Spring 源码学习~12容器的拓展功能简介

Posted 2023-01-11 戴泽supp

容器的拓展功能简介

一、简介

ApplicationContext 和 BeanFactory 两者都是用于加载 bean 的，相比之下，ApplicationContext 除了包含 BeanFactory 的所有功能之外，还提供了更多的扩展功能。

那么 ApplicationContext 比 BeanFactory 多出了哪些功能呢？

写法上的不同：

BeanFactory

BeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("spring/app-context.xml"));
TestBean testBean = (TestBean) beanFactory.getBean("testBean");
System.out.println(testBean);

ApplicationContext

ApplicationContext bf = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/app-context.xml");
TestBean testBean1 = (TestBean)bf.getBean("testBean");
System.out.println(testBean1);

下面我们以 ClassPathXmlApplicationContext 为切入点，来对整体功能进行分析。

public ClassPathXmlApplicationContext(String configLocation) throws BeansException 
    this(new String[]configLocation, true, (ApplicationContext)null);


public ClassPathXmlApplicationContext(String... configLocations) throws BeansException 
    this(configLocations, true, (ApplicationContext)null);


public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent) throws BeansException 
    super(parent);
    this.setConfigLocations(configLocations);
    if (refresh) 
        this.refresh();
    

可以看到首先是设置路径，然后解析和功能的实现都在 refresh() 中实现。

二、设置配置路径

ClassPathXmlApplicationContext 支持多个配置文件以数组的形式同时传入：

public void setConfigLocations(@Nullable String... locations) 
    if (locations != null) 
        Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null");
        this.configLocations = new String[locations.length];

        for(int i = 0; i < locations.length; ++i) 
            //解析给定路径
            this.configLocations[i] = this.resolvePath(locations[i]).trim();
        
     else 
        this.configLocations = null;
    

如果数组中包含特殊符号，如$var，那么在 resolvePath 中会搜寻匹配的系统变量进行替换。

三、核心方法 refresh 简介

设置路径之后，便可以根据路径对配置文件进行解析，以及各种功能的实现了，我们来分析 refresh() 函数。

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException 
    synchronized(this.startupShutdownMonitor) 
        StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
        //准备刷新的上下文环境
        this.prepareRefresh();
        //初始化 beanFactory，并进行 XML 文件读取
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
        //对 beanFactory 进行各种功能填充
        this.prepareBeanFactory(beanFactory);

        try 
            //子类覆盖方法做额外处理
            this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
            StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
            
            //激活各种 BeanFactory 处理器
            this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
            
            //注册拦截 Bean 创建时的后置处理器，这里只是注册，真正的调用是在 getBean 的时候
            this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
            beanPostProcess.end();
            //为上下文初始化 Message 源，即不同语言的消息体，国际化处理
            this.initMessageSource();
            
            //初始化应用消息广播器，并放入 “ApplicationEventMulticaster” bean 中
            this.initApplicationEventMulticaster();
            
            //留给子类来初始化其他的 bean
            this.onRefresh();
            
            //在所有注册的 bean 中查找 Listener bean，注册到消息广播器中
            this.registerListeners();
            
            //初始化剩下的单实例（非惰性的）
            this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
            
            //完成刷新过程，通知声明周期处理器 lifecycleProcessor 刷新过程，同时发出
            //ContextRefreshEvent 通知别人
            this.finishRefresh();
         catch (BeansException var10) 
            if (this.logger.isWarnEnabled()) 
                this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var10);
            

            //出异常，销毁所有 bean
            this.destroyBeans();
            //取消刷新
            this.cancelRefresh(var10);
            throw var10;
         finally 
            //重置缓存
            this.resetCommonCaches();
            contextRefresh.end();
        

    

下面概括一下 ClassPathXmlApplicationContext 初始化的步骤：

• 1、初始化前的准备工作。如：对系统属性或环境变量进行准备及验证
• 2、初始化 BeanFactory，并进行 XML 文件读取。
• 3、对 BeanFactory 进行各种功能填充。
  • @Qualifier 和 @Autowired 正是在这一步骤中增加的支持。
• 4、子类覆盖方法做额外处理。
  • Spring 中随处可见到一些可拓展的空函数，如 postProcessBeanFactory 函数可以方便程序员在业务上做进一步的拓展。
• 5、激活各种 BeanFactory 处理器。
• 6、注册拦截 bean 创建的 bean 处理器，这里只是注册，真正的调用是在 getBean 的时候
• 7、为上下文初始化 Message 源，即不同语言的消息体，国际化处理
• 8、初始化应用消息广播器，并放入 “ApplicationEventMulticaster” bean 中
• 9、留给子类来初始化其他的 bean
• 10、在所有注册的 bean 中查找 Listener bean，注册到消息广播器中
• 11、初始化剩下的单实例（非惰性的）
• 12、完成刷新过程，通知声明周期处理器 lifecycleProcessor 刷新过程，同时发出 ContextRefreshEvent 通知别人

