory() {
            return new DefaultListableBeanFactory(getInternalParentBeanFactory());
        }

     getInernalParentBeanFactory,会根据容器已有的双亲IoC容器的信息来生成DefaultListableBeanFactory的双亲IoC容器

        protected BeanFactory getInternalParentBeanFactory() {
            return (getParent() instanceof ConfigurableApplicationContext) ?
                    ((ConfigurableApplicationContext) getParent()).getBeanFactory() : getParent();
        }

     loadBeanDefinition()是一个抽象函数把具体实现委托给子类来完成,允许载入的方式有很多种:

        protected abstract void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory)
                throws BeansException, IOException;

     3.2、BeanDefinition的载入和解析

      对于IoC容器来说,BeanDefinition的载入过程相当于把我们定义的BeanDefinition在IoC容器中转化成一个Spring内部表示的数据结构的过程。IoC容器对Bean的管理和依赖注入功能的实现,是通过对其持有的BeanDefinition进行各种相关的操作来完成的。这些BeanDefinition数据在IoC容器里通过一个HashMap来保持和维护,当然这只是一种比较简单的维护方式,如果你觉得需要提供IoC容器的性能和容量,完全可以自己做一些扩展。

      可以从DefaultListableBeanFactory入手看看IoC容器是怎样完成BeanDefinition载入的。

        /**
         * 在对象的初始化过程中,调用refresh函数载入BeanDefinition,这个refresh启动了BeanDefinition的载入过程,我们会在下面进行详细分析
         */
        public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)
                throws BeansException {
    
            super(parent);
            setConfigLocations(configLocations);
           //这里调用容器的refresh,是载入BeanDefinition的入口。
            if (refresh) {
                refresh();
            }
        }

     refresh方法,对容器启动来说,非常重要。它详细描述了整个ApplicationContext的初始化过程,比如BeanFactory的更新,messagesource和postprocessor的注册,等等。这里看起来更像是对ApplicationContext进行初始化的模板或执行大纲,这个执行过程为IoC容器Bean的什么周期管理提供了条件。IoC容器的refresh过程如下:

    AbstractApplicationContext.refresh()

    @Override
        public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
            synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
                // Prepare this context for refreshing.
                prepareRefresh();
    
                // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
                        //这里是在子类中启动refreshBeanFactory()的地方,在obtainFreshBeanFactory()里调用refreshBeanFactory()
                ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
    
                // Prepare the bean factory for use in this context.
                prepareBeanFactory(beanFactory);
    
                try {
                    // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                    postProcessBeanFactory(beanFactory);
    
                    // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                    invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
    
                    // Register bean processors that intercept bean creation.
                    registerBeanPostProcessors(beanFactory);
    
                    // Initialize message source for this context.
                    initMessageSource();
    
                    // Initialize event multicaster for this context.
                    initApplicationEventMulticaster();
    
                    // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                    onRefresh();
    
                    // Check for listener beans and register them.
                    registerListeners();
    
                    // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
    
                    // Last step: publish corresponding event.
                    finishRefresh();
                }
    
                catch (BeansException ex) {
                    if (logger.isWarnEnabled()) {
                        logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                                "cancelling refresh attempt: " + ex);
                    }
    
                    // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
                    destroyBeans();
    
                    // Reset 'active' flag.
                    cancelRefresh(ex);
    
                    // Propagate exception to caller.
                    throw ex;
                }
    
                finally {
                    // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
                    // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
                    resetCommonCaches();
                }
            }
        }

    我们进入到AbstractRefreshableApplicationContext的refreshBeanFactory()方法中,在这个方法里创建了BeanFactory。

    @Override
        protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
            //判断,如果已经建立了BeanFactory,则销毁并关闭该BeanFactory
            if (hasBeanFactory()) {
                destroyBeans();
                closeBeanFactory();
            }
            //这里是创建并设置特有的DefaultListableBeanFactor的地方。
            //同时调用loadBeanDefinition在载入BeanDefinition的信息。
            try {
                DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
                beanFactory.setSerializationId(getId());
                customizeBeanFactory(beanFactory);
                //启动对BeanDefinition的载入。
                loadBeanDefinitions(beanFactory);
                synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
                    this.beanFactory = beanFactory;
                }
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
            }
        }

    这里调用的loadBeanDefinitions(beanFactory)是一个抽象方法,那么实际载入过程是在哪里发送的呢?

    看看AbstractXmlApplicationContext中的实现:

        protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
            // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
            //创建XmlBeanDefinitionReader,并通过回调设置到BeanFactory中取
            XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
    
            // Configure the bean definition reader with this context's
            // resource loading environment.
            beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
            //这里设置XmlBeanDefinitionReader,为XmlBeanDefinitionReader配置ResourceLoader,因为DefaultResourceLoader是父类,所有this可以直接被使用。
            beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
            beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));
    
            // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
            // then proceed with actually loading the bean definitions.
            //这是启动Bean定义信息载入的过程
            initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
            loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
        }

