Spring源码分析之IOC容器

Posted 2020-10-01 每天进步一点点，好记性不如烂笔头

　　Spring作为当今风靡世界的Web领域的第一框架，作为一名Java开发程序员是一定要掌握的，除了需要掌握基本的使用之外，更需要掌握其实现原理，因为我们往往在开发的过程中，会出现各种各样的异常问题。而且这样的问题去百度有时候往往也找不到特别有效的解决方法，因为问题的原因非常多而百度的又不准确，这个时候怎么办呢？在熟练掌握Spring代码的情况下，我们可以根据提示的异常信息，去跟到源代码的地方，可以准确的定位到异常的所在，这就犹如debug调试自己的业务逻辑一样轻松了，所以Spring的源代码非常值得一读。还有另外一个好处就是，Spring的构建非常的复杂，但同时它的设计也是非常的灵性的，不仅对我们自身的软件设计能力会有很大的提高，感受到软件设计的魅力所在。其实我本来是想等我把Spring的代码完全读透之后再写下这些博文，但是感觉写博客就相当于对自己的一个总结，可能边分析边学下来比较好，下面，就让我来一点一点分析Spring的源码。

　　Spring家族的构成非常的庞大，网上有很多图，我也随手拎了一张过来，如下图所示：

 

　　通过这张图，我们可以看到处于最下面的是Beans、Core、Context和SpEl四个模块，SpEl是Spring的一个表达式，并没有那么重要，所以我们暂时就不去分析这个了。重点讲一讲其他的三个模块。我借用淘宝大神许令波在《深入分析Web技术内幕》一书中的比喻，Beans相当于Java的对象，而Java对象封装了数据，一个IOC容器中往往会有很多的Bean，我们在这里可以将Bean比喻成演员。Context就相当于容器，给演员，也就是Bean提供了一个舞台，那么最后演员有了，舞台也有了，每个演员不可能只会自己演自己的，也不可能没有道具和服装，所以这个时候Core组件排上用场了，按照这么说的话，Core组件可以维护每个Bean之间的关系，也就相当于这些演员在舞台上要演出的“道具”和“服装”等等。如果这个比喻你还不能理解的话，可以再打一个比喻。三国演义中，每个主公都有自己的武将，可以把武将就看作一个Bean，主公作为一城之主，当敌人来犯的时候必须调配武将，给他们分配兵马，而且打仗的时候需要各个武将之间的配合方能取胜，这个时候我们就可以把主公当作一个容器，主公分发的兵马，粮草器械等等是Core组件，这个用来维持每个武将之间的关系。这三者之间的关系大概就是这样了，只要理解了其实很多情景都可以用IOC来解释了。今天我们就主要说说IIOC三大组件之一的Bean组件。

　　首先我们要知道Bean组件是怎么设计的，有哪些类和接口定义了这些功能，画出UML图来表示这些结构和组成。Bean组件位于Spring的org.springframework.beans包下面，如图所示：

这个包其实解决了三件事情：Bean的定义、Bean的创建和Bean的解析。而我们在使用Spring框架的时候要做的就是完成Bean的创建，也就是编写配置文件。Spring的Bean组件的实现完全上是一个工厂模式，位于最顶层的是一个名叫BeanFactory的接口，IOC功能的Bean组件的类结构如下图所示：

最终的实现类是DefaultListableBeanFactory，它实现了所有的接口和类。最顶层的类是BeanFactory，从字面的意思可以理解为bean工厂，是bean组成的最基本的类。它有三个子接口：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory和AutowireCapableBeanFactory三个接口。这三个接口的功能肯定是不一样的，分别将代码贴出来。

ListableBeanFactory：这个接口的Bean工厂表示里面的bean元素是可列表的

 1 package org.springframework.beans.factory;
 2 
 3 import java.lang.annotation.Annotation;
 4 import java.util.Map;
 5 
 6 import org.springframework.beans.BeansException;
 7 
 8 public interface ListableBeanFactory extends BeanFactory {
 9       
10       boolean containsBeanDefinition(String beanName);
11 　　　　
12       int getBeanDefinitionCount();
13       
14       String[] getBeanDefinitionNames();
15   　　 
16       String[] getBeanNamesForType(Class<?> type);
17 　　　　
18       String[] getBeanNamesForType(Class<?> type, boolean includeNonSingletons, boolean allowEagerInit);
19 
20       <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type) throws BeansException;
21 
22       <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type, boolean includeNonSingletons, boolean allowEagerInit)
23             throws BeansException;
24 
25       Map<String, Object> getBeansWithAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationType)
26             throws BeansException;
27 
28       <A extends Annotation> A findAnnotationOnBean(String beanName, Class<A> annotationType);
29 }   

HierarchicalBeanFactory：这个接口的Bean表示这些Bean是有继承关系的。

 1 package org.springframework.beans.factory;
 2 
 3 
 4 public interface HierarchicalBeanFactory extends BeanFactory {
 5     
 6     
 7     BeanFactory getParentBeanFactory();
 8 
 9     boolean containsLocalBean(String name);
10 
11 }

AutowireCapableBeanFactory：表示Bean是可以自动装配的。

 1 package org.springframework.beans.factory.config;
 2 
 3 import java.util.Set;
 4 
 5 import org.springframework.beans.BeansException;
 6 import org.springframework.beans.TypeConverter;
 7 import org.springframework.beans.factory.BeanFactory;
 8 
 9 public interface AutowireCapableBeanFactory extends BeanFactory {
10 
11     int AUTOWIRE_NO = 0;
12 
13     int AUTOWIRE_BY_NAME = 1;
14 
15     int AUTOWIRE_BY_TYPE = 2;
16 
17     int AUTOWIRE_CONSTRUCTOR = 3;
18 
19     @Deprecated
20     int AUTOWIRE_AUTODETECT = 4;
21 
22 
23     //-------------------------------------------------------------------------
24     // Typical methods for creating and populating external bean instances
25     //-------------------------------------------------------------------------
26 
27     <T> T createBean(Class<T> beanClass) throws BeansException;
28 
29     void autowireBean(Object existingBean) throws BeansException;
30 
31     Object configureBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;
32 
33     Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName) throws BeansException;
34 
35 
36     //-------------------------------------------------------------------------
37     // Specialized methods for fine-grained control over the bean lifecycle
38     //-------------------------------------------------------------------------
39 
40     Object createBean(Class beanClass, int autowireMode, boolean dependencyCheck) throws BeansException;
41 
42     Object autowire(Class beanClass, int autowireMode, boolean dependencyCheck) throws BeansException;
43 
44     void autowireBeanProperties(Object existingBean, int autowireMode, boolean dependencyCheck)
45             throws BeansException;
46 
47     void applyBeanPropertyValues(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;
48 
49     Object initializeBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;
50 
51     Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
52             throws BeansException;
53 
54     Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
55             throws BeansException;
56 
57     Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName,
58             Set<String> autowiredBeanNames, TypeConverter typeConverter) throws BeansException;
59 
60 }

这四个接口共同定义了Bena的集合，Bean之间的关系和Bean的行为。

 

Bean的定义

Bean的定义主要由BeanDefinition描述，类的结构图如下：

Bean的解析

Bean解析的过程非常的复杂，功能被分得很细，因为这里需要被扩展的地方很多，必须保证有足够的灵活性，以应对可能的变化。Bean的解析主要就是对Spring配置文件的解析，这个解析过程如图所示：

以上就包括了Spring IOC中的Bean组件的一些基本的定义和类的结构，请大家参考。