接下来具体分析下每个步骤的具体功能。

四、环境准备

prepareRefresh 函数主要是做些准备工作，例如对系统属性及环境变量的初始化及验证。

protected void prepareRefresh() 
    this.startupDate = System.currentTimeMillis();
    this.closed.set(false);
    this.active.set(true);
    if (this.logger.isDebugEnabled()) 
        if (this.logger.isTraceEnabled()) 
            this.logger.trace("Refreshing " + this);
         else 
            this.logger.debug("Refreshing " + this.getDisplayName());
        
    

    //留给子类覆盖
    this.initPropertySources();
    //验证需要的属性文件是否已经放入到环境中
    this.getEnvironment().validateRequiredProperties();
    if (this.earlyApplicationListeners == null) 
        this.earlyApplicationListeners = new LinkedHashSet(this.applicationListeners);
     else 
        this.applicationListeners.clear();
        this.applicationListeners.addAll(this.earlyApplicationListeners);
    

    this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet();

咋一看这个步骤好像没什么作用，因为 initPropertySources() 是空函数，this.getEnvironment().validateRequiredProperties() 也因为没有验证的属性而没有做任何处理。但是如果这个函数用好了，作用还是很大的，我们需要来探讨下怎么使用它？首先我们研究下这个函数里面各个步骤的作用。

• 1、initPropertySources 符合开放式结构设计，给用户最大扩展 Spring 的能力。用户可以根据自身的需要重写 initPropertySources 方法，并在方法中进行个性化的属性处理及设置。
• 2、validateRequiredProperties 是对属性进行验证。

我们举例说明 validateRequiredProperties 的验证功能。

**场景描述：**工程运行过程中用到的某个设置（例如 VAR）是从系统环境变量中取得的，而如果用户没有在系统环境变量中配置这个参数，那么工程不会工作。这样的场景下，我们可以自定义类：

package com.luo.spring.guides.helloworld.applicationcontext.validate.required;

import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * @author : archer
 * @date : Created in 2022/11/29 16:03
 * @description :
 */
public class MyClassPathXmlApplicationContext extends ClassPathXmlApplicationContext 

    public MyClassPathXmlApplicationContext(String... configLocations)
        super(configLocations);
    

    @Override
    protected void initPropertySources() 
        //添加验证要求
        getEnvironment().setRequiredProperties("VAR");
    

测试

package com.luo.spring.guides.helloworld.applicationcontext.validate.required;

import com.luo.spring.guides.helloworld.common.TestBean;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * @author : archer
 * @date : Created in 2022/11/29 16:07
 * @description :
 */
public class Main 

    public static void main(String[] args) 
        ApplicationContext bf = new MyClassPathXmlApplicationContext("spring/app-context.xml");
        TestBean testBean1 = (TestBean)bf.getBean("testBean");
        System.out.println(testBean1);
    


//输出 Exception in thread "main" org.springframework.core.env.MissingRequiredPropertiesException: The following properties were declared as required but could not be resolved: [VAR]

五、加载 BeanFactory

obtainFreshBeanFactory 是实现 BeanFactory 的地方，经过此函数后，ApplicationContext 就包含了 BeanFactory 的全部功能了。

protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() 
    //初始化 BeanFactory ，并进行 XML 文件读取，并将得到的 BeanFactory 记录到当前实体的属性中
    this.refreshBeanFactory();
    // 返回 BeanFactory
    return this.getBeanFactory();


protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException 
    if (this.hasBeanFactory()) 
        this.destroyBeans();
        this.closeBeanFactory();
    

    try 
        //创建 DefaultListableBeanFactory
        DefaultListableBeanFactory beanFactory = this.createBeanFactory();
        
        //为了序列化指定 id，如果需要的话，让 BeanFactory 从 id 反序列化到 BeanFactory 对象
        beanFactory.setSerializationId(this.getId());
        
