万字博文，Spring系列之抽丝剥茧Spring源码（一）

当5G来临，当211高校已经开启人工智能课程，当甲骨文大批量裁员，大家的心是否像我一样为之一颤呢？当科技不断发展，技术迅速迭代，程序员愈发年轻化的今天，而作为我们已经步入中年的程序员来说路在何方？当我们逐渐老去，我们不能指望企业家的怜悯，当大批年轻化的程序员涌入互联网大潮时，他们的思维，他们的体能，甚至他们的能力都远超于我们，我们又该何去何从？职场不相信眼泪，更不会同情，唯有修炼内功，修炼职场硬实力，当然如果硬实力不行，也只能来点软的了…

作为程序员不懂高并发、JVM优化、系统内核、大数据、框架源码… …，整天写CRUD，也许很快就会被时代所淘汰。

下面让我带你抽丝剥茧spring源码。会从spring ioc容器核心结构、spring ioc注入执行流程的脉络讲起，包括什么是BeanFactory和FactoryBean；什么是BeanDefinition及其有哪些重要的实现类；什么是BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor、ImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar，以及如何应用他们来实现对spring的扩展等等，逐步深入细节，当然spring源码非常庞大难懂，本文是从spring ioc讲起，重点是梳理spring ioc注入的脉络，之后的博文会一点点抽丝剥茧的对spring内部处理细节做逐步分析讲解，包括Spring aop、spring Tx等等，来逐步解密spring。

带您初识spring容器模型

在学习spring ioc源码之前，有必要先了解下其核心类的含义及作用。上面是一个粗略的spring bean工厂内部存储，鉴于spring工厂比较庞大，上图也只画出了一部分比较重要的核心类，但是即便这样这个图片也已经看不清了，但是我会带您一个个讲解说明。

初始化spring容器测试代码：

• 首先既然是spring ioc，它的最重要的作用就是管理bean，所以我们猜测肯定是会有一个bean工厂的，这个是很多框架都有的（如mybatis），上来就会来个工厂。这就是 BeanFactory，在spring中默认的实现类为DefaultBeanFactory，DefaultBeanFactory作为bean工厂的默认实现，主要提供了bean的注册，bean的获取取。当然bean的注册和获取的具体实现是由其子类AbstractBeanFactory和DefaultSingletonBeanRegistry类完成。
  其实在本文开始的时候我也提到了FactoryBean，那么FactoryBean又是什么的？它是一个spring提供的一个接口，其实大家目前可以简单粗暴的理解为是一个特殊的bean，在某些 情况下bean的实例化过程比较复杂，可以实现FactoryBean接口重写getObject()方法来实现一个复杂bean的实例化，实现FactoryBean接口会在spring工厂中注入2个bean，实现 类本身会对应一个bean，beanName为&+类名（首字母小写），还有一个就是getObject()返回的bean，也就是我们自己自定义的bean，beanName为返回的Object类的类名 （首字母小写）。如我们比较熟悉的mybatis就是应用了spring的这个FactoryBean这个扩展类，具体mybatis中的哪个类应用了，大家自己想吧。

• BeanDefinition：顾名思义，这个类是描述bean的接口。有两个重要的实现类分别是RootBeanDefinition和AnnotatedGenericBeanDefinition。RootBeanDefinition是用来定 义Spring内部的bean，如ConfigurationClassPostProcessor；AnnotatedGenericBeanDefinition是用来定义我们自定义的bean，也就是我们注入spring容器，需要spring管理的bean。

• 说完BeanDefinition，我们来认识下bean的元数据定义类。ClassMetadata：定义类的元数据，其中包括getClassName、isInterface、isAnnotation方法；MethodMetadata：定义方法的元数据；AnnotationMetadata：定义注解类元数据信息；

• Spring初始化时bean是怎么存储的？答案是存储在DefaultListableBeanFactory类的集合中，其中BeanDefinitionMap是存储了beanName和BeanDefinition的映射，beanDefinitionNames存储了beanName，见下图：

但请注意此时bean还没有实例化，实例化后，bean是存储在DefaultSingletonBeanRegistry类中的singletonObjects中，这个我们在之后分析源码的时候会详细说。

• AnnotatedBeanDefinitionReader：这个类是spring容器初始化的时候，在DefaultListableBeanFactory初始化之后就会实例化的一个类。它主要的作用是向spring bean工厂中注册我们自定义的bean，但是这个类其实是委托了BeanDefinitionReaderUtils类去调用DefaultListableBeanFactory类去完成bean的注册的，可见DefaultListableBeanFactory的重要性。

• BeanDefinitionHolder：封装了beanName和BeanDefinition，不用关注。

• BeanFactoryPostProcessor：bean工厂的后置处理器，可以插手bean工厂初始化过程，实现这个接口会得到beanFactory实例，也就是可以操作bean工厂了。至于什么时候会执行其实现类，那是后面博文会讲解的内容。

• BeanPostProcessor：bean的后置处理器。会插手bean实例化的过程，实现此接口可以操纵容器中正在初始化的bean，也就是说可以对bean属性做修改。

• BeanDefinitionRegistryPostProcessor：是个接口，实现了BeanFactoryPostProcessor接口，定义了postProcessorBeanDefinitionRegistry(registry)方法，也就是扩展了BeanFactoryPostProcessor接口，spring内部ConfigurationClassPostProcessor类实现了这个接口，去完成bean的解析。

• 实例化AnnotatedBeanDefinitionReader时，同时spring会向容器中注入7个spring自带的bean处理器。这些处理器在spring容器中都起着重要作用。这个也留待我们之后的博文中进行深入讲解。

