Spring核心技术IoC容器

Posted 2020-07-22 EthanPark

本文将讨论如何关于在Spring生命周期中扩展Spring中的Bean功能。

容器的扩展

通常来说，开发者不需要通过继承ApplicationContext来实现自己的子类扩展功能。但是Spring IoC容器确实可以通过实现接口来增加一些功能。下面将描述一下这些接口。

通过BeanPostProcessor定义Bean

BeanPostProcessor接口定义了一些回调方法，开发者可以通过实现来自己的实例化逻辑，依赖解析逻辑等等。如果开发者只是想在Spring容器完成了实例化，配置以及初始化Bean之后来做一些操作的话，可以通过使用BeanPostProcessor来做到。

开发者可以配置多个BeanPostProcessor实例，开发者可以通过配置order属性来指定配置的BeanPostProcessor的执行顺序。当然，想要配置顺序必须同时要实现Ordered接口。如果开发者写了自己的BeanPostProcessor，开发者最好同时考虑实现Ordered接口。如果想了解更多的信息，可以参考BeanPostProcessor以及Ordered接口的javadoc。

BeanPostProcessors是操作Bean实例的，换言之，Spring IoC容器必须先初始化好Bean，然后BeanPostProcessors才开始工作。
BeanPostProcessors作用范围是基于容器的。当然，只有当开发者使用容器的层级的时候才是需要考虑的。如果开发者在容器中定义了一个BeanPostProcessor，这个实例只会在它所在的容器来处理Bean初始化以后的操作。换言之，一个容器中的Bean不会被另一个容器中定义BeanPostProcessor的在初始化以后进行后续处理，甚至就算两个容器同属同一个容器的部分。

org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor接口包含了2个回调方法。当这个接口的实例注册到容器当中时，对于每一个由容器创建的实例，这个后置处理器都会在容器开始进行初始化之前获得回调的调用。后置处理器可以针对Bean实例采取任何的操作，包括完全无视回调函数。Bean的后置处理器通常检查回调接口或者将Bean用代理包装一下。一些诸如Spring AOP代理的基础类都是通过Bean的后续处理器来实现的。

ApplicationContext会自动检查配置的Bean是否有实现BeanPostProcessor接口，ApplicationContext会将这些Bean注册为后续处理器，这样这些后续处理器就会在Bean创建之后调用。Bean的后续处理器就像其他的Bean一样，由容器管理的。

需要注意的是，在配置类的工厂方法上使用@Bean注解的时候，工厂方法的返回值应该是实现类本身，或者至少为org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor接口，来明确表明这个Bean是一个后置处理器。否则，ApplicationContext是无法在自动创建这个Bean的时候来知道它的属于后置处理器的。因为一个Bean后续处理器是需要按顺序来处理容器中的其他的Bean的，所以需要尽早严格检查类型。

尽管Spring团队推荐的注册Bean的后续处理的方式是通过ApplicationContext的自动检查，但是Spring也支持通过编程的方式，通过addBeanPostProcessor方法。这种方式有的时候也很有用，当需要在注册前执行一些条件判断的时候，或者在结构化的上下文中复制Bean后续处理器的时候尤其有效。需要注意的是，通过编程实现的BeanPostProcessors是会忽略掉Ordered接口的：由编程注册的BeanPostProcessors总是在自动检查到的BeanPostProcessors之前来执行的，而回忽略掉明确的顺序定义。

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容器会特殊对待那些实现了BeanPostProcessor接口的类。所有的BeanPostProcessors和他们所引用的Bean都会在启动时直接初始化，作为ApplicationContext启动的一个特殊阶段。然后，所有的BeanPostProcessors会按顺序注册并应用到容器中的Bean。因为AOP自动的代理就是通过BeanPostProcessor来实现的，无论是BeanPostProcessor或者是它本身引用的Bean都不是自动代理的，也不是这样注入到Bean中的。对于这样的Bean，开发者应该注意到类似于info的日志信息Bean不适合由所有的BeanPostProcessor接口处理。
需要注意的是，一旦开发者在BeanPostProcessor使用自动装载或者@Resource装载了Bean，Spring也许通过类型匹配进入了不被期望的Bean，因此令这些Bean无法自动代理或者后续处理。比如，如果开发者的Bean有注解@Resource的依赖注入而不是直接通过名字属性来进行依赖注入，那么Spring就会通过类型匹配来找到匹配的依赖。

下面的例子描述了如何写，注册和使用BeanPostProcessors。

例子：Hello World BeanPostProcessor方式

第一个例子阐述了基本的用法。例子中展示了BeanPostProcessor的自定义实现，在Bean创建之后调用了toString()方法并打印到控制台。

参考如下代码：

package scripting;

import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
import org.springframework.beans.BeansException;

public class InstantiationTracingBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

    // simply return the instantiated bean as-is
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean,
            String beanName) throws BeansException {
        return bean; // we could potentially return any object reference here...
    }

