作为一个java程序员，保守估计一年里也都有300天要和Spring有亲密接触~~像我这种怕是每天都要撸撸Spring，所以这次也要做个深入了解！这次就来看看Spring是怎么初始化IoC容器的
注：阅读本文时一定要在IDE进行跳转
我们都是知道Spring为企业级应用提供了丰富的功能，而这些功能底层都依赖于底层最核心的两种特性IOC和AOP。
IOC实现里主要包括两部分，一个是IOC容器初始化，另外一个是依赖注入，由于两部分是相对独立的部分，所以分成不同文章讲解，本篇主要讲述IOC容器的初始化。
一、IoC的概念
控制反转（Inversion of Control，缩写为IoC），是面向对象编程中的一种设计原则，可以用来减低计算机代码之间的耦合度。其中最常见的方式叫做依赖注入（Dependency Injection，简称DI），还有一种方式叫“依赖查找”（Dependency Lookup）。通过控制反转，对象在被创建的时候，由一个调控系统内所有对象的外界实体，将其所依赖的对象的引用传递给它。也可以说，依赖被注入到对象中。
上面这个概念是来自维基百科，在Expert Spring MVC and Web Flow和Expert One-on-One J2EE without EJB等书中都也是将依赖注入看作是IoC的一种方式。不过有些地方会把IoC和DI看成一个概念（例如Spring in Action、Spring揭密等书），不过没关系，不影响我们理解就可以。
白话版
A类的正常的运行需要B类
没有IoC之前我们在使用A类的某个方法时，总会依赖于B类的一些功能，这样我们就要去new个B对象，有时还要考虑什么时候销毁，什么时候使用单例模式等等，类少了还好管理，这要是多起来真是再聪明的人怕也是要十个头九个大了， 而且A、B之间的依赖关系使各代码紧密耦合，一旦B类的出现问题，或者某天干脆不用B了用C，那是不是A类里的new B()全得换成new C()？想象都觉得累...
有了IoC之后，对象创建都交给第三方容器处理，A中的B通过注入来完成，B出问题了，或者需要换成C了，只要把注入的B换成C就可以(现实开发中B、C可以实现相同的接口解决~所以啊，Spring是面向接口编程鸭)。
Tips
Expert One-on-One J2EE without EJB这本书是spring爸爸Rod Johnson写的，进入Spring的BeanFactory类里面看看作者就是他，哈哈！
浅谈控制反转与依赖注入：这是我看过最好的一篇对控制反转的解释，强烈推荐！
二、IoC容器初始化
预备内容
本节只讲解IoC容器的初始化，其中包括创建容器和将bean装入到容器中，下面这三件事是该部分的核心：
BeanDefinition的Resource定位
BeanDefinition的载入和解析
BeanDefinition在容器中的注册
因为Spring的IoC容器实现太复杂了，各种类之间的调用很容易就让我们陷入到细节之中，结果就走的太远忘记了为啥要出发了，本文主要将述容器初始化时最主要的三件事。
先了解几个概念：
BeanFactory：这是IOC容器的接口定义，提供了IoC最基本的功能，如果说容器是个汽车工厂，那么这个结构就规定了汽车工厂最基本的功能，能储存零件，能组装汽车。
publicinterfaceBeanFactory{/**
* 使用容器获取bean时，添加转义自符&可以获取到FactoryBean本身而吧是Factory产生的对象
*/String FACTORY_BEAN_PREFIX ="&";/**
* 通过bean的名字来获取bean
*/ObjectgetBean(String name)throwsBeansException;/**
* 通过bean的类型和类型来获取bean
*/TgetBean(String name, Class
* 通过bean的类型来获取bean
*/TgetBean(Class
* 通过名字和参数来获取bean
*/ObjectgetBean(String name, Object... args)throwsBeansException;/**
* 是否包含名字为name的bean
*/booleancontainsBean(String name);/**
* 是否单例
*/booleanisSingleton(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;/**
* 是否原型
*/booleanisPrototype(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;/**
* 名字为name的bean是否是targetType类型
*/booleanisTypeMatch(String name, Class targetType)throwsNoSuchBeanDefinitionException;/**
* 获取名字为name的bean类型
*/Class getType(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;/**
* 获取名字为name的bean的别名字集合
*/String[] getAliases(String name);}
ApplicationContext：升级版汽车厂，除了上面的功能，还提供很多人性化的服务，继承了 MessageSource，ResourceLoader，ApplicationEventPublisher等等接口，在BeanFactory 简单IoC容器的基础上添加了许多对高级容器的支持。
publicinterfaceApplicationContextextendsEnvironmentCapable,ListableBeanFactory,HierarchicalBeanFactory,MessageSource,ApplicationEventPublisher,ResourcePatternResolver{/**
* 返回该上下文的id(unique)
*/StringgetId();/**
* 返回上下文所属应用的名字
*/StringgetApplicationName();/**
* 返回这个上下文友好的名字
*/StringgetDisplayName();/**
* 返回上下文首次加载的时间
*/longgetStartupDate();/**
* 返回父类上下文
*/ApplicationContextgetParent();/**
* 功能性的暴露自动装配的工厂，并不常用
*/AutowireCapableBeanFactorygetAutowireCapableBeanFactory()throwsIllegalStateException;}
这里面的方法也不多，主要的方法都在继承的接口里
BeanDifinition：储存 Spring中 Bean的信息，包括各属性名，类名，是否单例等，抽象了我们对 Bean的定义，是让容器起作用的主要数据类型。对 IOC 容器来说，BeanDefinition 就是对控制反转模式中管理的对象依赖关系的数据抽象。
接下来正式进入IoC容器初始化的分析，以FileSystemXmlApplicationContext为例,下面是FileSystemXmlApplicationContext的继承关系~（这形状，满满的爱啊，哈哈）
BeanDefinition的Resource定位
publicclassFileSystemXmlApplicationContextextendsAbstractXmlApplicationContext{/**
* 无参构造
*/publicFileSystemXmlApplicationContext(){ }/**
* 传入父类上下文
*/publicFileSystemXmlApplicationContext(ApplicationContext parent){super(parent); }/**
* 核心构造方法，其他几个都基于本构造方法
* configLocations 传入xml配置文件位置集合
* refresh 是否自动刷新容器(是refresh方法的调用，初始化上下文的核心方法)
* parent 父类上下文
* 1.传入配置文件地址
* 2.刷新容器