        //定制 BeanFactory，设置相关属性，包括是否允许覆盖同名称的不同定义的对象、循环依赖
        this.customizeBeanFactory(beanFactory);
        //初始化 DocumentReader,并进行 XML 文件读取及解析
        this.loadBeanDefinitions(beanFactory);
        this.beanFactory = beanFactory;
     catch (IOException var2) 
        throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + this.getDisplayName(), var2);
    

我们详细分析上面每个步骤。

• 1、创建 DefaultListableBeanFactory。
  • 之前使用的 XmlBeanFactory 继承自 DefaultListableBeanFactory，并提供了 XmlBeanDefinitionReader 类型的 reader 属性，所以 DefaultListableBeanFactory 是基础，这里就首先实例化。
• 2、指定序列化 ID
• 3、定制 BeanFactory。
• 4、加载 BeanDefinition。
• 5、使用全局变量记录 BeanFactory 类实例。

1、定制 BeanFactory

protected void customizeBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory) 
    //如果属性 allowBeanDefinitionOverriding 不为 null，设置给 beanFactory 对象相应属性，
    //此属性含义：是否允许覆盖同名称的不同定义的对象
    if (this.allowBeanDefinitionOverriding != null) 
        beanFactory.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
    
    
    //如果属性 allowCircularReferences 不为 null，设置给 beanFactory 对象相应属性，
    //此属性含义：是否允许 bean 之间存在循环依赖
    if (this.allowCircularReferences != null) 
        beanFactory.setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);
    

想要实现相应的设置，可以自己在实现的子类中使用方法覆盖：

package com.luo.spring.guides.helloworld.applicationcontext.validate.required;

import org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * @author : archer
 * @date : Created in 2022/11/29 16:03
 * @description :
 */
public class MyClassPathXmlApplicationContext extends ClassPathXmlApplicationContext 

    public MyClassPathXmlApplicationContext(String... configLocations)
        super(configLocations);
    

    @Override
    protected void initPropertySources() 
        //添加验证要求
        getEnvironment().setRequiredProperties("VAR");
    

    @Override
    protected void customizeBeanFactory(DefaultListableBeanFactory beanFactory) 
        super.setAllowBeanDefinitionOverriding(false);
        super.setAllowCircularReferences(false);
        super.customizeBeanFactory(beanFactory);
    

2、加载 BeanDefinition

@Override
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException 
    // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
    //为指定 BeanFactory 创建 XmlBeanDefinitionReader
    XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

    // Configure the bean definition reader with this context's
    // resource loading environment.
    //对 beanDefinitionReader 进行环境变量的设置
    beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
    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.
    //对 BeanDefinitionReader 进行设置，可以被子类覆盖
    initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
    loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);

在初始化 DefaultListableBeanFactory 和 XmlBeanDefinitionReader 后，就可以进行配置文件的读取了。

protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException 
    Resource[] configResources = getConfigResources();
    if (configResources != null) 
        reader.loadBeanDefinitions(configResources);
    
    String[] configLocations = getConfigLocations();
    if (configLocations != null) 
        reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
    

到 XmlBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions 这一步，就到之前我们分析 XmlBeanFactory 解析配置文件的步骤了，这里不再赘述。

六、功能扩展

进入 prepareBeanFactory 前，Spring 已经完成了对配置的解析，而 ApplicationContext 在功能上的扩展也由此展开。

protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) 
    // Tell the internal bean factory to use the context's class loader etc.
    //设置 beanFactory 的 classLoader 为当前 context 的classLoader
    beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());
    if (!shouldIgnoreSpel) 
        //设置 beanFactory 的表达式语言处理器，Spring 3 增加了表达式语言的支持
        beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
    
    //为 beanFactory 增加一个默认的 PropertyEditor，这个主要是对 bean 的属性等设置管理的一个工具
    beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));

    // Configure the bean factory with context callbacks.
    //增加 BeanPostProcessor
    beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
    
    //设置几个忽略自动装配的接口
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
    beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationStartupAware.class);

    // BeanFactory interface not registered as resolvable type in a plain factory.
    // MessageSource registered (and found for autowiring) as a bean.
    //设置几个自动装配的特殊规则
    beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
    beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
    beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
    beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);

    // Register early post-processor for detecting inner beans as ApplicationListeners.
    //将用于检测内部 bean 的早期后处理器注册为 ApplicationListeners。
    beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));

    // Detect a LoadTimeWeaver and prepare for weaving, if found.
    //检测 LoadTimeWeaver 和 增加对 AspectJ 的支持
    if (!NativeDetector.inNativeImage() && beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) 
        beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFac
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