Spring的IOC原理及实现 (三)

三、IoC容器的初始化？

        IoC容器的初始化包括BeanDefinition的Resource定位、载入和注册这三个基本的过程。我们以ApplicationContext为例讲解，ApplicationContext系列容器也许是我们最熟悉的，因为web项目中使用的XmlWebApplicationContext就属于这个继承体系，还有ClasspathXmlApplicationContext等，其继承体系如下图所示：

ApplicationContext允许上下文嵌套，通过保持父上下文可以维持一个上下文体系。对于bean的查找可以在这个上下文体系中发生，首先检查当前上下文，其次是父上下文，逐级向上，这样为不同的Spring应用提供了一个共享的bean定义环境。

下面我们分别简单地演示一下两种ioc容器的创建过程

1、XmlBeanFactory(屌丝IOC)的整个流程

通过XmlBeanFactory的源码，我们可以发现:

通过前面的源码，this.reader = new XmlBeanDefinitionReader(this); 中其中this 传的是factory对象

2、FileSystemXmlApplicationContext 的IOC容器流程

        1) ApplicationContext =new FileSystemXmlApplicationContext(xmlPath);

        先看其构造函数：

实际调用

      2)  设置资源加载器和资源定位

        通过分析FileSystemXmlApplicationContext的源代码可以知道，在创建FileSystemXmlApplicationContext容器时，构造方法做以下两项重要工作：

首先，调用父类容器的构造方法(super(parent)方法)为容器设置好Bean资源加载器。

然后，再调用父类AbstractRefreshableConfigApplicationContext的setConfigLocations(configLocations)方法设置Bean定义资源文件的定位路径。

通过追踪FileSystemXmlApplicationContext的继承体系，发现其父类的父类AbstractApplicationContext中初始化IoC容器所做的主要源码如下：

AbstractApplicationContext构造方法中调用PathMatchingResourcePatternResolver的构造方法创建Spring资源加载器：

在设置容器的资源加载器之后，接下来FileSystemXmlApplicationContet执行setConfigLocations方法通过调用其父类AbstractRefreshableConfigApplicationContext的方法进行对Bean定义资源文件的定位，该方法的源码如下：

通过这两个方法的源码我们可以看出，我们既可以使用一个字符串来配置多个Spring Bean定义资源文件，也可以使用字符串数组，即下面两种方式都是可以的：

a.    ClasspathResource res = new ClasspathResource(“a.xml,b.xml,……”);

多个资源文件路径之间可以是用” ,; /t/n”等分隔。

b.    ClasspathResource res = new ClasspathResource(newString[]{“a.xml”,”b.xml”,……});

至此，Spring IoC容器在初始化时将配置的Bean定义资源文件定位为Spring封装的Resource。

        3) AbstractApplicationContext的refresh函数载入Bean定义过程：

Spring IoC容器对Bean定义资源的载入是从refresh()函数开始的，refresh()是一个模板方法，refresh()方法的作用是：在创建IoC容器前，如果已经有容器存在，则需要把已有的容器销毁和关闭，以保证在refresh之后使用的是新建立起来的IoC容器。refresh的作用类似于对IoC容器的重启，在新建立好的容器中对容器进行初始化，对Bean定义资源进行载入          

FileSystemXmlApplicationContext通过调用其父类AbstractApplicationContext的refresh()函数启动整个IoC容器对Bean定义的载入过程：

refresh()方法主要为IoC容器Bean的生命周期管理提供条件，Spring IoC容器载入Bean定义资源文件从其子类容器的refreshBeanFactory()方法启动，所以整个refresh()中“ConfigurableListableBeanFactory beanFactory =obtainFreshBeanFactory();”这句以后代码的都是注册容器的信息源和生命周期事件，载入过程就是从这句代码启动。

refresh()方法的作用是：在创建IoC容器前，如果已经有容器存在，则需要把已有的容器销毁和关闭，以保证在refresh之后使用的是新建立起来的IoC容器。refresh的作用类似于对IoC容器的重启，在新建立好的容器中对容器进行初始化，对Bean定义资源进行载入

AbstractApplicationContext的obtainFreshBeanFactory()方法调用子类容器的refreshBeanFactory()方法，启动容器载入Bean定义资源文件的过程，代码如下：

