Spring IoC 容器初始化

发布于 2022-4-24 08:56
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作者 |jaxer
来源 | WriteOnRead(ID:WriteOnRead)

概述

上篇文章「Spring 中的 IoC 容器」从整体介绍了 Spring IoC 容器的相关概念和大致实现流程,本文要进入源码来一探究竟了。

这里仍以前文的代码为例进行分析,测试代码如下:

public class IocTests {
    @Test
    public void test01() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application-ioc.xml");
        System.out.println(context.getBean("person"));
        System.out.println(context.getBean("dog"));
    }
}
/*
 * 输出结果:
 *  Person{id=12, name='Jack-12'}
 *  Dog{age=1}
 */

PS: 此处 Spring Framework 版本为 5.2.12.RELEASE,其他版本可能略有不同。

代码分析

从 ClassPathXmlApplicationContext 的构造器进入它的代码。

ClassPathXmlApplicationContext 有很多重载的构造器,不过多数都会调用到下面这个:

public ClassPathXmlApplicationContext(
  String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent)
  throws BeansException {
 // 调用父类构造器,保存传入的父容器
 super(parent); 
 // 保存配置文件信息
 setConfigLocations(configLocations);    
 // 刷新 IoC 容器
 if (refresh) {
  refresh();
 }
}

该构造器主要做了三件事:

  1. 调用父类的构造器,保存传入的父容器
  2. 保存配置信息,在本例中就是 application-ioc.xml
  3. 刷新 IoC 容器

其中最核心的就是第三步,也是最复杂的。

由于 ClassPathXmlApplicationContext 的整体继承结构比较复杂,为了便于分析其核心实现,这里先暂时忽略它实现的接口,只看它的类继承结构:Spring IoC 容器初始化-开源基础软件社区

前面两个步骤的代码不再深入分析,这里直接进入第三步,也就是 refresh 方法(该方法是在 AbstractApplicationContext 类中实现的):

public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader
  implements ConfigurableApplicationContext {
 // ...
 @Override
 public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
  synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
   // Prepare this context for refreshing.
   prepareRefresh();
   // 获取 BeanFactory
   // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
   ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
   // Prepare the bean factory for use in this context.
   prepareBeanFactory(beanFactory);
   try {
    // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
    postProcessBeanFactory(beanFactory);
    // Invoke factory processors registered as beans in the context.
    invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
    // Register bean processors that intercept bean creation.
    registerBeanPostProcessors(beanFactory);
    // Initialize message source for this context.
    initMessageSource();
    // Initialize event multicaster for this context.
    initApplicationEventMulticaster();
    // Initialize other special beans in specific context subclasses.
    onRefresh();
    // Check for listener beans and register them.
    registerListeners();
    // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
    // Last step: publish corresponding event.
    finishRefresh();
   }
   // catch ...
   // finally ...
  }
 }
 // ...
 protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
  refreshBeanFactory();
  return getBeanFactory();
 }    
}

refresh 方法里面封装了很多方法,每个方法里面又是一大堆代码……

刚开始看到这里可能会被吓到(我当初就是这样被劝退的)。

其实不必,代码虽然很多,但读起来还是有迹可循的:就是要先找到一条主线。就像一棵树,先找到树干,其它的都是细枝末节。先主后次,要不很容易陷进去、读起来一团乱麻。

PS: 之前写过一篇如何阅读 JDK 源码的文章「我是如何阅读JDK源码的?」,有兴趣可以参考一下。

但二者又有些不同:JDK 源码相对独立,一般关联性不大,而 Spring 的代码前后关联太多。

这里的主线是什么呢?

就是 obtainFreshBeanFactory 方法(它的实现在 AbstractRefreshableApplicationContext 类中),如下:

public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {
 // ...
 @Override
 protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
  // 如果容器已经存在,则销毁容器中的对象、关闭容器
  if (hasBeanFactory()) {
   destroyBeans();
   closeBeanFactory();
  }
  try {
   // 创建 BeanFactory
   DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
   beanFactory.setSerializationId(getId());
   customizeBeanFactory(beanFactory);
   // 加载 BeanDefinition
   loadBeanDefinitions(beanFactory);
   this.beanFactory = beanFactory;
  }
  catch (IOException ex) {
   throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
  }
 }
 // ...   
 protected abstract void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory)
   throws BeansException, IOException;    
}

refreshBeanFactory 看名字可以推测是刷新 IoC 容器,它主要做了三件事:

  1. 如果 IoC 容器已经存在,则销毁容器中的对象、关闭容器(正如其名,refresh,是一个全新的,就要先把旧的干掉)。
  2. 创建 BeanFactory,即 DefaultListableBeanFactory,它就是 Spring IoC 容器的默认实现。
  3. 加载 BeanDefinition,也就是从配置文件(application-ioc.xml)中加载我们定义的 bean 信息,这一步也是最复杂的。

这里的 loadBeanDefinitions 是一个抽象方法?!