    接着看loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader)方法

    AbstractXmlApplicationContext.loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader)方法:首先得到BeanDefinition信息的Resource定位,然后直接调用XmlBeanDefinitionReader读取具体的载入过程是委托给BeanDefinitionReader来完成的。

        protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
                    //首先得到BeanDefinition信息的Resource定位
            Resource[] configResources = getConfigResources();
            if (configResources != null) {
                            //调用BeanDefinitionReader读取BeanDefinition信息
                reader.loadBeanDefinitions(configResources);
            }
                    //下面类似,只是这里是多个Resource场景
            String[] configLocations = getConfigLocations();
            if (configLocations != null) {
                reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
            }
        }

     通过上面实现原理分析,我们可以看到,在初始化FileSystemXmlApplicationContext的过程中,是通过调用IoC容器的refresh来启动整个BeanDefinition的载入过程的,这个初始化是通过定义的XmlBeanDefinitionReader来完成的。

    同时,我们也知道实际使用的IoC容器是DefaultListableBeanFactory,具体的Resource载入在XmlBeanDefinitionReader读入BeanDefinition时实现。

    因为Spring可以对应不同形式的BeanDefinition。上面讲的是XML方式定义场景,所以需要使用XmlBeanDefinitionReader。

    AbstractBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(Resource... resources)

        @Override
        public int loadBeanDefinitions(Resource... resources) throws BeanDefinitionStoreException {
            //如果Resource为空,则停止BeanDefinition的载入。
            //然后启动载入BeanDefinition的过程,这个过程会遍历整个Resource集合所包含的BeanDefnition信息。
            Assert.notNull(resources, "Resource array must not be null");
            int counter = 0;
            for (Resource resource : resources) {
                counter += loadBeanDefinitions(resource);
            }
            return counter;
        }

     这里调用的是loadBeanDefinitions(Resource resource)方法,然而这个方法在AbstractBeanDefinitionReader接口里没有实现,是一个接口方法,具体的实现在XmlBeanDefinitionReader中,在读取器中,需要得到代表XML文件的Resource,因为这个Resource对象封装了对XML文件的IO操作,所以读取器可以在打开IO流后得到XML的文件对象。有了这个Document对象后,就可以按照Spring的Bean定义规则来对这个XML的文档树进行解析了,这个解析时交给BeanDefinitionParserDelegate来完成的,看起来实现脉络很清楚。具体实现代码:

    XmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(Resource resource)和loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource):

        //这里是调用的入口
            public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
            return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
        }
            //这里是载入XML形式的BeanDefinition的地方。
        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());
            }
    
            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!");
            }
                    //这里得到XML文件,并得到IO的InputSource准备进行读取。
            try {
                InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
                try {
                    InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
                    if (encodedResource.getEncoding() != null) {
                        inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
                    }
                    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();
                }
            }
        }
            //具体的读取过程可以在doLoadBeanDefinitions方法中找到。
            //这是从特定的XML文件中实际载入BeanDefinition的地方。
        protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
                throws BeanDefinitionStoreException {
            try {
                Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
    //这里启动的是对BeanDefinition解析的详细过程,这个解析会使用到Spring的Bean配置规则,是我们下面详细关注的地方。
    return registerBeanDefinitions(doc, resource); } catch (BeanDefinitionStoreException ex) { throw ex; } catch (SAXParseException ex) { throw new XmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(), "Line " + ex.getLineNumber() + " in XML document from " + resource + " is invalid", ex); } catch (SAXException ex) { throw new XmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(), "XML document from " + resource + " is invalid", ex); } catch (ParserConfigurationException ex) { throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(), "Parser configuration exception parsing XML from " + resource, ex); } catch (IOException ex) { throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(), "IOException parsing XML document from " + resource, ex); } catch (Throwable ex) { throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(), "Unexpected exception parsing XML document from " + resource, ex); } }
        protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
            //这里取得XML文件的Document对象,这个解析过程是有documentLoader完成的,
           //这个documentLoader是DefaultDocmentLoader,在定义documentLoader的地方创建
            return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
                    getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
        }

    DefaultDocumentLoader.loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver, ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware)方法:

        public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
                ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
    
            DocumentBuilderFactory factory = createDocumentBuilderFactory(validationMode, namespaceAware);
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Using JAXP provider [" + factory.getClass().getName() + "]");
            }
            DocumentBuilder builder = createDocumentBuilder(factory, entityResolver, errorHandler);
            return builder.parse(inputSource);
        }

     下面看看Spring的BeanDefinition是怎样按照Spring的Bean语义要求进行解析并转化为容器内部数据结构的,这个过程是在registerBeanDefinitions(doc, resource)完成的。具体过程是有BeanDefinitionDocumentReader来完成的,这个registerBeanDefinitions(doc, resource)还对载入的Bean的数量进行了统计。具体代码:

        public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
            //这里得到BeanDefinitionDocumentReader来对xml的BeanDefinition进行解析
            BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
            int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
            //具体解析过程在这个registerBeanDefinitions中完成
            documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
            return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
        }

      BeanDefinition的载入包括两部分

    首先通过调用XML的解析器得到document对象,但这些document对象并没有按照Spring的Bean规则进行解析。在完成通用的XML解析以后,才是按照Spring的Bean规则进行解析的地方,按照Spring的Bean规则进行解析的过程是在documentReader中实现的。