AbstractApplicationContext子类的refreshBeanFactory()方法：

AbstractApplicationContext类中只抽象定义了refreshBeanFactory()方法，容器真正调用的是其子类AbstractRefreshableApplicationContext实现的    refreshBeanFactory()方法，

在这个方法中，先判断BeanFactory是否存在，如果存在则先销毁beans并关闭beanFactory，接着创建DefaultListableBeanFactory，并调用loadBeanDefinitions(beanFactory)装载bean定义。

5) AbstractRefreshableApplicationContext子类的loadBeanDefinitions方法：

AbstractRefreshableApplicationContext中只定义了抽象的loadBeanDefinitions方法，容器真正调用的是其子类AbstractXmlApplicationContext对该方法的实现，AbstractXmlApplicationContext的主要源码如下：

loadBeanDefinitions方法同样是抽象方法，是由其子类实现的，也即在AbstractXmlApplicationContext中。

Xml Bean读取器(XmlBeanDefinitionReader)调用其父类AbstractBeanDefinitionReader的 reader.loadBeanDefinitions方法读取Bean定义资源。

由于我们使用FileSystemXmlApplicationContext作为例子分析，因此getConfigResources的返回值为null，因此程序执行reader.loadBeanDefinitions(configLocations)分支。

6、AbstractBeanDefinitionReader读取Bean定义资源：

AbstractBeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions方法源码如下：

 可以到org.springframework.beans.factory.support看一下BeanDefinitionReader的结构

在其抽象父类AbstractBeanDefinitionReader中定义了载入过程

loadBeanDefinitions(Resource...resources)方法和上面分析的3个方法类似，同样也是调用XmlBeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions方法。

从对AbstractBeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions方法源码分析可以看出该方法做了以下两件事：

首先，调用资源加载器的获取资源方法resourceLoader.getResource(location)，获取到要加载的资源。

其次，真正执行加载功能是其子类XmlBeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions方法。

看到第8、16行，结合上面的ResourceLoader与ApplicationContext的继承关系图，可以知道此时调用的是DefaultResourceLoader中的getSource()方法定位Resource，因为FileSystemXmlApplicationContext本身就是DefaultResourceLoader的实现类，所以此时又回到了FileSystemXmlApplicationContext中来。

7、资源加载器获取要读入的资源：

XmlBeanDefinitionReader通过调用其父类DefaultResourceLoader的getResource方法获取要加载的资源.

FileSystemXmlApplicationContext容器提供了getResourceByPath方法的实现，就是为了处理既不是classpath标识，又不是URL标识的Resource定位这种情况。

FileSystemXmlApplicationContext容器提供了getResourceByPath方法的实现，就是为了处理既不是classpath标识，又不是URL标识的Resource定位这种情况。

这样代码就回到了 FileSystemXmlApplicationContext 中来，他提供了FileSystemResource 来完成从文件系统得到配置文件的资源定义。

这样，就可以从文件系统路径上对IOC 配置文件进行加载 - 当然我们可以按照这个逻辑从任何地方加载，在Spring 中我们看到它提供 的各种资源抽象，比如ClassPathResource, URLResource,FileSystemResource 等来供我们使用。上面我们看到的是定位Resource 的一个过程，而这只是加载过程的一部分.

8、XmlBeanDefinitionReader加载Bean定义资源：

     Bean定义的Resource得到了

     继续回到XmlBeanDefinitionReader的loadBeanDefinitions(Resource …)方法看到代表bean文件的资源定义以后的载入过程。

通过源码分析，载入Bean定义资源文件的最后一步是将Bean定义资源转换为Document对象，该过程由documentLoader实现

9、DocumentLoader将Bean定义资源转换为Document对象：

DocumentLoader将Bean定义资源转换成Document对象的源码如下：

该解析过程调用JavaEE标准的JAXP标准进行处理。

至此Spring IoC容器根据定位的Bean定义资源文件，将其加载读入并转换成为Document对象过程完成。

接下来我们要继续分析Spring IoC容器将载入的Bean定义资源文件转换为Document对象之后，是如何将其解析为Spring IoC管理的Bean对象并将其注册到容器中的。