是的。这就是设计模式中的「模板模式(Template Pattern)」,这个模式不难理解,不了解也不影响,有空可以再看。

JDK 中的 AbstractQueuedSynchronizer(AQS) 也使用了模板模式,前文「JDK源码分析-AbstractQueuedSynchronizer(2)」可以参考。

loadBeanDefinitions 方法其实就是把实现代码放在子类中了。

What?它的子类有那么多,哪个才是真·儿子呢?

还记得上面那个类的继承结构图吗?

所以,这里它的子类实现指的就是 AbstractXmlApplicationContext#loadBeanDefinitions 方法:

public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {
 // ...
 @Override
 protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
  // 创建 BeanDefinitionReader,用于读取 BeanDefinition
  // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
  XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
  // Configure the bean definition reader with this context's
  // resource loading environment.
  beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
  beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
  beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));
  // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
  // then proceed with actually loading the bean definitions.
  initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
  loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
 }
 // ...  
 protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
  // 读取 Resource 类型的配置
  Resource[] configResources = getConfigResources();
  if (configResources != null) {
   reader.loadBeanDefinitions(configResources);
  }
  // 读取 String 类型的配置
  String[] configLocations = getConfigLocations();
  if (configLocations != null) {
   reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
  }
 }    
}

它来了,XmlBeanDefinitionReader,是用来读取 BeanDefinition 的。

这里 BeanDefinition 的类型有两种:Resource 和 String。其实本质上还是一种,即 Resource,String 最终还是要转为 Resource。

这两个 loadBeanDefinitions 最终都会调用 XmlBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions 方法:

public class XmlBeanDefinitionReader extends AbstractBeanDefinitionReader {
 // ...
 @Override
 public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
  return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
 }
 public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
  Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");
  if (logger.isTraceEnabled()) {
   logger.trace("Loading XML bean definitions from " + encodedResource);
  }
  Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
  if (!currentResources.add(encodedResource)) {
   throw new BeanDefinitionStoreException(
     "Detected cyclic loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");
  }
  // 读取配置文件
  try (InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream()) {
   InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
   if (encodedResource.getEncoding() != null) {
    inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
   }
   // 实际加载 BeanDefinition
   return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
  }
  // catch ...
 }
 protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
   throws BeanDefinitionStoreException {
  try {
   // 将 Resource 解析为 Document 对象
   Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
   // 从 Document 解析和注册 BeanDefinition
   int count = registerBeanDefinitions(doc, resource);
   if (logger.isDebugEnabled()) {
    logger.debug("Loaded " + count + " bean definitions from " + resource);
   }
   return count;
  }
  // catch ...
 }    

 // ...
}

loadBeanDefinitions 做了层封装,主要工作是在 doLoadBeanDefinitions 实现的。doLoadBeanDefinitions 方法主要做了两件事:

  1. 将 Resource 解析为 Document 对象。
  2. 从 Document 解析和注册 BeanDefinition。

第一步只是工具人,不必深究。

关键在于第二步,也比较复杂,后文再分析吧,毕竟源码读起来还是有点累……本文就先到这了。

  1. Spring 源码中的关键部分通常是有点小规律的,比如:
  2. 以 try...catch 包围
  3. 以 do 开头的方法才是实际做事的,前面都是 caller,比如 doLoadBeanDefinitions、doGetBean 等
  4. 其他规律小伙伴们可以继续补充。

小结

本文开始进入 Spring IoC 容器的源码了,主要找到了一条主线,为便于对整体有个了解,这里简单总结了一个思维导图(还有后面的预告):

Spring IoC 容器初始化-开源基础软件社区

小伙伴们读的时候也可以用思维导图工具画一下主要流程,起到提纲挈领的作用,也便于以后回顾。

源码读起来还是需要一点耐心的,毕竟它就是这么朴实无华……且枯燥🤣

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