    然后再完成BeanDefinition的处理,处理的结果由BeanDefinitionHolder对象持有。这个BeanDefinitionHolder除了持有BeanDefinition对象外,还持有了其他与BeanDefinition的使用相关的信息,比如Bean的名字、别名集合等。具体的Spring BeanDefinition的解析是在BeanDefinitionParserDelegate中完成的。这里包含了各种Spring Bean定义规则的处理。

        public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, BeanDefinition containingBean) {
            //这里取得在<Bean>元素中定义的id,name和aliase属性的值
            String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
            String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
    
            List<String> aliases = new ArrayList<String>();
            if (StringUtils.hasLength(nameAttr)) {
                String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(nameAttr, MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
                aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));
            }
    
            String beanName = id;
            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);
            }
            //这个方法会引发对bean元素的详细解析。
            AbstractBeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean);
            if (beanDefinition != null) {
                if (!StringUtils.hasText(beanName)) {
                    try {
                        if (containingBean != null) {
                            beanName = BeanDefinitionReaderUtils.generateBeanName(
                                    beanDefinition, this.readerContext.getRegistry(), true);
                        }
                        else {
                            beanName = this.readerContext.generateBeanName(beanDefinition);
                            // Register an alias for the plain bean class name, if still possible,
                            // if the generator returned the class name plus a suffix.
                            // This is expected for Spring 1.2/2.0 backwards compatibility.
                            String beanClassName = beanDefinition.getBeanClassName();
                            if (beanClassName != null &&
                                    beanName.startsWith(beanClassName) && beanName.length() > beanClassName.length() &&
                                    !this.readerContext.getRegistry().isBeanNameInUse(beanClassName)) {
                                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);
                return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray);
            }
    
            return null;
        }

     我们看到了对Bean元素进行解析的过程,也就是BeanDefinition依据XML的<bean>定义被创建的过程。这个BeanDefinition可以看成是<bean>定义的抽象。这个数据对象里封装的数据大多数是与<bean>定义相关的,也有很多就是我们在定义Bean时看到的那些Spring标记,比如init-method、destroy-method、factory-method,等等,这个BeanDefinition数据类型是非常重要的,它封装了很多基本数据。有了这些基本数据,IoC容器才能对Bean配置进行处理,才能实现相应容器特性。

    看起来很熟悉吧,beanClass、description、lazyInit这些属性都是在配置Bean时经常碰到的,原来都跑道这里了。BeanDefinition是IoC容器体系中非常重要的核心数据结构。

    对BeanDefinition的元素的处理

      在对其处理的过程中可以看到对Bean定义的相关处理,比如对元素attribute值的处理,对元素属性值的处理,对构造函数设置的处理等等。

    BeanDefinitionParserDelegate.parseBeanDefinitionElement(Element ele, String beanName, BeanDefinition containingBean):

        public AbstractBeanDefinition parseBeanDefinitionElement(
                Element ele, String beanName, BeanDefinition containingBean) {
    
            this.parseState.push(new BeanEntry(beanName));
                   //这里只读取定义的<bean>中设置的class名字,然后载入到BeanDefinition中取,只是坐个记录,并不涉及对象的实例化过程,对象的实例化实际上是在依赖注入时完成的。
            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);
                }
                            //这里生成需要的BeanDefinition对象,为Bean定义信息的载入做准备。
                AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);
                           //这里对当前的Bean元素进行属性解析,并设置description的信息
                parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);
                bd.setDescription(DomUtils.getChildElementValueByTagName(ele, DESCRIPTION_ELEMENT));
                           //从名字可以清楚地看到,这里是对各种<bean>元素的信息进行解析的地方。
                parseMetaElements(ele, bd);
                parseLookupOverrideSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
                parseReplacedMethodSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
                            //解析<bean>的构造函数设置
                parseConstructorArgElements(ele, bd);
                            //解析<bean>的property设置
                parsePropertyElements(ele, bd);
                parseQualifierElements(ele, bd);
    
                bd.setResource(this.readerContext.getResource());
                bd.setSource(extractSource(ele));
    
                return bd;
            }
                     //下面这些异常时我们在配置bean出问题时经常可以看到的,原来是在这里抛出的,
            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;
        }                                

    上面是具体生成BeanDefinition的地方。

    举例对property进行解析的例子来完成对整个BeanDefinition载入过程的分析,还是在类BeanDefinitionParserDelegate的代码中,它对BeanDefinition中定义一层一层地进行解析,比如从属性元素集合到具体的每一个属性元素,然后才是对具体的属性值的处理。根据解析结果,对这些属性值的处理会封装成PropertyValue对象并设置到BeanDefinition对象中去,

