spring ioc源码剖析

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ioc的定义

全文是Inversion of Control。翻译过来就是控制反转，意思是对象之间的关系不再由传统的程序来控制，而是由spring容器来统一控制这些对象创建、协调、销毁，而对象只需要完成业务逻辑即可。

可以看出ioc主要是通过spring容器来维护bean的生命周期（从创建到销毁），同时也会包含DI(注入依赖)等bean对象填充的操作。接下来我们重点通过源码来看下bean是如何被定义，被创建，以及初始化和销毁的。

我们先抛开spring代码实现，自己思考几分钟；如果让你去做个spring容器的话，有哪些事你肯定是要做的。

1. Bean的扫描与注册: 加载javaconfig配置类文件，解析它的扫描包(componentScan)，安装扫描包递归解析，最后存放到一个配置类集合里。
2. 创建与管理Bean:拿出配置类集合，进行实例化，属性填充(@Autowire等)，以及初始化。

IOC核心类与类关系

在我们跟源码之前，我觉得有必要先写一下关于Spring的IOC的核心类以及它的关系图是怎样的，这样可以让我们对spring有个更上层面和清晰的了解。

BeanDifinition:如何定义一个bean

BeanDefinition包含了如下信息：

• bean的scope,是单例还是prototype，默认是单例
• bean的dependens,它决定后面创建bean(AbstractApplicationContext.getBean)的时候会优先创建它需要依赖的bean
• bean有没有被其它的bean通过autowire注解引入,isAutowireCandidate
• 集合autowire注解的primary注解,isPrimary
• bean如果是个FactoryBean（FactoryBean与BeanFactory差老远了，前者只是用来修饰bean的实例化方式的）,还需要有它的fatoryBeanMethod
• bean是否是懒加载，默认不是懒加载

BeanDefinitionRegistry:注册bean定义的接口

这里有个重要的方法 注册一个bean定义：

registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)

AnnotationConfigApplicationContext

我们先启动一个Spring容器

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class);

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = {"com.yan.ioc.service"})
public class MainConfig {
	@Bean
	public ConfigBean configBeanA() {
		return new ConfigBean();
	}

	@Bean
	public ConfigBean configBeanB() {
		return configBeanA();
	}
}

AnnotationConfigApplicationContext是Spring提供给我们管理ioc容器直接调用的入口类，传入的参数为我们javaconfig配置类的class。

它负责了Bean的注册以及生命周期的管理，同时它还包括了国际化，事件管理等其它的功能。之于它为什么可以完成这么多的事，我们不妨先看看它到底继承了哪些重要的类。

public class AnnotationConfigApplicationContext extends GenericApplicationContext implements AnnotationConfigRegistry

GenericApplicationContext与BeanFactory

首先看到AnnotationConfigApplicationContext的继承了GenericApplicationContext

GenericApplicationContext：Spring对configurableeListableBeanfactory的默认实现和BeanDefinitionRegistry接口:一个成熟的bean工厂基于bean定义元数据，可通过后处理器扩展。

GenericApplicationContext实现了BeanDefinitionRegistry bean定义注册接口，那它是如何实现的呢。

它用到了装饰模式，并在装饰模式里new了DefaultListableBeanFactory，而DefaultListableBeanFactory才是真正做到实现BeanDefinitionRegistry接口的类。

public GenericApplicationContext() {
		/**
		 AnnotationConfigApplicationContext被new的同时，因为它是父类，
		 它直接创建了个DefaultListableBeanFactory,这个玩意是不是很眼熟
		 对它就是我们经常说到或者用到的BeanFactory了！！！
		 */
		this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
	}

我们再看看DefaultListableBeanFactory的结构

从图中可以看到DefaultListableBeanFactory是个非常底层的类了，也是一个具有强大功能的类，它也是我们通常说的BeanFactory。

我们直接在DefaultListableBeanFactory类了发现了beanDefinitionMap这个集合，貌似是用来存放BeanDifiniton的，key应该是beanName; 这里我们完全可以做一个大胆的假设，spring扫描javaconfig配置类后，解析出来的所以bean定义信息全部都存放在这里了。

通过DefaultListableBeanFactory的关系图，我们还知道它继承了AbstractApplicationContext

AbstractApplicationContext

springframework.context的抽象实现ApplicationContext接口。不强制配置使用的存储类型;简单地实现公共上下文功能。使用模板方法设计模式，需要具体的子类来实现抽象方法。

它是一个模板类，换句话说它定义了很多方法，我们都是可以直接用的（而且是经常会用到的）；只不过它可能会抛出来几个抽象的钩子方法让子类去实现。那我们来看看它到底有那些你一定见过的方法呢。

大家一直说refresh方法，那refresh方法到底在哪里呢，它在AbstractApplicationContext这个模板类里；基本上我们对javaconfig配置类的解析，bean的扫描，注册以及实例化，属性填充，初始化都是在这里完成，当然国际化，事件管理也在这里实现的。

那这个模板类有留出了个什么钩子方法呢？

public abstract ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() throws IllegalStateException;

看到上面代码就明白了，GenericApplicationContext装饰了实现了BeanDefinitionRegistry接口的DefaultListableBeanFactory类；然后它又继承了模板类AbstractApplicationContext，把DefaultListableBeanFactory这个又回调给了AbstractApplicationContext。

ioc容器的源码实现

核心类与结构我们大致清晰了，那我们再回到AnnotationConfigApplicationContext类来。如果spring要做ioc容器管理，最起码要做两件事情。

1. Bean的扫描与注册: 加载javaconfig配置类文件，解析它的扫描包(componentScan)，安装扫描包递归解析，最后存放到一个配置类集合里。

2. 创建与管理Bean:拿出配置类集合，进行实例化，属性填充(@Autowire等)，以及初始化。
    
    

