Spring IoC Container 原理解析

Posted 2021-10-17 RoyTian

SpringSpring IOC原理及源码解析之scope=requestsession

一、容器

1. 容器

    抛出一个议点：BeanFactory是IOC容器，而ApplicationContex则是Spring容器。

    什么是容器？Collection和Container这两个单词都有存放什么东西的意思，但是放在程序猿的世界，却注定是千差万别。Collection，集合，存放obj instanceof Class为true的一类对象，重点在于存放；Container，容器，可以存放各种各样的obj，但不仅仅是存放，他被称为容器，更重要的是他能管理存放对象的生命周期和依赖。

    容器：用于存放对象，并能对存放对象进行生命周期管理和依赖管理。

2. Spring IOC容器是BeanFactory

    Spring IOC容器是BeanFactory，也正是基于【容器】的论点。

    在逻辑和源码分析之前，先做一些铺垫。对于使用Spring的程序猿来说，常用是ApplicationContext接口及其实现子类，ClasPathXmlApplicationContext、FilesystemXmlApplicationContext、XmlWebApplicationContext和AnnotationConfigWebApplicationContext，对于这四个类来说，他们都有一个共同的抽象父类AbstractRefreshableApplicationContext，而正是在该抽象父类中完成对BeanFactory的装饰。

 

public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext { private Boolean allowBeanDefinitionOverriding; private Boolean allowCircularReferences; /** Bean factory for this context */ private DefaultListableBeanFactory beanFactory;

    所有通过ApplicationContext接入使用Spring服务的，都是使用该bean工厂，而且最重要的是这个bean工厂实现了所有BeanFactory的接口、抽象类，拥有完整的Spring IOC逻辑。

 

 

二、Spring IOC逻辑

 

• BeanFactory在Spring容器初始化的时候创建，默认创建的是DefaultListableBeanFactory对象；
• Bean的配置信息在Spring容器初始化的时候被加载，并被解析成BeanDefinition存放在DefaultListableBeanFactory的ConcurrentHashMap中，此时无论是单例、非单例Bean都没有被创建；
• BeanFactory：直接通过BeanFactory来接入使用Spring，无论是单例、非单例的Bean都不会在Spring初始化的时候被创建，而是在第一次getBean的是时候才被创建，此时单例bean会被缓存，而非单例的bean不会被缓存；
• ApplicationContext：直接通过ApplicationContext来介入使用Spring，单例并且非lazy-init的Bean在Spring初始化的时候被创建并缓存，非单例、lazy-init的Bean在第一次getBean的时候被创建（Spring容器初始化的refresh方法中，finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)方法完成）；
• 所有Bean的依赖注入在getBean逻辑中完成，当然是在getBean实例化对象之后；
• 对于web环境下scope为request、session、globalsession的Bean来说，通过RequestContextListener侦听器侦听Request的建立和销毁，从而进行Bean生命周期的管理，具体是RequestContextHolder中通过ThreadLocal将ServletRequestAttributes与当前线程绑定，ServletRequestAttributes构造方法传入HttpServletRequest进行绑定，所有Bean第一次获取的时候会被缓存到ServletRequestAttributes中（因为传入了request，实际上最终存入了request的map容器中），之后直接从ServletRequestAttributes中获取不再进行创建；

    

三、源码分析

1. BeanFactory的创建

    第一节已经说过ApplicationContext常用的的四个子类都有一个公共的抽象父类AbstractRefreshableApplicationContext，在该类中对BeanFactory进行装饰，一个更重要的点是AbstractRefreshableApplicationContext的父类是AbstractApplicationContext，其refresh方法定义了整个Spring容器启动的过程。

    也就是说，无论你采用哪一种ApplicationContext接入Spring容器，最终都会进入AbstractApplicationContext的refresh方法，完成Spring的启动。

 

    源码分析是基于Spring IOC中提出的五点逻辑，发现一篇写的很全面的文章，因此决定不再写了，贴出来共享。

    《Spring：源码解读Spring IOC原理》

    作为连接文章中未提及的web部分，本文予以补充，进行原理和源码的分析。

 