        //这里对指定bean元素的property子元素集合进行解析
        public void parsePropertyElements(Element beanEle, BeanDefinition bd) {
                    //遍历所有bean元素下定义的property元素
            NodeList nl = beanEle.getChildNodes();
            for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
                Node node = nl.item(i);
                if (isCandidateElement(node) && nodeNameEquals(node, PROPERTY_ELEMENT)) {
                                    //在上面判断是property元素后对该property元素进行解析的过程。
                    parsePropertyElement((Element) node, bd);
                }
            }
        }
    
        public void parsePropertyElement(Element ele, BeanDefinition bd) {
                    //这里取得property的名字
            String propertyName = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
            if (!StringUtils.hasLength(propertyName)) {
                error("Tag 'property' must have a 'name' attribute", ele);
                return;
            }
            this.parseState.push(new PropertyEntry(propertyName));
            try {
                            //如果同一个bean中已经有同名property的存在,则不进行解析,直接返回。也就是说,如果在同一个bean中有同名的property设置,那么起作用的只是第一个。
                if (bd.getPropertyValues().contains(propertyName)) {
                    error("Multiple 'property' definitions for property '" + propertyName + "'", ele);
                    return;
                }
                            //这里是解析property值的地方,返回的对象对应对bean定义的property属性,设置解析结果,这个解析结果会封装到PropertyValue对象中,然后设置的解析结果,这个解析结果会封装到PropertyValue对象中,然后设置到BeanDefinitionHolder中去。
                Object val = parsePropertyValue(ele, bd, propertyName);
                PropertyValue pv = new PropertyValue(propertyName, val);
                parseMetaElements(ele, pv);
                pv.setSource(extractSource(ele));
                bd.getPropertyValues().addPropertyValue(pv);
            }
            finally {
                this.parseState.pop();
            }
        }
            //这里取得property元素的值,也许是一个list或其他
        public Object parsePropertyValue(Element ele, BeanDefinition bd, String propertyName) {
            String elementName = (propertyName != null) ?
                            "<property> element for property '" + propertyName + "'" :
                            "<constructor-arg> element";
    
            // Should only have one child element: ref, value, list, etc.
            NodeList nl = ele.getChildNodes();
            Element subElement = null;
            for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
                Node node = nl.item(i);
                if (node instanceof Element && !nodeNameEquals(node, DESCRIPTION_ELEMENT) &&
                        !nodeNameEquals(node, META_ELEMENT)) {
                    // Child element is what we're looking for.
                    if (subElement != null) {
                        error(elementName + " must not contain more than one sub-element", ele);
                    }
                    else {
                        subElement = (Element) node;
                    }
                }
            }

    上面是对property子元素的解析过程,Array、List、Set、Map、Prop等各种元素都会在这里进行解析,生成对应的数据对象,parseArrayElement、parseListElment、parseSetElement、parseMapElement、parsePropElement对应不同类型的数据解析。

      经过这样逐层地解析,我们在XML文件中定义的BeanDefinition就被整个给载入到了IoC容器中,并在容器中建立了数据映射。在IoC容器中建立了对应的数据结构,或者说可以看成是POJO对象在IoC容器中的映像,这些数据结构可以以AbstractBeanDefinition为入口,让IoC容器执行索引、查询和操作。经过上面的载入过程,IoC容器大致完成了管理Bean对象的数据准备工作。现在接着看最重要的依赖注入过程。

    3.3、BeanDefinition在IoC容器中的注册

      上面已经分析了BeanDefinition在IoC容器中载入和解析的过程。在这些动作完成以后,用户定义的BeanDefinition信息已经在IoC容器内建立起了自己的数据结构以及相应的数据表示,但此时这些数据还不能让IoC容器直接使用,需要在IoC容器中对这些BeanDefinition数据进行注册。这个注册为IoC容器提供更友好的使用方式。

      DefaultListableBeanFactory中,是通过一个HashMap来持有载入的BeanDefinition的,这个HashMap的定义在DefaultListableBeanFactory可以看到。如下:

    public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory
            implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable {
           //...
        /** Map of bean definition objects, keyed by bean name */
        private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition>(256);
           //...
    }

    BeanDefinition注册的实现,

    DefaultListableBeanFactory 继承了BeanDefinitionRegistry的接口,这个接口的实现完成了BeanDefinition向容器的注册。这个注册过程不复杂,就是把解析得到的BeanDefinition设置到hashMap中取。需要注意的是,如果遇到同名的BeanDefinition的情况,进行处理的时候需要依据allowBeanDefinitionOverriding的配置来完成。
        //---------------------------------------------------------------------
        // Implementation of BeanDefinitionRegistry interface
        //---------------------------------------------------------------------
    
        @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(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
                            "Validation of bean definition failed", ex);
                }
            }
    
            BeanDefinition oldBeanDefinition;
    
            oldBeanDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
            //检查是不是有相同名字的BeanDefinition已经在IoC容器中注册了,如果有相同名字的BeanDefinition,但又不允许覆盖,那么抛出异常。
            if (oldBeanDefinition != null) {
                if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) {
                    throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
                            "Cannot register bean definition [" + beanDefinition + "] for bean '" + beanName +
                            "': There is already [" + oldBeanDefinition + "] bound.");
                }
                else if (oldBeanDefinition.getRole() < beanDefinition.getRole()) {
                    // e.g. was ROLE_APPLICATION, now overriding with ROLE_SUPPORT or ROLE_INFRASTRUCTURE
                    if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                        this.logger.warn("Overriding user-defined bean definition for bean '" + beanName +
                                "' with a framework-generated bean definition: replacing [" +
                                oldBeanDefinition + "] with [" + beanDefinition + "]");
                    }
                }
                else if (!beanDefinition.equals(oldBeanDefinition)) {
                    if (this.logger.isInfoEnabled()) {
                        this.logger.info("Overriding bean definition for bean '" + beanName +
                                "' with a different definition: replacing [" + oldBeanDefinition +
                                "] with [" + beanDefinition + "]");
                    }
                }
                else {
                    if (this.logger.isDebugEnabled()) {
                        this.logger.debug("Overriding bean definition for bean '" + beanName +
                                "' with an equivalent definition: replacing [" + oldBeanDefinition +
                                "] with [" + beanDefinition + "]");
                    }
                }
                this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
            }
            //这是正常注册BeanDefinition的过程,把Bean的名字存入到BeanDefinitionNames的同时,把beanName作为Map的key,
            //把beanDefinition作为value存入到IoC容器持有的beanDefinitionMap中去。
            else {
                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 {
                    // Still in startup registration phase
                    this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
                    this.beanDefinitionNames.add(beanName);
                    this.manualSingletonNames.remove(beanName);
                }
                this.frozenBeanDefinitionNames = null;
            }
    
