Spring IOC分析

Posted 2020-11-11 xmz_java

前言

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 　　关于Spring，我想无需做太多的解释了。每个Java程序猿应该都使用过他。Spring的ioc和aop极大的方便了我们的开发，但是Spring又有着不好的一面，为了符合开闭原则，Spring的一个方法可以涉及到好几十个类，从设计上来说，这样的设计易于宽展，职责明确。但从开发角度而言，Spring就像一个迷宫，经常会在里面迷失方向。最近，在git上发现tiny-spring。几千行代码就实现了IOC和AOP，看了下很有借鉴意义，对spring的结构清楚了很多。本文开始对IOC做出分析。

　　对于IOC，我希望从两个问题来讨论

1.什么是IOC容器，它是如何实现的。
2.IOC是如何解决循环依赖的

 1.容器的创建与初始化

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抛开Spring，假如要求我们自己实现一个容器。应该是如下几步

1.定义一个对象储存bean的信息

public class BeanDefinition {
        
    private Object bean;

    private Class beanClass;

    private String beanClassName;
}

2.定义一个Map，map的key就是这个bean的名称，value就是bean的BeanDefination

private Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition>();

3.每次项目启动的时候把这些bean保存到map里面，需要用到的时候通过bean的name来获得bean的BeanDefination

    public Object getBean(String name) {
        return beanDefinitionMap.get(name).getBean();
    }

ioc容器就是上述这个思路。但是干的事情可比上面那3步复杂多了。

举个例子

XML配置

第一步：读取配置

配置的方式有很多种，xml，注解，代码等都能实现。spring选用的xml作为配置文件，所以第一步就需要读取配置文件。将配置文件的配置信息读到内存中。

下面的代码就是将XML的配置信息填充到Beandefnition。此外还要保存住这些beandefination，所以就需要一个map来保存这些。

private void processProperty(Element ele,BeanDefinition beanDefinition) {
        NodeList propertyNode = ele.getElementsByTagName("property");
        for (int i = 0; i < propertyNode.getLength(); i++) {
            Node node = propertyNode.item(i);
            if (node instanceof Element) {
                Element propertyEle = (Element) node;
                String name = propertyEle.getAttribute("name");
                String value = propertyEle.getAttribute("value");
                beanDefinition.getPropertyValues().addPropertyValue(new PropertyValue(name,value));
            }
        }
    }

第二步：生产bean

配置信息都已经读取到了，接下来就可以开始创建bean了。创建bean这个工作我们交给BeanFactory来完成。这个时候的创建bean总共可以分作两步

1.根据类的全限定名反射生成javaBean
2.将从xml中的读取道德配置信息设置到javaBean中

protected Object doCreateBean(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception {
        Object bean = createBeanInstance(beanDefinition);
        applyPropertyValues(bean, beanDefinition);
        return bean;
    }

    protected Object createBeanInstance(BeanDefinition beanDefinition) throws Exception {
        return beanDefinition.getBeanClass().newInstance();
    }

    protected void applyPropertyValues(Object bean, BeanDefinition mbd) throws Exception {
        for (PropertyValue propertyValue : mbd.getPropertyValues().getPropertyValues()) {
            Field declaredField = bean.getClass().getDeclaredField(propertyValue.getName());
            declaredField.setAccessible(true);
            declaredField.set(bean, propertyValue.getValue());
        }
    }

 第三步：

这一步其实就是从map中获取bean，没什么好多的，但值得注意的是，但spring设置成懒加载的时候，这一步就会像第二步一样去创建javaBean。

 

2.循环依赖的解决

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 看以下代码

public class A {
    private B b;

    public B getB() {
        return b;
    }

    public void setB(B b) {
        this.b = b;
    }
}


public class B {
    private A a;

    public A getA() {
        return a;
    }

    public void setA(A a) {
        this.a = a;
    }
}

两个类互相持有对方的引用，A在设置自己属性的时候发现B还没有被实例化，这时候就去要去实例化B，然后b在设置自己属性的时候发现A还没有实例化完成，就去实例化A，这就会导致循环依赖问题。

spring新增BeanReference对象，来表示这个属性是对另一个bean的引用。这个在读取xml的时候初始化，并在初始化bean的时候，进行解析和真实bean的注入。

举个例子，下面两个bean互相持有对方引用

读取xml的时候初始化

String ref = propertyEle.getAttribute("ref");
if (ref == null || ref.length() == 0) {
    throw new IllegalArgumentException("Configuration problem: <property> element for property \'"
          + name + "\' must specify a ref or value");
                    }
     BeanReference beanReference = new BeanReference(ref);
     beanDefinition.getPropertyValues().addPropertyValue(new PropertyValue(name, beanReference));

解析获取bean

protected void applyPropertyValues(Object bean, BeanDefinition mbd) throws Exception {
        for (PropertyValue propertyValue : mbd.getPropertyValues().getPropertyValues()) {
            Field declaredField = bean.getClass().getDeclaredField(propertyValue.getName());
            declaredField.setAccessible(true);
            Object value = propertyValue.getValue();
            if (value instanceof BeanReference) {
                BeanReference beanReference = (BeanReference) value;
                value = getBean(beanReference.getName());
            }
            declaredField.set(bean, value);
        }
    }

 我们再看下getBean的方法

在注入bean的时候，如果bean不存在，则创建bean。创建完成之后，再去注入。这样就解决了循环依赖问题。

 

3.IOC流程简述

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 以上通过两个问题去探索IOC，这样的介绍会有点不够体系化。接下来跟着代码从头到尾运行一遍。

测试代码如下

ClassPathXmlApplicationContext继承ApplicationContext，而ApplicationContext是BeanFactory的子集。相比而言，ApplicationContext对bean的一些操作做了封装 使用起来更加方便 下面的代码是不用ApplicationContext时我们获取bean需要的步骤。对于开发者而言，ApplicationContext无疑更加友好

 

现在点进ClassPathXmlApplicationContext

 这里主要看refresh

现在已经执行完毕了。容器的大致框架已经建立，但这个时候bean还没生成。我们接着看下一行。

getBean的方法点进去

真正获取bean操作的还是beanFactory，这也说明了ApplicationContext是对beanFactory的封装

 再看doCreateBean

 设置属性

 

至此这一行代码已经结束了，容器里面的bean都生成好了。bean也取出来了，下一步执行方法即可。

总结

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本文通过两个问题描述了ioc容器的基本情况，最后又总体介绍了大致的流程。这只是最精简版的ioc容器初始化bean的过程，下一步会把aop也加进来。