2. web Scope（request、session、globalsession）

    如上文继承关系所述内容，无论是哪一种ApplicationContext，最终都是通过AbstractBeanFactory.getBean(String)来获取Bean，节选部分代码。

 

    @Override
    public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
        RequestAttributes attributes = RequestContextHolder.currentRequestAttributes();
        Object scopedObject = attributes.getAttribute(name, getScope());
        if (scopedObject == null) {
            scopedObject = objectFactory.getObject();
            attributes.setAttribute(name, scopedObject, getScope());
        }
        return scopedObject;
    }

 

// 从BeanDefinition中获取scope配置内容 String scopeName = mbd.getScope();

// this.scopes是一个Map<String, Scope>，用于存放Scope对象实例

// 这里如果是request则获取到RequestScope

// 如果是Session则获取到SessionScope final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);

if (scope == null){throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope ‘" + scopeName + "‘");}try {// 这里是重点// 通过Scope.get(String, ObjectFactory)接入到Spring IOC容器中 Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory<Object>() { @Override public Object getObject() throws BeansException { beforePrototypeCreation(beanName); try { return createBean(beanName, mbd, args); } finally { afterPrototypeCreation(beanName); } } }); bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd); } catch (IllegalStateException ex) { throw new BeanCreationException(beanName, "Scope ‘" + scopeName + "‘ is not active for the current thread; " + "consider defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton", ex); }

 

    关于Scope的类结构如下图所示。

    AbstractRequestAttributeScope定义了get(beanName, ObjectFactory)方法，通过该方法接入Spring IOC容器，源码如下所示。

 

public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) { // 这里很重要 // RequestContextHolder中通过ThreadLocal将RequestAttributes实例和当前线程绑定 // RequestAttributes在构造的时候需要传入HttpServletRequest，稍后会有源码分析和总结 RequestAttributes attributes = RequestContextHolder.currentRequestAttributes(); // 从当前线程绑定的RequestAttributes中获取对象（实际上是从HttpServletRequest的Map） // 如果已经实例化过了，则不再实例化 // 否则进入Spring IOC过程获取对象 Object scopedObject = attributes.getAttribute(name, getScope()); if (scopedObject == null) { scopedObject = objectFactory.getObject() attributes.setAttribute(name, scopedObject, getScope()); } return scopedObject; }

 

    现在存在的疑问是RequestAttributes、RequestContextHolder是个什么鬼？从哪里来？

    要想使用Spring web scope，在web.xml中要配置一个侦听器RequestContextListener，所有谜题的答案都在这里。

public class RequestContextListener implements ServletRequestListener {

    private static final String REQUEST_ATTRIBUTES_ATTRIBUTE =
            RequestContextListener.class.getName() + ".REQUEST_ATTRIBUTES";


    @Override
    public void requestInitialized(ServletRequestEvent requestEvent) {
        if (!(requestEvent.getServletRequest() instanceof HttpServletRequest)) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "Request is not an HttpServletRequest: " + requestEvent.getServletRequest());
        }
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) requestEvent.getServletRequest();
        ServletRequestAttributes attributes = new ServletRequestAttributes(request);
        request.setAttribute(REQUEST_ATTRIBUTES_ATTRIBUTE, attributes);
        LocaleContextHolder.setLocale(request.getLocale());
        RequestContextHolder.setRequestAttributes(attributes);
    }

    @Override
    public void requestDestroyed(ServletRequestEvent requestEvent) {
        ServletRequestAttributes attributes = null;
        Object reqAttr = requestEvent.getServletRequest().getAttribute(REQUEST_ATTRIBUTES_ATTRIBUTE);
        if (reqAttr instanceof ServletRequestAttributes) {
            attributes = (ServletRequestAttributes) reqAttr;
        }
        RequestAttributes threadAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        if (threadAttributes != null) {
            // We‘re assumably within the original request thread...
            LocaleContextHolder.resetLocaleContext();
            RequestContextHolder.resetRequestAttributes();
            if (attributes == null && threadAttributes instanceof ServletRequestAttributes) {
                attributes = (ServletRequestAttributes) threadAttributes;
            }
        }
        if (attributes != null) {
            attributes.requestCompleted();
        }
    }