            if (oldBeanDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
                resetBeanDefinition(beanName);
            }
        }

     完成了BeanDefinition的注册,就完成了IoC容器的初始化过程。此时,在我们使用的IoC容器DefaultListableBeanFactory中已经建立了整个Bean的配置信息,而且这些BeanDefinition已经可以被容器使用了,他们都可以在beanDefinitionMap里检索和使用。

    容器的作用就是对这些信息进行处理和维护。这些信息是容器建立依赖反转的基础,有了这些基础数据,下面看在IoC容器中,依赖注入时怎样完成的。

     四、IoC容器的依赖注入

      假设当前IoC容器已经载入了用户定义的Bean信息,现在可以开始分析依赖注入的原理。

     首先,依赖注入的过程是用户在第一次向IoC容器索要Bean时触发的(调用BeanFactory的getBean方法时),当然也有例外,也就是我们可以在BeanDefinition信息中通过控制lazy-init属性来让容器完成对Bean的预实例化。

     为了了解这个依赖注入过程,我们从DefaultListableBeanFactory的基类AbstractBeanFactory入手去看看getBean的实现。

    依赖注入入口

        //---------------------------------------------------------------------
        // Implementation of BeanFactory interface
            //这里是对BeanFactory接口的实现,比如getBean接口方法
            //这些getBean接口方法最终是通过调用doGetBean来实现的
        //---------------------------------------------------------------------
    
        @Override
        public Object getBean(String name) throws BeansException {
            return doGetBean(name, null, null, false);
        }
    
        @Override
        public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException {
            return doGetBean(name, requiredType, null, false);
        }
    
        @Override
        public Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException {
            return doGetBean(name, null, args, false);
        }    @Override
        public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException {
            return doGetBean(name, requiredType, null, false);
        }
    
        @Override
        public Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException {
            return doGetBean(name, null, args, false);
        }
        //这里是实际去取bean的地方,也是触发依赖注入发送的地方。
        protected <T> T doGetBean(
                final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
                throws BeansException {
    
            final String beanName = transformedBeanName(name);
            Object bean;
    
            // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
            //从缓存中去取,处理已经被创建过的单件模式的bean,对这种bean的请求不需要重复地创建。
            Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
            if (sharedInstance != null && args == null) {
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
                        logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
                                "' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
                    }
                    else {
                        logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
                    }
                }
                //这里的getObjectForBeanInstance完成的是FactoryBean的相关处理,
                //以取得FactoryBean的生产结果,我们在前面介绍过BeanFactory和FactoryBean的区别
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
            }
    
            else {
                // Fail if we're already creating this bean instance:
                // We're assumably within a circular reference.
                if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
                    throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
                }
    
                // Check if bean definition exists in this factory.
                //这里对IoC容器里的BeanDefinition是否存在进行检查,检查是否能在当前的BeanFactory中渠道我们需要的Bean。
                //如果在当前的工厂中取不到,则到双亲BeanFactory中去取;如果当前的双亲工厂取不到,那就顺着双亲BeanFactory链一直向上查找。
                BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
                if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
                    // Not found -> check parent.
                    String nameToLookup = originalBeanName(name);
                    if (args != null) {
                        // Delegation to parent with explicit args.
                        return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
                    }
                    else {
                        // No args -> delegate to standard getBean method.
                        return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
                    }
                }
                          //
                if (!typeCheckOnly) {
                    markBeanAsCreated(beanName);
                }
                     //这里根据bean的名字取得BeanDefinition
                try {
                    final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
                    checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
    
                    // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
                    //取当前bean的所有依赖bean,这样会触发getBean的递归调用,直至取到一个没有任何依赖的bean位置
                    String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
                    if (dependsOn != null) {
                        for (String dep : dependsOn) {
                            if (isDependent(beanName, dep)) {
                                throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                        "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
                            }
                            registerDependentBean(dep, beanName);
                            getBean(dep);
                        }
                    }
                   //这里创建Singleton bean实例,通过调用createBean方法,这里有一个回调函数getObject,会在getSingleton中去调用ObjectFactory的createBean
                   //下面会进入到createBean中去进行详细分析
                    // Create bean instance.
                    if (mbd.isSingleton()) {
                        sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
                            @Override
                            public Object getObject() throws BeansException {
                                try {
                                    return createBean(beanName, mbd, args);
                                }
                                catch (BeansException ex) {
                                    // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
                                    // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
                                    // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
                                    destroySingleton(beanName);
                                    throw ex;
                                }
                            }
                        });
                        bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                    }
                   //这里是创建prototype bean的地方
                    else if (mbd.isPrototype()) {
                        // It's a prototype -> create a new instance.
                        Object prototypeInstance = null;
                        try {
                            beforePrototypeCreation(beanName);
                            prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        finally {
                            afterPrototypeCreation(beanName);
                        }
                        bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
                    }
    