• ClassPathBeanDefinitionScanner：主要用于包的扫描工作。后续博文中会详细说。

  以上简要带大家认识了spring ioc注入过程中涉及到的一些比较重要的spring核心类。

Spring ioc初始化流程

下面我们就以注解方式初始化spring为例讲解下spring容器初始化过程。

Spring注解方式启动：实例化AnnotationConfigApplicationContext，传入需要扫描的配置类或需要注入的beanclass。接着我们就来进入主题，看下源码入口：

实例化父类构造方法

如上图，首先会执行其父类的构造方法，正如我这个方法上注释的说明，主要实例化三个类，我们分别看下：

GenericApplicationContext：主要实例化了beanFactory，默认为DefaultListableBeanFactory。

AbstractApplicationContext：主要实例化PathMatchingResourcePatternResolver。这个类我在第一部分没有拿出来说明，其实可以理解它是资源文件解析器，提供了解析资源文件的功能。

DefaultResourceLoader：实例化类加载器，其实就是APPClassLoader的实例。

执行完父类构造方法后，我们看下spring容器中的变化，即向spring容器中实例化了：

无参构造方法

父类构造方法执行结束，我们就来看下主体方法中的第一个方法this()。它会调用无参的构造方法：

通过上面对代码的注解，你应该大致了解了这个构造方法做了什么。下面就在来看下里面的实现。

这个类最终主要会调用AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors()方法，也就是AnnotatedBeanDefinitionReader会委托AnnotationConfigUtils类做一些事情，那么我们就看下registerAnnotationConfigProcessors()方法做了哪些事情。




正如这段代码中我注释所写的那样，主要是向bean工厂中注册spring内部自定义的bean。其中这些bean有的是实现了BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor接口的，这两个接口我们在第一部分中做过说明。被注册的6个bean在后续的操作中都有着各自的作用，这些类会在后续的博文中做详细的介绍。

这里每个bean都会封装成RootBeanDefinition（这个我们在第一部分也做过说明，RootBeanDefinition是封装spring内部自定义的bean的），最终会调用registry.registerBeanDefinition(beanName, definition)方法向容器中注册bean。Registry其实就是DefaultListableBeanFactory的实例，那么也就是调用DefaultListableBeanFactory类的registerBeanDefinition()方法：


上面是当前会执行的代码部分，也就是会将那6个bean都注册到beanDefinitionMap中。这也就是实例化AnnotatedBeanDefinitionReader类主要做的事情。

我们在来看下现在spring容器中的变化，其实就是bean工厂中注册了7个spring自定义的bean：

上面说了构造函数中的this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this)方法，接下来说下构造函数中ClassPathBeanDefinitionScanner实例化的过程。

其实这个实例化的过程比较简单，除了实例化ClassPathBeanDefinitionScanner类之外，主要就是注册了几个注解：

暂时可以先不用管这部分，不重要。
此时就完成了spring容器初始化的第一步，再让我们来看下spring容器目前的情况：

register(annotatedClasses)注册自定义bean

接下来就要处理我们需要spring容器来管理的beanclass了。其实就是调用AnnotatedBeanDefinitionReader的register方法，其中参数AnnotatedClasses是我们传入的需要注入的bean，可以是一个带有@ComponentScan注解的配置类，也可以是一个bean集合，也可以是一个单个bean，所以此处做了循环操作处理。

最终会调用doRegisterBean()方法：

这个方法首先会调用shouldSkip()方法对beanclass做校验，具体校验逻辑见我对代码的注解说明：

接着会调用AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations()方法，在这个方法中会给这个bean实例赋予属性，主要是通过这个beanclass上的注解来赋值，会看是否的@Lazy的、@Primary的值、@DependsOn的值、@Role的值、@Description的值，beanclass上存在这些注解就会取值并赋给bean实例。具体实现我们在之后的博文中会详细分析。

下面是这个方法中最重要的部分，也就是最终的注入。这个如下面第二个图所示，它最终也会调用registry.registerBeanDefinition()方法，也就是DefaultListableBeanFactory类的registerBeanDefinition()方法，最终将annotationClass注入到beanDefinitionMap和BeanDefinitionNames中。这个方法上面有说过，这里就不在说明了，这个方法中具体的细节会在之后的博文中详细分析。


至此我们的register()方法就处理脉络就说完了，我们在来看下此时的bean工厂的变化：


其实就是如我上面说的那样将annotationClass（App.class）注入到了我们的bean工厂中。

refresh()

上面主要说了spring ioc容器启动过程的前两个方法，下面我们来看下spring ioc容器启动的最核心最重要的方法refresh()。

下面就让我们看下refresh()方法都做了什么？



上面是refresh()代码的主体部分，spring ioc容器初始化都会在这里完成，其内部代码非常复杂，这里我们就先了解下其处理脉络，看下每个方法都做了什么，在之后的博文中会详细讲解其处理细节。

prepareRefresh()

prepareRefresh()：这个方法比较简单，主要是设置了启动时间、启动标识等操作，不是重点，先不用关注。

obtainFreshBeanFactory()

这个方法顾名思义，就是重新获取beanFactory实例，这个方法没有什么可说的，就是获取了之前我们初始化的beanFactory实例DefaultListableBeanFactory。
GenericApplicationContext：

prepareBeanFactory()

准备bean工厂初始化环境。主要是注入spring内部bean、注册Aware相关接口。

postProcessBeanFactory()

空方法。

invokeBeanFactoryPostProcessors()

这是比较重要的方法之一。其内部处理比较复杂，当然其处理方式是非常值得学习的，想要知道这个方法做了什么吗？下节我将带大家一起分析本方法和后续的处理方法的脉络部分。

最后

Spring的设计思想及源码不是一朝一夕能弄透的，需要长期的积累和思辨。我已开启Spring系列源码分析的教程，有兴趣的小伙伴请关注我。如果本文对您有价值，不要忘了点赞、留言。