从Spring中学到的--读懂继承链

Posted 2022-09-20 小二上酒8

最近看了一些 Spring 源码，发现源码分析的文章很多，而底层思想分析的文章比较少，这个系列文章准备总结一下Spring中给我的启示，包括设计模式思想、SOLID设计原则等，涉及一些编程的基本原则，虽然看似简单，实则“小道理、大学问”。

我尽量遇到的问题谈起，再说解决方案，同时至少举两个例子。

这些方法都是基于我遇到的一些实际代码，掌握了基本思想，就可以举一反三。

让人头晕眼花的跳转

如果你通过某些培训机构的源码课，就会发现他们的老师在讲源码的时候在类之间、方法之间不停地跳，学员一脸懵逼。因为如果不理解老师讲课的思路，或者是稍微走一下神，就会觉得自己跟不上了。

其实，问题就在于需要理解源码的基本流程和继承链的这种单一职责原则。

读懂继承链

面向对象的特点是封装继承和多态，封装体现在私有方法。

在Spring中，常见的模式是顶层为接口，然后是抽象类，最后是各个实现类。

接口负责对外暴露，符合面向接口编程的准则，在更改实现类时，可以减小对于代码的改动，保证了代码依赖于抽象（接口）。.

抽象类一般使用模板模式，实现了逻辑的组装，把子类中的公用逻辑抽取出来，方便子类编写；模板方法一般为固定的执行链，我们读源码时，可以予以关注。比如常见的AbstractApplicationContext::refresh 方法，AbstractBeanFactory::doGetBean方法。由于接口一般只能暴露方法声明，抽象类可以实现一些状态的getter，settter，这样子类访问这些状态数据只需要调用方法即可。

实现类通常有多个，比如todo。有些时候当实现类只有一个或者有一个默认实现类时，常常使用default命名，比如 ​​DefaultListableBeanFactory.​​ 读源码时可以选择地阅读默认实现。

Java 只支持单继承，这种语言层面的规范方便了我们阅读源码，一个方法的实现必然在一条继承链中。

举例1：

Spring中BeanFactory的默认实现是 ​​DefaultListableBeanFactory​​ ， 通过继承图可以看出，有多个抽象类，从上到下分别实现了以下的能力：

SimpleAliasRegistry
DefaultSingletonBeanRegistry
FactoryBeanRegistrySupport
AbstractBeanFactory
AbstractAutowireCapableBeanFactory

同时我们还可以看到，基本上每一个抽象类都对应一个实现的接口：

​​AliasRegistry​​ ← ​​SimpleAliasRegistry​​

​​SingletonBeanRegistry​​ ← ​​DefaultSingletonBeanRegistry​​

​​AbstractBeanFactory​​ ← ​​ConfigurableBeanFactory​​

​​AbstractAutowireCapableBeanFactory​​ ← ​​AutowireCapableBeanFactory​​

注意到 DefaultListableBeanFactory 实现了 ​​ConfigurableListableBeanFactory​​ ,这个接口实现了一些简化配置 beanFactory 的方法，是一个常用的基础设施类（接口）。

实际上，这个设计也是不得已而为之。Java只支持单继承，理想的情况下， ​​DefaultListableBeanFactory​​ 需要继承不同的trait，即单例注册、FactoryBean注册等功能模块，Configurable, Listable, **Capable恰好是这种设计思想的体现。如果最终的DefaultListableBeanFactory写成一个类，一定是巨大的，但是假如我们将BeanFactory不同的特性做拆分的话，就会得到如图所示的看似复杂的接口继承关系。

这种松散的接口继承关系正是我们需要的，举例来说，autowireCapable 和 hierarchical并没有实际上的联系，一个关注属性注入，另一个则关注bean工厂的层级关系（可以有父工厂）。

假设每一个松散的接口都有几个或多个实现，不管其是否是抽象类或者具体实现，我们只有通过多继承或者委托模式组装得到 ​​DefaultListableBeanFactory​​ 。

这就是矛盾的地方，单一的继承链和松散的接口，其结果就是抽象类具有了一些不必要的功能。比如 ​​AbstractAutowireCapableBeanFactory​​ 具有了Configurable、aliasRegistry等能力。这种情况是我们阅读源码是需要注意的。

Spring通过将单继承链分解为6个类，将 ​​DefaultListableBeanFactory​​ 进行了功能拆分，符合开闭原则，每个类也符合单一职责原则的要求。

通过以上分析，打开 ​​DefaultListableBeanFactory​​ 的源码，虽然有2000多行，我们可以清楚地看出类的结构，包括1\\. 继承链相关：不同抽象方法的实现、未在抽象类中实现的接口方法的实现。2. ​​BeanDefinitionRegistry​​ 3. ​​ConfigurableListableBeanFactory​​ 4. ​​Serializable​​

举例2：

类似如上的分析，AnnotationConfigApplicationContext 的继承链如下：

DefaultResourceLoader → AbstractApplicationContext → GenericApplicationContext → AnnotationConfigApplicationContext

每个类实现的功能即其直接实现的接口，有些类通过类名也可以快速得知其实现的功能。不再赘述。

GenericApplicationContext 实现了BeanDefinitionRegistry，直接委托BeanFactory的实现给DefaultListableBeanFactory，子类包括AnnotationConfigApplicationContext 和mvc容器等。

在抽象类AbstractApplicationContext可以看到大家耳熟能详的refresh方法。

ApplicationContext更是重量级，作为应用容器，拥有BeanFactory外的事件广播、国际化、资源读取等能力。

由于ApplicatoinContext是大接口，是不同功能的最终整合，所以我们看到的接口继承关系并不复杂。

举例3：

我们知道MVC模型中具有中央调度器，在SpringMvc中体现为DispatcherServlet，其继承链如图。

了解过servlet的人都知道HttpServlet具有doGet、doPost等方法，子类重新后所有方法都转发到DispatcherServlet中，doService→doDispatch执行了我们熟知的分发模板逻辑：简单来说就是

​​getHandler​​ → ​​getHandlerAdapter​​ → ​​applyPreHandle​​ → ​​**handle**​​ → ​​applyPostHandle​​ → ​​processDispatchResult​​

​​processDispatchResult中包含异常处理，render和afterCompletion​​

我们随便选择一个方法，比如初始化mvc容器，其必在继承链上的某个类中进行实现，通过分析源码可以看出：

​​initWebApplicationContext​​ 在FrameworkServlet中实现。

GenericServlet暴露init方法。

HttpServletBean实现了init方法，在init方法中暴露 ​​initServletBean​​ 方法。

FrameworkServlet实现 ​​initServletBean​​ 方法，其中实现了 ​​initWebApplicationContext​​ 方法。

虽然执行初始化mvc容器方法需要在继承链上来回跳转，但是其实现了单一职责原则，每一个类负责实现了特定的功能，模板类实现了模板流程，实现类实现具体实现。