                    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 {
                                        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;
                }
            }
    
            // Check if required type matches the type of the actual bean instance.
              //这里对创建出来的bean进行类型检查,如果没有问题,就返回这个新创建出来的bean,这个bean已经包含了依赖关系的bean
            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;
        }

     这个就是依赖注入的入口,在这里触发了依赖注入,而依赖注入的发生是在容器中的BeanDefinition数据已经建立好的前提下进行的。

    “程序=数据+算法”:前面的BeanDefinition就是数据。

    怎样依赖注入

    虽然依赖注入过程不涉及复杂的算法问题,但这个过程也不简单,因为Spring提供了许多参数配置,每一个参数配置实际上代表了一个IoC容器的实现特性,这些特性的实现很多都需要在依赖注入的过程中或者对Bean进行生命周期管理的过程中来完成。IoC容器里是通过HashMap来存储的,但这不是IoC容器的全部。Spring IoC容器的价值体现在一系列相关的产品特性上,这些产品特性以依赖反转模式的实现为核心,为用户更好地使用依赖反转提供便利,从而实现一个完整的IoC容器产品。

    依赖注入的详细过程

        protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
            }
            RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
    
            // Make sure bean class is actually resolved at this point, and
            // clone the bean definition in case of a dynamically resolved Class
            // which cannot be stored in the shared merged bean definition.
            //这里判断需要创建的bean是否可以实例化,这个类是否可以通过类装载器来载入。
            Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
            if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
                mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
                mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
            }
    
            // Prepare method overrides.
            try {
                mbdToUse.prepareMethodOverrides();
            }
            catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(),
                        beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
            }
    
            try {
                // Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
                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);
            }
            //这里是创建bean的调用
            Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
            }
            return beanInstance;
        }
        
        //我们接着到doCreateBean中去看看bean是怎样生成的:
        protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
                throws BeanCreationException {
    
            // Instantiate the bean.
            //这个BeanWrapper是用来持有创建出来的bean对象的。
            BeanWrapper instanceWrapper = null;
            //如果是singleton,先把缓存中的同名bean清除。
            if (mbd.isSingleton()) {
                instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
            }
            //创建bean,由createBeanInstance来完成。
            if (instanceWrapper == null) {
                instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
            }
            final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
            Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
            mbd.resolvedTargetType = beanType;
    
            // Allow post-processors to modify the merged bean definition.
            synchronized (mbd.postProcessingLock) {
                if (!mbd.postProcessed) {
                    try {
                        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.
            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.
            //这里是对bean的初始化,依赖注入往往在这里发生,这个exposedObject在初始化处理完成以后会返回作为依赖注入完成后的bean
            Object exposedObject = bean;
            try {
                populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
                if (exposedObject != null) {
                    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;
        }

     与依赖注入关系特别密切的方法有createBeanInstance和populateBean,下面分别到这两个方法里看看发生了什么。

    createBeanInstance:生成bean所包含的java对象,这个对象的生成有很多不同的方式,可以通过工厂方法生成,也可以通过容器的autowire特性生成,这些生成方式都是由相关的BeanDefinition来指定的。

        protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
            // Make sure bean class is actually resolved at this point.
            //确认需要创建的bean实例的类可以实例化
            Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
            
            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());
            }
            //这里使用工厂方法对bean进行实例化。
            if (mbd.getFactoryMethodName() != null)  {
                return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
            }
    
            // Shortcut when re-creating the same bean...
            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) {
                    return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
                }
                else {
                    return instantiateBean(beanName, mbd);
                }
            }
    
            // Need to determine the constructor...
            //使用构造函数进行实例化
            Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
            if (ctors != null ||
                    mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
                    mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args))  {
                return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
            }
    
            // No special handling: simply use no-arg constructor.
            //使用默认的构造函数对bean进行实例化
            return instantiateBean(beanName, mbd);
        }
        //我们看看最常见的实例化过程instantiateBean
        protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
            //使用默认的实例化的策略对bean进行实例化,默认的实例化策略是CglibSubclassingInstantiationStrategy,也就是用cglib来对bean进行实例化。
            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 {
                    beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
                }
                BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
                initBeanWrapper(bw);
                return bw;
            }
            catch (Throwable ex) {
                throw new BeanCreationException(
                        mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
            }
        }

     在这里用到了cglib对Bean进行实例化,cglib是一个常用的字节码生成器的类库,它提供了一系列的API来提供java的字节码生成和转换功能。

    在实例化Bean对象生成的基础上,我们看看Spring是怎样对这些对象进行处理的,也就是Bean对象生成后,怎样把这些Bean对象的依赖关系设置好,完成整个依赖注入过程。这些依赖关系处理的依据就是已经解析得到的BeanDefinition。

    AbstractAutowireCapableBeanFactory.populateBean中的实现代码:

        protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
            //这里取得在BeanDefinition中设置的property值,这些property来自对BeanDefinition的解析。
            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;
                }
            }
    