    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean,
            String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("Bean ‘‘" + beanName + "‘‘ created : " + bean.toString());
        return bean;
    }

}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:lang="http://www.springframework.org/schema/lang"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/lang
        http://www.springframework.org/schema/lang/spring-lang.xsd">

    <lang:groovy id="messenger"
            script-source="classpath:org/springframework/scripting/groovy/Messenger.groovy">
        <lang:property name="message" value="Fiona Apple Is Just So Dreamy."/>
    </lang:groovy>

    <!--
    when the above bean (messenger) is instantiated, this custom
    BeanPostProcessor implementation will output the fact to the system console
    -->
    <bean class="scripting.InstantiationTracingBeanPostProcessor"/>

</beans>

从XML的配置中可以发现，InstantiationTracingBeanPostProcessor只是简单的定义成了一个Bean。它甚至连一个名字都没有，但是它是一个Bean，所以仍然可以进行依赖注入。

下面的Java应用就会执行前面的代码和配置：

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import org.springframework.scripting.Messenger;

public final class Boot {

    public static void main(final String[] args) throws Exception {
        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("scripting/beans.xml");
        Messenger messenger = (Messenger) ctx.getBean("messenger");
        System.out.println(messenger);
    }

}

输出的结果会类似下面：

Bean ‘messenger‘ created : org.springframework.scripting.groovy.GroovyMessenger@272961
org.springframework.scripting.groovy.GroovyMessenger@272961

例子：RequiredAnnotationBeanPostProcessor

使用回调接口或者注解和BeanPostProcessor实现是常见的来扩展Spring IoC容器的方式。Spring中的一个例子就是RequiredAnnotationBeanPostProcessor就是用来确保JavaBean的标记有注解的属性确实注入了依赖。

通过BeanFactoryPostProcessor定义配置元数据

下一个扩展是org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor。语义上来说，这个接口有些类似BeanPostProcessor，只是有一个很大的区别：BeanFactoryPostProcessor操作Bean配置元数据，也就是说，Spring允许BeanFactoryPostProcessor来读取配置源数据，并且可能会在容器实例初始话Bean之前就改变配置元数据。

如前文所述，开发者可以配置多个BeanFactoryPostProcessors，而且开发者可以控制其具体执行的顺序。当然，配置顺序是必须实现Ordered接口的。如果实现了自己的BeanFactoryPostProcessor，开发者也应该考虑实现Ordered接口。可以参考BeanFactoryPostProcessor和Ordered接口的javadoc来了解更多细节。

如果开发者希望改变实际的Bean实例（比如由配置元数据创建的对象），那么你需要使用BeanPostProcessor。但是BeanPostProcessor是可能通过BeanFactoryPostProcessor来和Bean实例在技术上进行协同工作的（比如，通过使用BeanFactory.getBean()函数），这样做会引起一些不成熟的Bean初始化问题，破坏容器标准的标准生命周期。这种行为可能带来负面的行为，比如绕过Bean的后续处理流程等等。同时，BeanFactoryPostProcessors作用范围是基于容器的。当然仅仅在使用容器层级的时候才相关。如果开发者在容器中定义了一个BeanFactoryPostProcessor，那么其配置只会应用到那个配置的容器之中。另一个容器中的Bean定义将不会通过BeanFactoryPostProcessors进行后续处理，就算两个容器都是同一层级中的一部分也是一样。

当在ApplicationContext中声明了后续处理器，Bean的后续处理器就会自动的执行，来实现在配置中定义的行为。Spring包括一些预定义好的后续处理器都可以使用，比如PropertyOverrideConfigurer和PropertyPlaceholderCOnfigurer，也能够使用自定义的BeanFactoryPostProcessor，比如，来注册自定义属性编辑器。

ApplicationContext会自动的检查容器中实现了BeanFactoryPostProcessor接口的Bean。然后合适的时候将其用作工厂的后续处理器。开发者可以像其他的Bean一样来部署后续处理器。

如果使用BeanPostProcessor，开发者通常不会配置BeanFactoryPostProcessors来延迟初始化。因为如果没有其他的Bean引用Bean(Factory)PostProcessor,那么后续处理器根本不会实例初始化。所以，令其延迟初始化配置将被Spring无视掉，而且Bean(Factory)PostProcessor将无论是否配置延迟初始化都会被实例化，就算在<beans />配置了default-lazy-init属性为true。

例子：类名替换BeanFactoryPostProcessor

开发者使用PropertyPlaceholderConfigurer来从使用标准JavaProperties格式的不同文件中来具体化属性的值。通过这个类，让开发者可以将应用部署到不同的环境使用不同的属性，比如数据库的URLs或者是用户名密码等，而不需要修改XML的定义。

参考下面的XML配置，使用DataSource占位符定义了数据库的一些配置。这个例子也展示了配置的属性通过额外的Properties文件来配置。在运行时，PropertyPlaceholderConfigurer应用到元数据上，将会替换掉DataSource的一些属性。替换的值，就是占位符的名字，这些属性配置是基于Ant/log4j/JSP EL形式的。

