我的自定义Spring框架 | Spring IoC相关接口分析

Posted 2021-12-09 李阿昀

在本讲，我们来对Spring IoC功能相关的接口逐一进行分析，分析这些接口的原因就是为了我们自己定义Spring IoC功能提前做好准备。

Spring IoC相关接口分析

BeanFactory接口解析

对于BeanFactory接口，我之前只是稍微提到过，并且将就着用了一下它。这里，我将会对BeanFactory接口进行一个具体讲解。

Spring中bean的创建是典型的工厂模式，这一系列的bean工厂，即IoC容器，为开发者管理对象之间的依赖关系提供了很多便利和基础服务，在Spring中有许多IoC容器的实现可供用户选择，其相互关系如下图所示。

这里说到了Spring中bean的创建是典型的工厂模式，那么你知道到底是哪种工厂模式吗？其实，这里面用的是简单工厂+配置文件的形式，相信大家都知道简单工厂+配置文件会大大降低对象和对象之间的耦合。

上面还说到了在Spring中有许多IoC容器的实现可供用户选择，这句话怎么理解呢？我们在创建IoC容器时，创建的肯定是BeanFactory接口的子实现类对象，那么我们就要想了，到底有哪些子实现类可供咱选择呢？嘿嘿！这不用你操心，因为Spring提供了很多该接口的子实现类供我们去选择。

从以上类图中可以看到，BeanFactory作为最顶层的一个接口，定义了IoC容器的基本功能规范，而且BeanFactory有三个重要的子接口，分别是ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory和AutowireCapableBeanFactory。但是从类图中我们可以发现最终的默认实现类是DefaultListableBeanFactory，它实现了所有的接口，这就意味着如果我们想要用的话，那么直接用该子实现类就行了！

看完上面这段话，有两点需要引起我们的注意，一是BeanFactory作为最顶层的一个接口，定义了IoC容器的基本功能规范，那么到底它定义了哪些最基本的功能规范呢？其实，大家想一想就知道了，工厂本身就是用来生产对象的，那么在Spring里面，bean工厂生产的就是bean对象了，所以BeanFactory里面肯定是要提供获取bean对象的方法的，这个我后面就会详细地讲到；二是BeanFactory属于延时加载，也就是说对于bean对象Spring进行了一个延时加载。

问题来了，为何要定义这么多层次的接口呢？定义的少一点，整个架构看起来不就更加简单吗？原因如下：

每个接口都有它的使用场合，主要是为了区分在Spring内部操作过程中对象的传递和转化，对对象的数据访问所做的限制。例如，

• ListableBeanFactory接口：表示bean可列表化。什么意思啊？我给大家解释解释，它说的是该接口可以通过列表的方式对bean对象进行一个存储。
• HierarchicalBeanFactory接口：表示bean是有继承关系的，也就是每个bean可能有父bean。
• AutowireCapableBeanFactory接口：定义bean的自动装配规则。依赖注入就属于自动装配规则里面的。

以上这三个接口共同定义了bean的集合、bean之间的关系及bean的行为。不过，最基本的IoC容器接口还是BeanFactory，下面我们就来看一下它的源码，看它里面到底定义了哪些最基本的功能规范。

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package org.springframework.beans.factory;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.core.ResolvableType;
import org.springframework.lang.Nullable;

public interface BeanFactory {
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    // 根据bean的名称获取IoC容器中的bean对象
    Object getBean(String var1) throws BeansException;

    // 根据bean的名称获取IoC容器中的bean对象，并指定获取到的bean对象的类型，这样我们使用时就不需要进行类型强转了
    <T> T getBean(String var1, Class<T> var2) throws BeansException;

    Object getBean(String var1, Object... var2) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1, Object... var2) throws BeansException;

    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> var1);

    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(ResolvableType var1);

    // 判断容器中是否包含指定名称的bean对象
    boolean containsBean(String var1);

    // 根据bean的名称判断是否是单例
    boolean isSingleton(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isPrototype(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, ResolvableType var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, Class<?> var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    @Nullable
    Class<?> getType(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    @Nullable
    Class<?> getType(String var1, boolean var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    String[] getAliases(String var1);
}