            // Give any InstantiationAwareBeanPostProcessors the opportunity to modify the
            // state of the bean before properties are set. This can be used, for example,
            // to support styles of field injection.
            boolean continueWithPropertyPopulation = true;
    
            if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
                for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
                    if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                        InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                        if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
                            continueWithPropertyPopulation = false;
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
    
            if (!continueWithPropertyPopulation) {
                return;
            }
            //开始进行依赖注入过程,先处理autowire的注入。
            if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
                    mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
                MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
    
                // Add property values based on autowire by name if applicable.
                //这里是对autowire注入的处理,根据bean的名字或者type进行autowire的过程。
                if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
                    autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
                }
    
                // Add property values based on autowire by type if applicable.
                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;
                            pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
                            if (pvs == null) {
                                return;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (needsDepCheck) {
                    checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
                }
            }
            //对属性进行注入。
            applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
        }
        
        //接着上面到applyPropertyValues看看具体对属性进行解析然后注入的过程:
        protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
            if (pvs == null || pvs.isEmpty()) {
                return;
            }
    
            MutablePropertyValues mpvs = null;
            List<PropertyValue> original;
    
            if (System.getSecurityManager() != null) {
                if (bw instanceof BeanWrapperImpl) {
                    ((BeanWrapperImpl) bw).setSecurityContext(getAccessControlContext());
                }
            }
    
            if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
                mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
                if (mpvs.isConverted()) {
                    // Shortcut: use the pre-converted values as-is.
                    try {
                        bw.setPropertyValues(mpvs);
                        return;
                    }
                    catch (BeansException ex) {
                        throw new BeanCreationException(
                                mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
                    }
                }
                original = mpvs.getPropertyValueList();
            }
            else {
                original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
            }
    
            TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
            if (converter == null) {
                converter = bw;
            }
            //注意这个BeanDefinitionValueResolver对BeanDefinition的解析时在这个valueResolver中完成的。
            BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);
    
            // Create a deep copy, resolving any references for values.
            //这里为解析值创建一个靠背,拷贝的数据将会被注入到bean中。
            List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<PropertyValue>(original.size());
            boolean resolveNecessary = false;
            for (PropertyValue pv : original) {
                if (pv.isConverted()) {
                    deepCopy.add(pv);
                }
                else {
                    String propertyName = pv.getName();
                    Object originalValue = pv.getValue();
                    Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
                    Object convertedValue = resolvedValue;
                    boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) &&
                            !PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
                    if (convertible) {
                        convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
                    }
                    // Possibly store converted value in merged bean definition,
                    // in order to avoid re-conversion for every created bean instance.
                    if (resolvedValue == originalValue) {
                        if (convertible) {
                            pv.setConvertedValue(convertedValue);
                        }
                        deepCopy.add(pv);
                    }
                    else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
                            !((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
                            !(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
                        pv.setConvertedValue(convertedValue);
                        deepCopy.add(pv);
                    }
                    else {
                        resolveNecessary = true;
                        deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
                    }
                }
            }
            if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
                mpvs.setConverted();
            }
    
            // Set our (possibly massaged) deep copy.
            //这里是依赖注入发生的地方,会在BeanWrapperImpl中完成。
            try {
                bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
            }
            catch (BeansException ex) {
                throw new BeanCreationException(
                        mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
            }
        }

     这里通过BeanDefinitionValueResolver来对BeanDefinition进行解析,然后注入到property中。下面到BeanDefinitionValueResolver中看看解析过程的实现,以对Bean reference进行resolve的为例子,看看整个resolve的过程:

        private Object resolveReference(Object argName, RuntimeBeanReference ref) {
            try {
                //从runtimeBeanReference取得reference的名字,这个runtimeBeanReference是在载入BeanDefinition时根据配置生成的。
                String refName = ref.getBeanName();
                refName = String.valueOf(doEvaluate(refName));
                //如果ref是在双亲IoC容器中,那就到双亲IoC容器中去取。
                if (ref.isToParent()) {
                    if (this.beanFactory.getParentBeanFactory() == null) {
                        throw new BeanCreationException(
                                this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
                                "Can't resolve reference to bean '" + refName +
                                "' in parent factory: no parent factory available");
                    }
                    return this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName);
                }
                //在当前IoC容器中去取bean,这里会触发一个getBean的过程,如果依赖注入没有发生,
                //这里会触发相应的依赖注入的发生。
                else {
                    Object bean = this.beanFactory.getBean(refName);
                    this.beanFactory.registerDependentBean(refName, this.beanName);
                    return bean;
                }
            }
            catch (BeansException ex) {
                throw new BeanCreationException(
                        this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
                        "Cannot resolve reference to bean '" + ref.getBeanName() + "' while setting " + argName, ex);
            }
        }

    在Bean的创建和对象依赖注入的过程中,需要依据BeanDefinition中的信息来递归地完成依赖注入。从上面可以看到几个递归的过程,这些递归都是以getBean为入口的。

    • 一个是在上下文体系中查找需要的Bean和创建Bean的递归调用;
    • 另一个是递归在依赖注入时,通过递归调用容器的getBean方法,得到当前Bean的依赖Bean,同时也触发对依赖Bean的创建和注入。在对Bean的属性进行依赖注入时,解析的过程也是一个递归的过程。