*/publicFileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations,booleanrefresh, ApplicationContext parent)throwsBeansException{super(parent); setConfigLocations(configLocations);if(refresh) { refresh(); } }/**
* 通过给定的路径在文件系统中定位BeanDefinition并返回一个FileSystemResource
* 这个方法是BeanDefinitionReader的loadBeanDefinition中被调用，
* loadBeanDefinition采用了模板模式，具体实现在不同的子类中(默认是类路径)
*/@OverrideprotectedResourcegetResourceByPath(String path){if(path !=null&& path.startsWith("/")) { path = path.substring(1); }returnnewFileSystemResource(path); }}
看以看出，本类对所有configLocation都进行了处理，使所有以xml形式存在的BeanDefinition都得到了处理，其中这个refresh就最最关键点方法，接下来对refresh进行解析。
refresh是在AbstractApplicationContext中实现，理解了refresh方法，基本就理解了IoC初始化的全过程了。
publicvoidrefresh()throwsBeansException, IllegalStateException{synchronized(this.startupShutdownMonitor) {// 刷新前准备活动prepareRefresh();// 关键方法构建beanFactory——>接下来会详解本方法ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();// 为在这个上下文中使用beanFactory做准备prepareBeanFactory(beanFactory);try{// 设置后置处理器postProcessBeanFactory(beanFactory);// 调用bean的后置处理器，这些处理器在上下文中被注册为bean的形式// Invoke factory processors registered as beans in the context.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);// Register bean processors that intercept bean creation.// 注册拦截bean创建的处理器registerBeanPostProcessors(beanFactory);// Initialize message source for this context.// 为上下文初始化消息源，国际化功能initMessageSource();// Initialize event multicaster for this context.// 初始化上下文的时间机制initApplicationEventMulticaster();// Initialize other special beans in specific context subclasses.// 初始化其他特殊bean在特殊上下文子类中onRefresh();// Check for listener beans and register them.// 检查监听的bean，并将他们注册到容器中registerListeners();// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.// 初始化所有的非懒加载单件finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// Last step: publish corresponding event.// 发布相关事件，结束refreshfinishRefresh(); }catch(BeansException ex) {// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.// 出现异常销毁beansdestroyBeans();// Reset 'active' flag.// 这个active在上面的prepare中被设置为了truecancelRefresh(ex);// Propagate exception to caller.throwex; } }}
接下来我们详细来看一下容器的构建过程，在类AbstractRefreshableApplicationContext中
protectedConfigurableListableBeanFactoryobtainFreshBeanFactory(){// 刷新beanfactory，这个方法很重要,就是它构建的bean，【继续往里走】refreshBeanFactory(); ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();if(logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Bean factory for "+ getDisplayName() +": "+ beanFactory); }returnbeanFactory;}
@OverrideprotectedfinalvoidrefreshBeanFactory()throwsBeansException{// 如果已经存在beanfactory那就销毁掉bean并把工厂关了，避免对接下来的初始化造成影响if(hasBeanFactory()) { destroyBeans(); closeBeanFactory(); }try{// 这里创建了一个DefaultListableBeanFactoryDefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();// 设置唯一id，用于序列化beanFactory.setSerializationId(getId());// 自定义bean工厂customizeBeanFactory(beanFactory);// 向工厂中加载BeanDefinition，这个很重要，【继续往里走】loadBeanDefinitions(beanFactory);synchronized(this.beanFactoryMonitor) {this.beanFactory = beanFactory; } }catch(IOException ex) {thrownewApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for "+ getDisplayName(), ex); }}
loadBeanDefinitions在AbstractRefreshableApplicationContext中是个抽象方法，我直接找到了在子类AbstractXmlApplicationContext（其实有三个实现类，但是我们现在研究的是FileSystemXmlApplicationContext）中的实现。
protectedvoidloadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory)throwsBeansException, IOException{// 看这名字，显然就是用这家伙对来将xml配置文件中的信息读取放到容器里的.XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader =newXmlBeanDefinitionReader(beanFactory);//使用这个上下文的环境资源对这个reader进行配置beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment()); beanDefinitionReader.setResourceLoader(this); beanDefinitionReader.setEntityResolver(newResourceEntityResolver(this));// 允许子类个性化对这个reader初始化initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);// 然后开始真正的加载BeanDefinition，【继续往里走】loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);}
这次是跳转到AbstractXmlApplicationContext里面，继续阅读
protectedvoidloadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader)throwsBeansException, IOException{// 获取配置资源~~不过直接返回了一个null,不过有子类进行重写的（如果看过HashMap源码，那肯定记得里面有几个空实现是给LinkedHashMap用的，这里同样的道理）Resource[] configResources = getConfigResources();if(configResources !=null) { reader.loadBeanDefinitions(configResources); }// 这个是类AbstractRefreshableConfigApplicationContext中的方法(跳来跳去脑壳都大了。。。)// FileSystemXmlApplicationContext在refresh前就设置了String[] configLocations = getConfigLocations();if(configLocations !=null) {// 终于开始解析了，【继续往里走】reader.loadBeanDefinitions(configLocations); }}
AbstractBeanDefinitionReade中的方法，就是在这里进行加载的
@OverridepublicintloadBeanDefinitions(String... locations)throwsBeanDefinitionStoreException{ Assert.notNull(locations,"Location array must not be null");intcounter =0;for(String location : locations) {// ....【继续往里面走】counter += loadBeanDefinitions(location); }returncounter;}
还在本类里~不用跳了
publicintloadBeanDefinitions(String location, Set
refresh方法完成IoC的整个初始化，其中 refreshBeanFactory()方法非常的重要，本小节讲到定位，下一小节开始讲解BeanDefinition解析与加载。
BeanDefinition的载入和解析
对于IoC容器来说，这个载入过程相当于把xml中的BeanDefinition转换成一个Spring内部的数据结构的过程。IoC容器对Bean的管理和依赖注入功能是通过对其持有的BeanDefinition进行各种相关操作来实现的。这些BeanDefinition是通过一个HashMap来实现的。
承接上文，loadBeanDefinitions()是对BeanDefinition载入和解析的核心方法。具体实现在XMLBeanDefinitionReader里面。
publicintloadBeanDefinitions(Resource... resources)throwsBeanDefinitionStoreException{ Assert.notNull(resources,"Resource array must not be null");intcounter =0;for(Resource resource : resources) {// 这里是循环加载，【继续往里面跳】counter += loadBeanDefinitions(resource); }returncounter;}
publicintloadBeanDefinitions(Resource resource)throwsBeanDefinitionStoreException{// 对Resource进行包装,提供通过不同编码方式读取资源文件,【继续往里面跳】returnloadBeanDefinitions(newEncodedResource(resource));}
publicintloadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource)throwsBeanDefinitionStoreException{ Assert.notNull(encodedResource,"EncodedResource must not be null");if(logger.isInfoEnabled()) { logger.info("Loading XML bean definitions from "+ encodedResource.getResource()); }// 获取已经加载的ResourceSet currentResources =this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();if(currentResources ==null) { currentResources =newHashSet(4);this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources); }// 解决重复依赖问题，encodedResource的equals方法已经被重写if(!currentResources.add(encodedResource)) {thrownewBeanDefinitionStoreException("Detected cyclic loading of "+ encodedResource +" - check your import definitions!"); }// 这里获取IO准备读取XML中的BeanDefinitiontry{ InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();try{ InputSource inputSource =newInputSource(inputStream);if(encodedResource.getEncoding() !=null) { inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding()); }// 【继续往里面跳】returndoLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource()); }finally{ inputStream.close(); } }catch(IOException ex) {thrownewBeanDefinitionStoreException("IOException parsing XML document from "+ encodedResource.getResource(), ex); }finally{ currentResources.remove(encodedResource);if(currentResources.isEmpty()) {this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.remove(); } }}
这个是在XMLBeanDefinitionReader中实现(没有进其他类)
protectedintdoLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)throwsBeanDefinitionStoreException{try{// 这里取得XML的document对象，解析由documentLoader完成，感兴趣看以进去看看步骤// 虽然已经对xml进行解析但是并没有按照bean的规则，所以需要继续解析Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);// 这里启动的是对beanDefinition解析的详细过程，很重要的方法，【继续往里面跳】returnregisterBeanDefinitions(doc, resource); }catch(BeanDefinitionStoreException ex) {throwex; }catch(SAXParseException ex) {thrownewXmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),"Line "+ ex.getLineNumber() +" in XML document from "+ resource +" is invalid", ex); }catch(SAXException ex) {thrownewXmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),"XML document from "+ resource +" is invalid", ex); }catch(ParserConfigurationException ex) {thrownewBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),"Parser configuration exception parsing XML from "+ resource, ex); }catch(IOException ex) {thrownewBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),"IOException parsing XML document from "+ resource, ex); }catch(Throwable ex) {thrownewBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),"Unexpected exception parsing XML document from "+ resource, ex); }}
仍然在本类中
publicintregisterBeanDefinitions(Document doc, Resource resource)throwsBeanDefinitionStoreException{// 创建BeanDefinitionDocumentReader对document进行解析BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader(); documentReader.setEnvironment(this.getEnvironment());intcountBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();// 具体的解析过程，【继续往里面跳】documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));returngetRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;}
进入DefaultBeanDefinitionDocumentReader类中，在文档元素中获取根元素，并继续调用doRegisterBeanDefinition进行注册。
publicvoidregisterBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext){this.readerContext = readerContext; logger.debug("Loading bean definitions"); Element root = doc.getDocumentElement();// 【继续往里面跳】doRegisterBeanDefinitions(root);}
protectedvoiddoRegisterBeanDefinitions(Element root){ String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);if(StringUtils.hasText(profileSpec)) { Assert.state(this.environment !=null,"Environment must be set for evaluating profiles"); String[] specifiedProfiles = StringUtils.tokenizeToStringArray( profileSpec, BeanDefinitionParserDelegate.MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);if(!this.environment.acceptsProfiles(specifiedProfiles)) {return; } } BeanDefinitionParserDelegate parent =this.delegate;this.delegate = createDelegate(this.readerContext, root, parent); preProcessXml(root);// 对BeanDefinition进行解析，该方法的核心逻辑，【继续往里面跳】parseBeanDefinitions(root,this.delegate); postProcessXml(root);this.delegate = parent;}
// 不难看出，这是对xml的解析过程protectedvoidparseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate){if(delegate.isDefaultNamespace(root)) { NodeList nl = root.getChildNodes();for(inti =0; i < nl.getLength(); i++) { Node node = nl.item(i);if(nodeinstanceofElement) { Element ele = (Element) node;if(delegate.isDefaultNamespace(ele)) {// 本逻辑为核心逻辑，【继续往里面跳】parseDefaultElement(ele, delegate); }else{ delegate.parseCustomElement(ele); } } } }else{ delegate.parseCustomElement(root); }}
privatevoidparseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate){// import标签if(delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) { importBeanDefinitionResource(ele); }// 别名elseif(delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) { processAliasRegistration(ele); }// bean标签elseif(delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {// 对bean标签进行解析，【继续往里面跳】processBeanDefinition(ele, delegate); }// beans标签elseif(delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {// recursedoRegisterBeanDefinitions(ele); }}
protectedvoidprocessBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate){// 这个是BeanDefinitionHolder里装有BeanDefinition对象和beanname，别名集合等信息// parseBeanDefinitionElement()这个方法将xml中bean的定义进行解析，有兴趣可以进去深入了解BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);if(bdHolder !=null) { bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);try{// 向IoC容器注册解析到的BeanDefinition，【继续往里面跳】BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry()); }catch(BeanDefinitionStoreException ex) { getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '"+ bdHolder.getBeanName() +"'", ele, ex); }// Send registration event.getReaderContext().fireComponentRegistered(newBeanComponentDefinition(bdHolder)); }}
至此，XML中的BeanDefinition的解析和载入全部完成，接下来进入bean的注册部分。
BeanDefinition在IoC容器中的注册
经过定位和载入后，BeanDefinition已经在IoC建立起相应的数据结构，为了更友好的使用这些BeanDefinition，需要在IoC容器中将这些BeanDefinition进行注册。
该方法在BeanDefinitionReaderUtils类中
publicstaticvoidregisterBeanDefinition(
BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)throwsBeanDefinitionStoreException{ String beanName = definitionHolder.getBeanName();// 这个很明显是将BeanDefinition注册的方法，【继续往里面跳】registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());// Register aliases for bean name, if any.String[] aliases = definitionHolder.getAliases();if(aliases !=null) {for(String aliase : aliases) { registry.registerAlias(beanName, aliase); } }}
跳转到DefaultListableBeanFactory类中，前面创建工厂时用的就是这个工厂
publicvoidregisterBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)throwsBeanDefinitionStoreException{ Assert.hasText(beanName,"Bean name must not be empty"); Assert.notNull(beanDefinition,"BeanDefinition must not be null");if(beanDefinitioninstanceofAbstractBeanDefinition) {try{ ((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate(); }catch(BeanDefinitionValidationException ex) {thrownewBeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,"Validation of bean definition failed", ex); } }// 为了保证数据一致性，注册时加个synchronized线程锁synchronized(this.beanDefinitionMap) {// 检查在IoC容器中是否有同名bean，有同名的还不让覆盖的就是抛异常BeanDefinition oldBeanDefinition =this.beanDefinitionMap.get(beanName);if(oldBeanDefinition !=null) {if(!this.allowBeanDefinitionOverriding) {thrownewBeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,"Cannot register bean definition ["+ beanDefinition +"] for bean '"+ beanName +"': There is already ["+ oldBeanDefinition +"] bound."); }elseif(oldBeanDefinition.getRole() < beanDefinition.getRole()) {if(this.logger.isWarnEnabled()) {this.logger.warn("Overriding user-defined bean definition for bean '"+ beanName +" with a framework-generated bean definition ': replacing ["+oldBeanDefinition +"] with ["+ beanDefinition +"]"); } }else{if(this.logger.isInfoEnabled()) {this.logger.info("Overriding bean definition for bean '"+ beanName +"': replacing ["+ oldBeanDefinition +"] with ["+ beanDefinition +"]"); } } }else{this.beanDefinitionNames.add(beanName);this.frozenBeanDefinitionNames =null; }// 把BeanDefinition装到如到beanDefinitionMap中// 【至此Spring IoC容器初始化完成~】// beanDeinitionMap是初始长度64的ConcurrentHashMapthis.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); } resetBeanDefinition(beanName);}
到这里，注册完成。我们创建bean工厂，将BeanDefinition注册到了IoC容器持有的Map中。这些信息是控制反转的基础。
三、小结
本文开始简略解释IoC的概念，然后从FileSystemXmlApplicationContext着手，根据源码一步一步讲述从bean工厂创建到BeanDefinition在IoC中注册核心逻辑。Spring源码确实细节太多，在阅读源码过程中，一定要抓住核心逻辑。
本文是博主在学习Spring源码过程中对IoC的总结，希望对想要阅读源码但不知从何下手的同学有所帮助！如有错误希望大家指正。
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