看到那一系列的getBean方法没，它们都是用来获取bean对象的，当然了，BeanFactory接口里面还定义了一些其他的基本功能规范，这里我就不再细说了。

在BeanFactory里只对IoC容器的基本行为做了定义，根本不关心你的bean是如何定义及怎样加载的。正如我们只关心能从工厂里得到什么产品，而不关心工厂是怎么生产这些产品的一样。当然，bean的定义以及加载是要交由给BeanFactory接口的子实现类去做的。

BeanFactory有一个很重要的子接口，就是ApplicationContext接口，该接口主要是来规范容器中的bean对象是非延时加载的，即在创建容器对象的时候就对bean对象进行初始化，并存储到一个容器中。大家不妨来看一下下面这张图。

可以看到最顶层就是BeanFactory接口，它下面有一个子接口叫ApplicationContext，而该子接口下面又有三个比较重要的子实现类，还记得上面我说过在Spring中有许多IoC容器的实现可供用户选择吗？这仨子实现类就是。如果要想知道工厂是如何产生对象的，那么我们就需要查看具体的IoC容器实现了，Spring提供了许多IoC容器实现，比如：

1. FileSystemXmlApplicationContext：根据系统路径加载XML配置文件，并创建IoC容器对象。
2. ClassPathXmlApplicationContext：根据类路径加载XML配置文件，并创建IoC容器对象。
3. AnnotationConfigApplicationContext：加载注解类配置，并创建IoC容器。

注意了，我们在后面自己去定义Spring IoC功能时，我们只针对ClassPathXmlApplicationContext类来实现，也就是只关注类路径下XML配置文件的解析与对应IoC容器的创建。

关于BeanFactory接口的分析，我们就分析至此。

BeanDefinition接口解析

Spring IoC容器管理的是我们定义的各种bean对象及其相互关系，而bean对象在Spring实现中是以BeanDefinition来描述的。

来看一下下面配置文件中的bean配置，如果你用过Spring或者Spring MVC框架的话，那么相信你对这段配置肯定不会陌生，注意了，在<bean>标签内我们还可以设置很多属性，例如scope、init-method、destory-method等，只是在这里我们并没有全部列举出来。

<bean id="userDao" class="com.meimeixia.dao.impl.UserDaoImpl"></bean>

现在对于Spring来说的话，它就得解析这个<bean>标签了，解析时，必然就要把该<bean>标签对应的属性的值进行一个封装，那Spring会封装成什么样的一个对象呢？会封装成BeanDefinition对象，又由于BeanDefinition是一个接口，所以最终Spring会封装成一个该接口的子实现类对象。

接下来，我们就来看看BeanDefinition接口的继承体系，如下图所示。

可以看到，BeanDefinition确实是一个接口，而且它下面有一个具体的子实现类，即RootBeanDefinition。

BeanDefinitionReader接口解析

刚才我们讲解完了BeanDefinition接口，知道了该接口的作用就是对XML配置文件里面<bean>标签相关的属性进行封装。那么接下来我们就来思考一个问题，就是XML配置文件到底是由谁来解析的呢？既然提到解析了，那么我们就要来看一看BeanDefinitionReader接口了。

bean的解析过程非常复杂，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，这个解析过程主要通过BeanDefinitionReader来完成。下面我们就来看看Spring中BeanDefinitionReader的类结构图，如下图所示。

当然了，你也可以回到IDEA里面去查看一下BeanDefinitionReader接口的继承体系，如下图所示。

可以看到，BeanDefinitionReader接口有三个子实现类，这里我只讲一下上面红框框住的两个子实现类。

• PropertiesBeanDefinitionReader：主要解析properties格式的配置文件。但是，在实际开发中，你会发现很少会用到properties格式的配置文件，用的更多的是XML格式的配置文件。
• XmlBeanDefinitionReader：主要解析XML格式的配置文件。