    这样,根据依赖关系,一层一层的完成Bean的创建和注入,直到最后完成当前Bean的创建,有了这个顶层Bean的创建和对它的属性依赖注入的完成,也意味着和当前Bean相关的整个依赖链的注入完成。

      在Bean创建和依赖注入完成以后,在IoC容器中建立一系列靠依赖关系联系起来的Bean,这个Bean已经不是简单的Java对象了。这个Bean系列建立完成以后,通过IoC容器的相关接口方法,就可以非常方便地让上层应用使用了。

    五、容器其他相关特性的实现

    5.1、lazy-init属性和预实例化

    通过设置Bean的lazy-init属性来控制预实例化的过程,这个预实例化在初始化容器时完成Bean的依赖注入,毫无疑问,这种容器的使用方式会对容器初始化的性能有一些影响,但却能够提高应用第一次取得Bean的性能。因为应用在第一次取得Bean时,依赖注入已经结束了,应用可以取到现成的Bean。

    再回到DefaultListableBeanFactory这个级别容器的preInstantiateSingletons。这个方法对单例Bean完成预实例化,这个预实例化的完成巧妙地委托给容器来实现。如果需要预实例化,那么就直接在这里采用getBean去触发依赖注入,与正常依赖注入的触发相比,只有触发的时间和场合不同。在这里,依赖注入发生在容器refresh的过程中,而不像一般的依赖注是发生在IoC容器初始化完成以后,第一次向容器getBean时。

    AbstractApplicationContext.refresh()

        public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
            synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
                // Prepare this context for refreshing.
                prepareRefresh();
    
                // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
                ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
    
                // Prepare the bean factory for use in this context.
                prepareBeanFactory(beanFactory);
    
                try {
                    // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                    postProcessBeanFactory(beanFactory);
    
                    // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                    invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
    
                    // Register bean processors that intercept bean creation.
                    registerBeanPostProcessors(beanFactory);
    
                    // Initialize message source for this context.
                    initMessageSource();
    
                    // Initialize event multicaster for this context.
                    initApplicationEventMulticaster();
    
                    // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                    onRefresh();
    
                    // Check for listener beans and register them.
                    registerListeners();
    
                    // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                    //这里是对lazy-init属性进行处理的地方。
                    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
    
                    // Last step: publish corresponding event.
                    finishRefresh();
                }
    
                catch (BeansException ex) {
                //...
            }
        }

    再接着到finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory)中看一下具体的处理过程:

     protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
            // Initialize conversion service for this context.
            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);
                    }
                });
            }
    
            // Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
            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);
    
            // Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
            beanFactory.freezeConfiguration();
    
            // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
            //调用的是BeanFactory的preInstantiateSingletons,这个方法是有DefaultListableBeanFactory实现的。
            beanFactory.preInstantiateSingletons();
        }
        
        //在DefaultListableBeanFactory中的preInstantiateSingletons是这样的:
        public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
            if (this.logger.isDebugEnabled()) {
                this.logger.debug("Pre-instantiating singletons in " + this);
            }
    
            //这里就开始去getBean了,也就是去触发bean的依赖注入。
            //如果没有设置lazy-init,那么这个依赖注入发生在容器初始化结束以后,第一次向容器getBean时,如果设置了lazy-init,那么依赖注入发生在容器初始化的过程中,
            //会对BeanDefinitionMap中所有的bean进行依赖注入, 这样在初始化过程结束以后,当向容器getBean得到的就是已经准备好的Bean,不需要进行依赖注入。
            for (String beanName : beanNames) {
                RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
                if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
                    if (isFactoryBean(beanName)) {
                        final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                        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 {
                        getBean(beanName);
                    }
                }
            }
    
            //...
        }

    根据上面得知,可以通过lazy-init属性来对整个IoC容器的初始化和依赖注入过程做一些简单的控制。

    5.2、BeanPostProcessor的实现

    BeanPostProcessor是使用IoC容器时经常遇到的一个特性,这个bean是一个后知处理器是一个监听器,它可以监听容器触发的事件。把它像IoC容器注册以后,使得容器中管理的Bean具备了接收IoC容器事件回调的能力。
    BeanPostProcessor接口有两个方法,这些都是围绕着Bean定义的init-method方法调用。

    • postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName):为在Bean的初始化前提供回调的入口;
    • postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName):为在Bean的初始化以后提供回调的入口;

    而且,这两个回调的触发都是和容器管理Bean的生命周期相关的。这两个回调方法的参数都是一样的,分别是Bean的实例化对象和Bean的名字,

    postProcessBeforeInitialization是在populateBean完成之后调用的,

    postProcessAfterInitialization是在populateBean方法中的initializeBean调用。

    5.3、autowiring的实现

    在Spring中,相对于显示的依赖管理方式,IoC容器还提供了自动依赖装配的方式,为应用使用容器提供更大方便。

    在自动装配中,不需要对Bean属性做显示依赖关系申明,只需要配置好autowire(自动依赖装配)属性,IoC容器会根据这个属性的配置,使用反射自动的查找属性的类型或名字,然后基于属性的类型或名字来自动匹配IoC容器中的Bean,从而自动的完成依赖注入。

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