}

这句代码RequestContextHolder.setRequestAttributes(attributes)是将Spring web scope与Spring IOC结合的关键。

public abstract class RequestContextHolder {

// 将ServletRequestAttributes与当前线程绑定

private static final ThreadLocal<RequestAttributes> requestAttributesHolder = new NamedThreadLocal<RequestAttributes>("Request attributes");

private static final ThreadLocal<RequestAttributes> inheritableRequestAttributesHolder = new NamedInheritableThreadLocal<RequestAttributes>("Request context");

// 1 第一步 public static void setRequestAttributes(RequestAttributes attributes) { setRequestAttributes(attributes, false); }

// 2 第二步，inheritable=false public static void setRequestAttributes(RequestAttributes attributes, boolean inheritable)

{ if (attributes == null) { resetRequestAttributes(); }

   else {

           if (inheritable) { inheritableRequestAttributesHolder.set(attributes); requestAttributesHolder.remove(); }

          else {

// 3 第三步，将ServletRequestAttributes与当前线程绑定 requestAttributesHolder.set(attributes); inheritableRequestAttributesHolder.remove(); } } } //其他源码，略 }

   至此，整个过程结束。session的过程几乎和request一致，只是生命周期不一样，多了一把锁。总结一下上述源码分析的内容。

    总结：Spring Bean所有scope定义为request、session、globalsession的Bean都不会主动初始化，当第一次通过Spring IOC来getBean的时候才会实例化并进行依赖注入，但是在实例化的时候需要借助于RequestContextHolder（ThreadLocal模式）来将Bean与当前线程中的HttpServletRequest来进行绑定，并在scope的生命周期中缓存在相应的域对象中（request或session）。

    最后补充一点，ServletRequestAttributes的getAttribute和setAttribute。在getBean的时候，会先从ServletRequestAttributes.getAttribute中获取Bean，如果获取到则返回，否则进行IOC实例化，并调用ServletRequestAttributes.setArrtibute进行缓存，实际上在setAttribute方法中是调用request.setAttribute来完成。

public class ServletRequestAttributes extends AbstractRequestAttributes {

public static final String DESTRUCTION_CALLBACK_NAME_PREFIX = ServletRequestAttributes.class.getName() + ".DESTRUCTION_CALLBACK.";

private final HttpServletRequest request; private HttpServletResponse response;

private volatile HttpSession session;

private final Map<String, Object> sessionAttributesToupdate = new ConcurrentHashMap<String, Object>(1);

// 1 ServletRequestAttributes对象的创建，必须要一个HttpServletRequest实例

public ServletRequestAttributes(HttpServletRequest request) {

Assert.notNull(request, "Request must not be null"); this.request = request; }

public ServletRequestAttributes(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) { this(request); this.response = response; }

// 转调request.getAttribute或session.getAttribute

public Object getAttribute(String name, int scope) { if (scope == SCOPE_REQUEST) { if (!isRequestActive()) { throw new IllegalStateException( "Cannot ask for request attribute - request is not active anymore!"); } return this.request.getAttribute(name); } else { HttpSession session = getSession(false); if (session != null) { try { Object value =session.getAttribute(name); if (value != null) { this.sessionAttributesToUpdate.put(name, value); } return value; } catch (IllegalStateException ex) { // Session invalidated - shouldn‘t usually happen. } } return null; } }

// 转调reqeust.setAttribute或session。setAttribute public void setAttribute(String name, Object value, int scope) { if (scope == SCOPE_REQUEST) { if (!isRequestActive()) { throw new IllegalStateException( "Cannot set request attribute - request is not active anymore!"); } this.request.setAttribute(name, value); } else { HttpSession session = getSession(true); this.sessionAttributesToUpdate.remove(name); session.setAttribute(name, value); } }