BeanDefinitionReader既然是一个接口的话，那么它里面定义的便是最基本的功能规范，这些规范针对不同的子实现类会有不同的实现，从上图中我们也看到了BeanDefinitionReader接口确实是有不同的子实现类。这些子实现类会来决定到底解析什么样的配置文件，究竟是properties格式的呢，还是XML格式的，所以你会发现Spring底层设计的还是比较全面的。

接下来，我们就来看一下BeanDefinitionReader接口的源码，看它里面到底定义了哪些最基本的功能规范。

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// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package org.springframework.beans.factory.support;

import org.springframework.beans.factory.BeanDefinitionStoreException;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.core.io.ResourceLoader;
import org.springframework.lang.Nullable;

public interface BeanDefinitionReader {
    // 获取BeanDefinitionRegistry注册器对象
    BeanDefinitionRegistry getRegistry();

    @Nullable
    ResourceLoader getResourceLoader();

    @Nullable
    ClassLoader getBeanClassLoader();

    BeanNameGenerator getBeanNameGenerator();

    /*
     * 下面这些重载的loadBeanDefinitions方法都是从指定的资源中加载bean定义
     */
    int loadBeanDefinitions(Resource var1) throws BeanDefinitionStoreException;

    int loadBeanDefinitions(Resource... var1) throws BeanDefinitionStoreException;

    int loadBeanDefinitions(String var1) throws BeanDefinitionStoreException;

    int loadBeanDefinitions(String... var1) throws BeanDefinitionStoreException;
}

可以看到，BeanDefinitionReader接口里面定义了很多很多的方法，不过我们重点关注两类方法：

1. getRegistry方法：获取BeanDefinitionRegistry注册器对象。
2. loadBeanDefinitions方法：从不同指定的资源中加载bean定义，也就是加载配置文件。

我相信，从BeanDefinitionReader接口定义的功能中你已经理解了它具体的一个作用。

BeanDefinitionRegistry接口解析

接下来，我们来分析一下BeanDefinitionRegistry接口。其实，刚才我们在去分析BeanDefinitionReader接口的时候就见过，还记得吗？BeanDefinitionReader接口里面的getRegistry方法的返回值类型就是BeanDefinitionRegistry。

我们都知道，BeanDefinitionReader是用来解析bean定义，并将其（指的就是bean定义）封装成BeanDefinition对象的。还有，我想大家也知道我们定义的配置文件中会定义很多bean标签，那么这里就存在一个问题了，就是解析出来的BeanDefinition对象到底存储到哪儿了呢？答案就是BeanDefinition的注册中心，而该注册中心顶层接口就是BeanDefinitionRegistry。

接下来，我们就来看一下BeanDefinitionRegistry接口的源码，看它里面到底定义了哪些最基本的功能规范。

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package org.springframework.beans.factory.support;

import org.springframework.beans.factory.BeanDefinitionStoreException;
import org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition;
import org.springframework.core.AliasRegistry;

public interface BeanDefinitionRegistry extends AliasRegistry {
    // 往注册表中注册bean
    void registerBeanDefinition(String var1, BeanDefinition var2) throws BeanDefinitionStoreException;

    // 从注册表中删除指定名称的bean
    void removeBeanDefinition(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 获取注册表中指定名称的bean
    BeanDefinition getBeanDefinition(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 判断注册表中是否已经注册了指定名称的bean
    boolean containsBeanDefinition(String var1);

    // 获取注册表中所有的bean的名称
    String[] getBeanDefinitionNames();

    int getBeanDefinitionCount();

    boolean isBeanNameInUse(String var1);
}

以上就是注册中心顶层接口BeanDefinitionRegistry里面定义的最基本的功能规范。

由于BeanDefinitionRegistry是一个接口，所以我们在使用的时候肯定就是使用它的子实现类了。接下来，我们就来看一下Spring中BeanDefinitionRegistry的类结构图，如下图所示。

