老王读Spring IoC-5Spring IoC 小结——控制反转依赖注入

Posted 2021-12-15 老王学源码

@[TOC](Spring IoC 小结)

前言

前面从源码的角度逐步分析了 Spring IoC 的实现原理和技术细节。现在对其特性进行总结。
（总结总是能更好的消化知识，形成体系）

版本约定

Spring 5.3.9 (通过 SpringBoot 2.5.3 间接引入的依赖)

正文

Spring IoC 具有两大功能：

1. 控制反转
2. 依赖注入

控制反转

控制反转： 将 bean 的创建主动权交由 Spring 框架
要实现"控制反转"的功能，Spring 需要扫描出 bean 的定义(即 BeanDefinition)，并将其存放到容器中(即 BeanDefinitionRegistry)。
有了 BeanDefinition 元数据信息，Spring 就可以创建 bean 的实例了，从而实现了控制权的反转。

依赖注入

依赖注入： 通过 @Autowired、@Resource 或者 xml 配置的方式定义 bean 的依赖，然后由 Spring 来注入依赖对象
要实"现依赖注入"的功能，Spring 需要解析出 bean 中的依赖属性(@Autowired、@Resource等标记的属性)，然后通过 Spring "控制反转" 的能力创建依赖 bean 的实例，最后对依赖赋值。

AbstractApplicationContext#refresh()

在分析"控制反转"时，我们得知了 Spring 容器启动的入口是在 AbstractApplicationContext#refresh()。
经过对"控制反转"和"依赖注入"的分析后，我们也了解了实现该功能相应的入口方法，现在对其进行标记，便于我们从更高的角度来观察 Spring IoC 的实现：

// AbstractApplicationContext#refresh()
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException 

    // 1. Prepare this context for refreshing.
    prepareRefresh();

    // 2. Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
    ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

    // 3. Prepare the bean factory for use in this context.
    prepareBeanFactory(beanFactory);

    // 4. Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
    postProcessBeanFactory(beanFactory);

    // 5. Invoke factory processors registered as beans in the context.
    // 执行 BeanFactoryPostProcessor。过程中会触发 BeanDefinition 的扫描注册。
    // 关键类: ConfigurationClassPostProcessor    
    invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

    // 6. Register bean processors that intercept bean creation.
    registerBeanPostProcessors(beanFactory);

    // 7. Initialize message source for this context.
    initMessageSource();

    // 8. Initialize event multicaster for this context.
    initApplicationEventMulticaster();

    // 9. Initialize other special beans in specific context subclasses.
    onRefresh();

    // 10. Check for listener beans and register them.
    registerListeners();

    // 11. Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
    // 初始化所有非懒加载的 bean。(包括 bean 实例的创建和依赖属性填充)
    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

    // 12. Last step: publish corresponding event.
    finishRefresh();

所以，控制反转的前戏BeanDefinition 的扫描注册的入口是在第 5 步 invokeBeanFactoryPostProcessors() 时触发的。
依赖注入的入口是在第 11 步 finishBeanFactoryInitialization() 时触发的，这里会初始化所有非懒加载的 bean，包括 bean 实例的创建和依赖属性的注入。

IoC 的完整过程

我们从上帝视角来看一下 IoC 的整个过程:

void ApplicationContext#refresh()
    // 扫描出所有的 BeanDefinition
    DefaultListableBeanFactory beanFactory = scanBeanDefinitions();
    // 循环所有的 beanDefinitionNames
    for(String beanName: beanFactory.beanDefinitionNames)
        // 触发 bean 的实例化
        getBean(beanName);
    


Object getBean()
    // 创建 bean 的实例
    createBeanInstance(beanName);
    // 填充 bean 的依赖
    // 填充依赖的 bean 时，又会触发依赖 bean 的实例化，即 getBean(依赖beanName)
    populateBean(beanName);

上面使用伪代码的方式展现了整个 IoC 的粗略过程：

1. 扫描出所有的 BeanDefinition，并注册到 BeanDefinitionRegistry 中
2. 循环所有的 beanDefinitionNames，调用 getBean() 触发 bean 的实例化

bean 实例化的过程大体有两步：

1. 创建 bean 的实例(通常是通过默认构造函数来创建)
2. 填充 bean 的依赖(populateBean)
   在填充依赖 bean 时，又会触发依赖 bean 的实例化，也就是通过 getBean() 来进行触发。
   所以，这里会解决 bean 的连续依赖问题 和 循环依赖问题

小结

Spring 容器启动的入口是在 AbstractApplicationContext#refresh()。

• 控制反转
  "BeanDefinition 的扫描注册" 入口是在 refresh() 的第 5 步 invokeBeanFactoryPostProcessors() 时触发的，关键类是 ConfigurationClassPostProcessor。
  bean 实例的创建是在 finishBeanFactoryInitialization() 时，加载 bean 时触发的。

• 依赖注入
  依赖注入的入口是在 refresh() 的第 11 步 finishBeanFactoryInitialization() 时触发的。关键方法是 AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean()。
  populateBean() 方法会填充 bean 的依赖属性。

"控制反转"和"依赖注入"是密不可分的，它们共同组成了 Spring IoC 的核心功能。

整个 IoC 的粗略过程如下：

1. 扫描出所有的 BeanDefinition，并注册到 BeanDefinitionRegistry 中
2. 循环所有的 beanDefinitionNames，调用 getBean() 触发 bean 的实例化

bean 实例化的过程大体有两步：

1. 创建 bean 的实例(通常是通过默认构造函数来创建)
2. 填充 bean 的依赖(populateBean)
   在填充依赖 bean 时，又会触发依赖 bean 的实例化，也就是通过 getBean() 来进行触发。
   所以，这里会解决 bean 的连续依赖问题 和 循环依赖问题

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