10、XmlBeanDefinitionReader解析载入的Bean定义资源文件：

XmlBeanDefinitionReader类中的doLoadBeanDefinitions方法是从特定XML文件中实际载入Bean定义资源的方法，该方法在载入Bean定义资源之后将其转换为Document对象，接下来调用registerBeanDefinitions启动Spring IoC容器对Bean定义的解析过程，registerBeanDefinitions方法源码如下：

Bean定义资源的载入解析分为以下两个过程：

首先，通过调用XML解析器将Bean定义资源文件转换得到Document对象，但是这些Document对象并没有按照Spring的Bean规则进行解析。这一步是载入的过程

其次，在完成通用的XML解析之后，按照Spring的Bean规则对Document对象进行解析。

按照Spring的Bean规则对Document对象解析的过程是在接口BeanDefinitionDocumentReader的实现类DefaultBeanDefinitionDocumentReader中实现的。

11、DefaultBeanDefinitionDocumentReader对Bean定义的Document对象解析：

BeanDefinitionDocumentReader接口通过registerBeanDefinitions方法调用其实现类DefaultBeanDefinitionDocumentReader对Document对象进行解析，通过上述Spring IoC容器对载入的Bean定义Document解析可以看出，我们使用Spring时，在Spring配置文件中可以使用元素来导入IoC容器所需要的其他资源，Spring IoC容器在解析时会首先将指定导入的资源加载进容器中。使用别名时，Spring IoC容器首先将别名元素所定义的别名注册到容器中。

对于既不是元素，又不是元素的元素，即Spring配置文件中普通的元素的解析由BeanDefinitionParserDelegate类的parseBeanDefinitionElement方法来实现。

12、BeanDefinitionParserDelegate解析Bean定义资源文件中的元素：

Bean定义资源文件中的和元素解析在DefaultBeanDefinitionDocumentReader中已经完成，对Bean定义资源文件中使用最多的元素交由BeanDefinitionParserDelegate来解析，

只要使用过Spring，对Spring配置文件比较熟悉的人，通过对上述源码的分析，就会明白我们在Spring配置文件中元素的中配置的属性就是通过该方法解析和设置到Bean中去的。

注意：在解析元素过程中没有创建和实例化Bean对象，只是创建了Bean对象的定义类BeanDefinition，将元素中的配置信息设置到BeanDefinition中作为记录，当依赖注入时才使用这些记录信息创建和实例化具体的Bean对象。

上面方法中一些对一些配置如元信息(meta)、qualifier等的解析，我们在Spring中配置时使用的也不多，我们在使用Spring的元素时，配置最多的是属性，因此我们下面继续分析源码，了解Bean的属性在解析时是如何设置的。

13、BeanDefinitionParserDelegate解析元素：

BeanDefinitionParserDelegate在解析调用parsePropertyElements方法解析元素中的属性子元素，

通过对上述源码的分析，我们可以了解在Spring配置文件中，元素中元素的相关配置是如何处理的：

a. ref被封装为指向依赖对象一个引用。

b.value配置都会封装成一个字符串类型的对象。

c.ref和value都通过“解析的数据类型属性值.setSource(extractSource(ele));”方法将属性值/引用与所引用的属性关联起来。

在方法的最后对于元素的子元素通过parsePropertySubElement 方法解析，我们继续分析该方法的源码，了解其解析过程。

14、解析元素的子元素：

在BeanDefinitionParserDelegate类中的parsePropertySubElement方法对中的子元素解析，

通过上述源码分析，我们明白了在Spring配置文件中，对元素中配置的Array、List、Set、Map、Prop等各种集合子元素的都通过上述方法解析，生成对应的数据对象，比如ManagedList、ManagedArray、ManagedSet等，这些Managed类是Spring对象BeanDefiniton的数据封装，对集合数据类型的具体解析有各自的解析方法实现，解析方法的命名非常规范，一目了然，我们对集合元素的解析方法进行源码分析，了解其实现过程。

15、解析子元素：

在BeanDefinitionParserDelegate类中的parseListElement方法就是具体实现解析元素中的集合子元素

当调用BeanDefinitionReaderUtils向IoC容器注册解析的BeanDefinition时，真正完成注册功能的是DefaultListableBeanFactory。

