Spring架构及源码分析（一）Spring整体架构和容器基本实现

Spring核心思想

Spring是一个库，它的功能是提供了一个软件框架，这个框架目的是使软件之间的逻辑更加清晰，配置更灵活，实现这个目的的手段使用AOP和IoC，而AOP和IoC是一种思想。

1、IoC(控制反转)
　　所谓的IOC称之为控制反转，简单来说就是将对象 的创建的权力及对象的生命周期的管理过程交由Spring框架来处理，从此在开发过程中不在需要关注对象的创建和生命周期的管理,而是在需要的时候由Spring框架提供，这个由Spring框架管理对象创建和生命周期的机制称之为控制反转。

2、DI(依赖注入)
　　在创建对象的过程中Spring可以依据配置对对象的属性进行设置，这个过程称之为依赖注入，也即DI

3.AOP（Aspect Oriented Programming，面向切面编程）

        AOP（Aspect Oriented Programming），即面向切面编程，可以说是OOP（Object Oriented Programming，面向对象编程）的补充和完善。OOP引入封装、继承、多态等概念来建立一种对象层次结构，用于模拟公共行为的一个集合。不过OOP允许开发者定义纵向的关系，但并不适合定义横向的关系，例如日志功能。日志代码往往横向地散布在所有对象层次中，而与它对应的对象的核心功能毫无关系对于其他类型的代码，如安全性、异常处理和透明的持续性也都是如此，这种散布在各处的无关的代码被称为横切（cross cutting），在OOP设计中，它导致了大量代码的重复，而不利于各个模块的重用。

        AOP技术恰恰相反，它利用一种称为"横切"的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其命名为"Aspect"，即切面。所谓"切面"，简单说就是那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块之间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

        使用"横切"技术，AOP把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处基本相似，比如权限认证、日志、事物。AOP的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。        

Spring整体架构

Spring框架是一个分层架构，它包含一系列的功能要素，并被分为大概20个模块。

这些模块被总结为以下几个部分：

（1）Core Container

Core Container（核心容器）包含有Core、Beans、Context和Expression Language模块。

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• Core模块主要包含Spring框架的核心工具类，Spring的其他组件都要使用这个包里的类，Core模块是其他组件的核心。
• Beans模块是所有应用都要用到的，它包含访问配置文件、创建和管理bean以及进行Inversion of Control/Dependency Injection（IOC / DI ）操作相关的所有类。
• Context模块构建于Core和Beans模块基础之上，提供了一种类似于JNDI注册器的框架式的对象访问方法，Context模块继承了Beans的特性，为Spring核心提供了大量扩展。Context模块同时也支持J2EE的一些特性，ApplicationContext是Context模块的关键。
• Expression Language 是一种强大的表达式语言，支持在运行时查询和操作对象。语言语法类似于Unified EL，但提供了额外的功能，特别是方法调用和基本的字符串模板功能。同时因为SpEL是以API接口的形式创建的，所以允许将其集成到其他应用程序和框架中。Spring框架的核心功能之一就是通过依赖注入的方式来管理Bean之间的依赖关系，而SpEl可以方便快捷的对ApplicationContext中的Bean进行属性的装配和提取。

（2）Data Access / Integration

Data Access/Integration层包含有JDBC、ORM、OXM、JMS和Transaction模块。

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• JDBC模块提供了一个JDBC抽象层，它可以消除冗长的JDBC代码和解析数据库厂商特有的错误代码。这个模块包含了Spring对JDBC数据访问进行封装的所有类。
• ORM模块为流行的对象-关系映射API，如JPA、JDO、Hibernate、iBatis等，提供了一个交互层。利用ORM封装包，可以混合使用Spring提供的特性进行O/R映射。
• OXM模块提供了一个对Object/XML映射实现的抽象层，Object/XML映射实现包括JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX和XStream。
• JMS（Java Messaging Service）模块主要包含了一些制造和消费消息的特性。
• Transaction模块支持编程和声明性的是管理，这些事物类必须实现特定的接口，并且对所有的POJO都适用。

（3）Web

Web上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于Web的应用程序提供了上下文。所以，Spring框架支持与Jakarta Struts的集成。Web模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。Web层包括了Web、Web-Servlet、Web-Struts和Web-Porlet模块。

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• Web模块：提供了基础的面向Web的集成特性。例如，多文件上传、使用servlet listeners初始化IOC容器以及一个面向Web的应用上下文。它还包括Spring远程支持中Web的相关部分。
• Web-servlet模块web.servlet.jar：该模块包含Spring的model-view-controller（MVC）实现。Spring的MVC框架使得模型范围内的代码和web forms之间能够清楚地分离开来，并与Spring框架的其它特性集成在一起。
• Web-Struts模块：该模块提供了对Struts的支持，使得类在Spring应用中能够与一个典型的Struts Web层集成在一起。
• Web-Porlet模块：提供了用于Prolet环境和Web-Servlet模块的MVC实现。

（4）AOP

AOP模块提供了一个符合AOP联盟标准的面向切面编程的实现，它让你可以定义例如方法拦截器和切点，从而将逻辑代码分开，降低它们之间的耦合度。利用source-level的元数据功能，还可以将各种行为信息合并到你的代码中。