<bean class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
    <property name="locations" value="classpath:com/foo/jdbc.properties"/>
</bean>

<bean id="dataSource" destroy-method="close"
        class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource">
    <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClassName}"/>
    <property name="url" value="${jdbc.url}"/>
    <property name="username" value="${jdbc.username}"/>
    <property name="password" value="${jdbc.password}"/>
</bean>

而实际占位符的值是配置在另一个文件中的，使用的是JavaProperties的格式，如下：

jdbc.driverClassName=org.hsqldb.jdbcDriver
jdbc.url=jdbc:hsqldb:hsql://production:9002
jdbc.username=sa
jdbc.password=root

因此，字符串${jdbc.username}在运行时会被替换为sa，其他的占位符也会依次被替换掉。PropertyPlaceholderConfigurer会在Bean定义中检查占位符，而且，占位符的前缀后缀也能够自定义。

Spring 2.5后引入了context命名空间，可以专用的配置元素来配置属性占位符。多个地址可以使用逗号分隔符。

<context:property-placeholder location="classpath:com/foo/jdbc.properties"/>

PropertyPlaceholderConfigurer不仅仅查看开发者指定的Properties文件。默认的话，它如果不能再指定的属性文件中找到属性的话，仍然会检查Java的System配置。开发者可以通过配置systemPropertiesMode属性来修改这个行为，这个属性有如下三种值：

• nerver(0)：从不检查系统属性
• fallback(1):如果没有从指定的属性文件中找到特定的属性时检查系统属性，这个是默认值。
• override(2):优先查找系统属性，而后才试着检查指定配置文件。系统的属性会覆盖指定文件的属性。

可以查阅PropertyPlaceholderConfigurer的Javadocs来了解更多的信息。

开发者可以使用PropertyPlaceholderConfigurer替代类名，这个在需要修改特定实现类的时候很有效。

<bean class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
    <property name="locations">
        <value>classpath:com/foo/strategy.properties</value>
    </property>
    <property name="properties">
        <value>custom.strategy.class=com.foo.DefaultStrategy</value>
    </property>
</bean>
<bean id="serviceStrategy" class="${custom.strategy.class}"/>

如果类不能够在运行时解析，那么就会在创建Bean实例的时候失败。

例子：PropertyOverrideConfigurer

PropertyOverrideConfigurer，是另一个bean的后置处理器，有些类似于PropertyPlaceholderConfigurer，但是区别于后者，原有的定义可能有默认值，或者没有任何值。如果覆盖的Properties文件没有一个确切的Bean属性，就使用默认的定义。

需要注意的是，Bean定义本身是不会知道被覆盖的，所以，从XML的定义上很难直观看到配置被覆盖了。如果配置了多个PropertyOverrideConfigurer实例定义了不同的值，那么基于覆盖的机制，最后一个配置会生效。

属性文件的配置类似如下：

beanName.property=value

比如：

dataSource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
dataSource.url=jdbc:mysql:mydb

上面的实例文件，可以用于一个名为dataSource的Bean，包含着driver和url的属性。

复合的配饰名称也是支持的，但是要求每一个路径上的组件，需要是非空的，比如：

foo.fred.bob.sammy=123

指定的覆盖的值总是字面值；而不能是其他的Bean依赖，这一约定也会应用到原来的值特指Bean引用的情况下。

在Spring 2.5引入的context命名空间中，也可以指定配置覆盖的文件属性如下：

<context:property-override location="classpath:override.properties"/>

自定义FactoryBean的初始化逻辑

一些对象本身类似于工厂的可以考虑实现org.springframework.beans.factory.FactoryBean接口。

FactoryBean接口是一种类似于Spring IoC容器的插件化的逻辑。如果当开发者的代码有复杂的初始化代码，在配置上使用Java代码比XML更有效时，开发者可以考虑创建自己的FacotoryBean对象，将复杂的初始化操作放到类中，将自定义的FactoryBean扩展到容器中。

FacotryBean接口提供如下三个方法：

• Object getObject()：返回一个工厂创建的对象。实例可被共享，取决于返回Bean的作用域为原型还是单例。
• boolean isSingleton()：如果FactoryBean返回单例，为True，否则为False
• Class getObjectType()：返回由getObject()方法返回的对象的类型，如果对象类型未知，返回null。

FactoryBean概念和接口广泛用预Spring框架，Spring本身就有多于50个FactoryBean的实现。

当开发者需要一个FactoryBean实例而不是其产生的Bean的时候，在调用ApplicationContext的getBean()方法时，在其id之前加上&符号。也就是说，对于一个给定的FactoryBean，其id为myBean，调用getBean("myBean")返回其产生的Bean对象，而调用getBean("&myBean")返回FactoryBean实例本身。