17、DefaultListableBeanFactory向IoC容器注册解析后的BeanDefinition：

DefaultListableBeanFactory中使用一个HashMap的集合对象存放IoC容器中注册解析的BeanDefinition，

至此，Bean定义资源文件中配置的Bean被解析过后，已经注册到IoC容器中，被容器管理起来，真正完成了IoC容器初始化所做的全部工作。现  在IoC容器中已经建立了整个Bean的配置信息，这些BeanDefinition信息已经可以使用，并且可以被检索，IoC容器的作用就是对这些注册的Bean定义信息进行处理和维护。这些的注册的Bean定义信息是IoC容器控制反转的基础，正是有了这些注册的数据，容器才可以进行依赖注入。

总结：

     现在通过上面的代码，总结一下IOC容器初始化的基本步骤：

u     初始化的入口在容器实现中的 refresh()调用来完成

u     对 bean 定义载入 IOC 容器使用的方法是 loadBeanDefinition,其中的大致过程如下：通过 ResourceLoader 来完成资源文件位置的定位，DefaultResourceLoader 是默认的实现，同时上下文本身就给出了 ResourceLoader 的实现，可以从类路径，文件系统, URL 等方式来定为资源位置。如果是 XmlBeanFactory作为 IOC 容器，那么需要为它指定 bean 定义的资源，也就是说 bean 定义文件时通过抽象成 Resource 来被 IOC 容器处理的，容器通过 BeanDefinitionReader来完成定义信息的解析和 Bean 信息的注册,往往使用的是XmlBeanDefinitionReader 来解析 bean 的 xml 定义文件 - 实际的处理过程是委托给 BeanDefinitionParserDelegate 来完成的，从而得到 bean 的定义信息，这些信息在 Spring 中使用 BeanDefinition 对象来表示 - 这个名字可以让我们想到loadBeanDefinition,RegisterBeanDefinition  这些相关的方法 - 他们都是为处理 BeanDefinitin 服务的， 容器解析得到 BeanDefinitionIoC 以后，需要把它在 IOC 容器中注册，这由 IOC 实现 BeanDefinitionRegistry 接口来实现。注册过程就是在 IOC 容器内部维护的一个HashMap 来保存得到的 BeanDefinition 的过程。这个 HashMap 是 IoC 容器持有 bean 信息的场所，以后对 bean 的操作都是围绕这个HashMap 来实现的.

u     然后我们就可以通过 BeanFactory 和 ApplicationContext 来享受到 Spring IOC 的服务了,在使用 IOC 容器的时候，我们注意到除了少量粘合代码，绝大多数以正确 IoC 风格编写的应用程序代码完全不用关心如何到达工厂，因为容器将把这些对象与容器管理的其他对象钩在一起。基本的策略是把工厂放到已知的地方，最好是放在对预期使用的上下文有意义的地方，以及代码将实际需要访问工厂的地方。 Spring 本身提供了对声明式载入 web 应用程序用法的应用程序上下文,并将其存储在ServletContext 中的框架实现。具体可以参见以后的文章 

在使用 Spring IOC 容器的时候我们还需要区别两个概念:

       Beanfactory 和 Factory bean，其中 BeanFactory 指的是 IOC 容器的编程抽象，比如 ApplicationContext， XmlBeanFactory 等，这些都是 IOC 容器的具体表现，需要使用什么样的容器由客户决定,但 Spring 为我们提供了丰富的选择。 FactoryBean 只是一个可以在 IOC而容器中被管理的一个 bean,是对各种处理过程和资源使用的抽象,Factory bean 在需要时产生另一个对象，而不返回 FactoryBean本身,我们可以把它看成是一个抽象工厂，对它的调用返回的是工厂生产的产品。所有的 Factory bean 都实现特殊的org.springframework.beans.factory.FactoryBean 接口，当使用容器中 factory bean 的时候，该容器不会返回 factory bean 本身,而是返回其生成的对象。Spring 包括了大部分的通用资源和服务访问抽象的 Factory bean 的实现，其中包括:对 JNDI 查询的处理，对代理对象的处理，对事务性代理的处理，对 RMI 代理的处理等，这些我们都可以看成是具体的工厂,看成是SPRING 为我们建立好的工厂。也就是说 Spring 通过使用抽象工厂模式为我们准备了一系列工厂来生产一些特定的对象,免除我们手工重复的工作，我们要使用时只需要在 IOC 容器里配置好就能很方便的使用了.