当然了，你也可以回到IDEA里面去查看一下BeanDefinitionRegistry接口的继承体系，如下图所示。

从上面可以看到BeanDefinitionRegistry接口的子实现类主要有以下几个：

• SimpleBeanDefinitionRegistry

  从名字上来看，它就是一个简单的BeanDefinition的注册中心，由于解析出来的BeanDefinition对象就存储在BeanDefinition的注册中心，所以它必然是一个容器。在这里我要给大家提个醒，相比另外两个类，该类是我们要更加要关注的。

  接下来，我们就要看看该类里面有没有定义什么容器来存储BeanDefinition对象了。查看该类的源码，如下图所示，你会发现在其成员位置处定义了一个Map集合，而且Map集合的键是String类型的，值是BeanDefinition类型的。其实，从这里就可以看出，该Map集合就是用来注册BeanDefinition对象的，其中，键就是要注册的BeanDefinition对象的名称，值就是要注册的BeanDefinition对象，不知我这样说，大家明白了没？

  

• DefaultListableBeanFactory

  该类我们在分析BeanFactory接口的时候就见过，还记得吗？不记得的话，再回头去看一下BeanFactory的类结构图。你会发现该类不仅实现了BeanFactory接口，还实现了BeanDefinitionRegistry接口，所以该类既是容器，也是注册表。

  接下来，我们也是要看看该类里面有没有定义什么容器来存储BeanDefinition对象。查看该类的源码，如下图所示，你会发现在其成员位置处也定义了一个Map集合来注册BeanDefinition对象。

  

• GenericApplicationContext

  该类间接地实现了ApplicationContext接口，这点你通过查阅源码就能知道了，所以该类同上，既是容器，也是注册表。

创建容器

刚才我们分析了一下与Spring IoC功能相关的一些接口，分析完这些接口之后，大家要明确的就是每一个接口，它的作用是什么，以及该接口下面比较常用的子实现类有哪些。

明确了之后，接下来我们再来分析一个问题，就是创建容器的时候，到底做了些什么事？

我们都知道BeanFactory是Spring IoC容器最顶层的一个接口，但咱们现在写的程序用的却是ApplicationContext这个子接口及其下面的ClassPathXmlApplicationContext子实现类，这是为什么呢？我不说，想必大家也知道，无非就是ApplicationContext属于非延时加载，也就是说在创建容器对象的时候，就会去实例化bean对象，并存储在容器里面了。

下面我们就以ClassPathXmlApplicationContext这个容器类来分析一下创建容器的时候，到底都做了些什么事。

首先，查看一下ClassPathXmlApplicationContext类的源码，如下图所示，可以看到它里面提供了很多构造方法，有无参的，有有参的，反正是有很多，三岁小孩都知道当我们去创建这个类的对象时，必然是要调用它里面的构造方法的。

然后，我们就来看一下咱们平时调用的有参构造到底做了哪些事情。你会发现该有参构造又调用了另外一个有参构造，那这个有参构造又是谁呢？看，是它！

可以看到，在这个构造方法里面会先判断refresh变量是否为true，若为true则调用refresh方法。很显然，该refresh变量的值就是true，因为从上一个有参构造跳转到该有参构造时，第二个参数传递的就是true。既然refresh变量的值为true，那么肯定就会去调用refresh方法。

那么，refresh方法又做了些什么呢？点击进入该方法去看看不就得了，你会发现此时跳转到父类中了，如下图所示。

可以看到，该refresh方法做了很多很多事情，这里我就做一个简短说明，refresh方法做的事就是加载配置文件并去初始化bean对象，然后将bean对象存储在容器里面。注意，该方法的具体源代码，我们就不逐行去分析了，后续我们自己去实现Spring IoC功能时，再详细的去说一下它底层的一个实现。

最后，我给大家做个总结吧！也不知道大家看不看得懂。

ClassPathXmlApplicationContext对bean配置资源的载入是从refresh方法开始的。refresh方法是一个模板方法，规定了IoC容器的启动流程，因为有些逻辑是要交给其子类去实现的。那它是如何对bean配置资源进行载入的呢？ClassPathXmlApplicationContext通过调用其父类AbstractApplicationContext的refresh方法启动整个IoC容器对bean定义的载入过程。