通过配置管理特性，Spring AOP模块直接将面向切面的编程功能集成到了Spring框架中，所以很容易地使用Spring框架管理的任何对象支持AOP。Spring AOP模块为基于Spring的应用程序中的对象提供了事物管理服务。通过使用Spring Aop,不用依赖EJB组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。

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• Aspects模块提供了对AspectJ的集成支持。
• Instrumentation模块提供了class instrumentation支持和classloader实现，使得可以在特定的应用服务器上使用。

（5）Test

Test模块支持使用JUnit和TestNG对Spring组件进行测试。

容器的基本实现

介绍以下两个核心类：

1、DefaultListableBeanFactory

　　此类是XmlBeanFactory的父类，该类是整个bean加载的核心部分，是Spring注册及加载bean的默认实现。XmlBeanFactory对DefaultListableBeanFactory类进行了拓展，主要用于从XML文档中读取BeanDefinition，对于注册及获取Bean都是使用从父类DefaultListableBeanFactory继承的方法去实现，唯独与父类不同的个性化实现是增加了XmlBeanDefinitionReader类型的reader属性，在XmlBeanFactory中主要使用reader属性对资源文件进行读取和注册。

2、XmlBeanDefinitionReader

　　XML配置文件的读取是Spring重要的功能，由于Spring的大部分功能都是以配置作为切入点，可以从XmlBeanDefinitionReader梳理一下资源文件读取、解析及注册的大致脉络。可以梳理出整个XML配置文件读取的大致流程如下：

　　（1）通过继承自AbstactBeanDefinitionReader中的方法，使用ResourceLoader将资源文件路径转换为对应的Resource文件。

　　（2）通过Document对Resource文件进行转换，将Resource文件转换为Document文件。

　　（3）通过实现接口BeanDefinitionDocumentReader的DefaultBeanDefinitionDocumentReader类对Document进行解析，并使用BeanDefinitionParserDelegate对Element进行解析。

容器基础XmlBeanFactory

public class BeanFactoryTest {
     @Test
     public void testSimpleLoad(){
          BeanFactory bf  = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("beanFactoryTest.xml"));
          MyTestBean bean = (MyTestBean) bf.getBean("myTestBean");
          assertEquals("testStr",bean.getTestStr());
     }
}

先来看上面这一组代码，该代码是Spring的入门测试代码，分析一下代码的执行逻辑，首先调用了ClassPathResource的构造函数来构造Resource资源文件的示例对象，这样后续的资源处理就可以用Resoure提供的各种服务来进行操作，当我们有Resource后，就可以对XmlBeanFactory进行初始化了。

　　现在我们讨论一下Resource资源是如何进行封装的，要弄清楚Resource资源封装我们必须了解ClassPathResource完成了什么事情。在Java中，将不同来源的资源抽象成URL，通过注册不同的handler（URLStreamHandler）来处理不同来源的资源的读取逻辑，一般handler的类型使用不同前缀来识别，如file:、http:、jar:等。然而URL没有默认定义相对ClassPath或ServletContext等资源的handler，所以Spring对其内部使用到的资源实现了自己的抽象结构，Resource接口来封装底层资源：

代码如下：

public interface InputStreamSource{
    InputSteam getInputStream() throws IOException;
}

public interface Resource extends InputStreamSource {
     boolean exists();
     boolean isReadable();
     boolean isOpen();
     URL getURL() throws IOException;
     URI getURI() throws IOException;
     File getFile() throws IOException;
     long lastModified() throws IOException;
     Resource createRelative(String relativePath) throws IOException;
     String getFilename();
     String getDescription();
}

InputStreamSource封装任何能返回InputStream的类，比如File,ClassPath下的资源和Byte Array等，它只有一个方法定义：getInputStream()，该方法返回一个新的InputStream对象。

　　Resource接口抽象了所有Spring内部使用到的资源，它定义了3个判断当前资源状态的方法：存在性、可读性、是否处于打开状态。另外Resource接口还提供了不同资源到URL、URI、File类型的转换。

　　日常开发过程中，对于资源文件的加载就可以使用如下方法：

Resource resource  = new ClassPathResource("beanFactoryTest.xml");
InputStream inputStream = resource.getInputStream();

ClassPathResource中对getInputStream是通过class或者classLoader提供的底层方法调用实现的，对于FileSystemResource的实现则更加简单，直接使用FileInputStream对文件进行实例化。

　　当通过Resource相关类完成对配置文件进行封装后，配置文件的读取工作就全权交给XmlBeanDefinitionReader来处理了。

　　了解了Spring中将配置文件封装为Resource类型的实例方法后，接下来就可以继续分析XmlBeanFactory的初始化过程了，在上面的代码中，初始化是使用Resource示例作为构造函数的参数方法：代码如下：

public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException{
        //调用XmlBeanFactory(Resource resource)的构造方法
        this(resource,null);
}

　　构造函数内部再次调用内部构造函数

//parentBeanFactory为父类BeanFactory用于factory合并，可以为空
public XmlBeanFactory(Resource resource,BeanFactory parentBeanFactory) throws BeanException{
        super(parentBeanFactory);
        this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
}

上面代码中loadBeanDefinitions(resource)才是资源加载的真正实现，XmlBeanDefinitionReader加载数据就是在这里完成的。

　　然后在这个方法之前有一个调用父类的构造函数初始化过程super(parentBeanFactory)。