这里我画了个Spring ioc容器实现原理的脑图，看不清的可以到processon上创建的项目里去看，密码：Phn3

其实如果你对spring里各种后置处理器很了解的话，我想直接看这个脑图是没有问题的。如果没有深入了解也没关系，接下来我将拿几个核心的后置处理器进行讲解。

后置处理器分类

后置处理器主要分两大类：

1. 注册和修改Bean相关的后置处理器(BeanDefinitionRegistryPostProcessor,和BeanFactoryPostProcessor)
2. 对Bean进行实例化或初始化时，进行额外操作的后置处理器 (InstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanPostPrecessor)
   BeanPostPrecessor主要用于对Bean初始化前后的处理。而InstantiationAwareBeanPostProcessor是继承了BeanPostPrecessor，它同时添加了对Bean实例化前后处理的方法。

Spring ioc的扫描与注册BeanDefinition

再讲解后置处理器之前，还是有必要先说下spring的一个重要思想，不然你自己再去跟源码可能会晕乎乎的。

spring万物皆bean

1. spring处理任何的流程，一定是通过bean来做的
2. 如果想处理这个流程，但是没有对应的bean的话，那你必须先注册到容器里面去
3. 各种后置处理器也是一种bean
    
    

BeanDefinitionRegistryPostProcessor与ConfigurationClassPostProcessor

public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor 

• BeanDefinitionRegistryPostProcessor主要的目的是注册Bean定义
  

• BeanDefinitionRegistryPostProcessor同时继承了BeanFactoryPostProcesser接口，BeanFactoryPostProcesser的主要目的是修改Bean定义，所以BeanDefinitionRegistryPostProcessor通知具备注册和修改Bean定义的功能。
  

• ConfigurationClassPostProcessor实现了BeanDefinitionRegistryPostProcessor，并且Spring将它注册到了容器里。ConfigurationClassPostProcessor这个类非常重要，我们先把流程理清楚。

• 为什么我们直接通过AnnotationConfigApplicationContext就能把ConfigurationClassPostProcessor注册到容器里呢。（可以参考GenericApplicationContext与BeanFactory小节同时理解）
  

• 我们首先要扫描Bean呀，不扫描哪来的注册呢？ConfigurationClassPostProcessor就起到了扫描与注册Bean的关键作用，下面这张图诠释了ioc扫描与注册容器的过程。
  

Spring ioc – bean的生命周期管理

Bean的生命周期大概分为这四大步，但是Spring又分别在其中加入了后置后处理器的处理。 它的整个过程是发生在**refresh()**方法里。

1. bean的实例化
2. bean的属性填充
3. bean的初始化
4. bean的销毁

后置处理器

在Spring ioc的扫描与注册里，我们已经知晓了两个后置处理器，分别是BeanDefinitionRegistryPostProcessor BeanFactoryPostProcessor ，它们主要是负责BeanDefinition的注册与修改，而在真正创建一个bean的时候，它又用到了如下几大类后置处理器

InstantiationAwareBeanPostProcessor

直接看名字，前缀是Instantiation,那一定是用在实例化的环节来使用。InstantiationAwareBeanPostProcessor继承了BeanPostProcessor, 所有这个接口处理实例化前后做处理，还有在初始化前后做处理的功能。比如AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator后置处理器就实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor的接口。

spring容器在getBean去创建一个bean的时候，会去检查容器里是否有实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor的注册bean，如果有的化则拿出来在其它bean的实例化前后其执行。

它有如下方法：

• postProcessBeforeInstantiation(Class beanClass, String beanName)

  这个方法在实例化前处理，一般用于解析指定bean是否有切面，并缓存。

• postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName)

  spring 留给我们的扩展接口：让用户可以自定义属性注入，若返回false,后面的一些的后置处理都不存在了，直接返回Bean

• postProcessPropertyValues(
  PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName)

  比如AutowiredAnnotationBeanPostProcessor就实现了它，在属性填充的过程来完成bean的依赖注入。

ApplicationContextAwareProcessor

ApplicationContextAwareProcessor实现了BeanPostProcessor,这个后置处理器主要用来给各种的aware传值

• EnvironmentAware
• EmbeddedValueResolverAware
• ResourceLoaderAware
• ApplicationEventPublisherAware
• MessageSourceAware
• ApplicationContextAware

如果你设计的Bean实现了如上6个Aware，spring会调用ApplicationContextAwareProcessor.postProcessBeforeInitialization把对应aware想要的对象set进去。

bean的完整创建流程

总结

1. spring ioc的流程大致可以分为两块，bean的扫描与注册，bean的创建

2. spring所有的功能实现的前提是：你把实现该功能的bean注册进来再说

3. ConfigurationClassPostProcessor是出来扫描和注册的关键bean，它会去解析配置类的@ComponentScan,@Import，然后扫描这些bean,打包成BeanDefiniton并注册到容器里。注意它并没有创建bean，只是注册到了容器里。

4. bean是通过BeanDefiniton类注册，BeanDefiniton定义的类的class,scope,primary,depends,isAutowire等。

5. bean的创建可以分为实例化，填充属性，初始化，销毁等阶段。只不过Spring在其中添加了一些后置处理器和aware
   创建过程的后置处理器是实现了BeanPostProcessor接口的类，BeanPostProcessor分别提供初始化前和后的方法。

   比如ApplicationContextAwareProcessor就实现了BeanPostProcessor接口，它主要用于初始化的前处理，把各种aware想要的对象set进去

   而InstantiationAwareBeanPostProcessor继承了BeanPostProcessor,它同时为bean的实例化前后添加了方法。比如AutowiredAnnotationBeanPostProcessor就实现了它，主要用它的实例化后处理的方法来实现bean的依赖注入。

6. ApplitionContext装饰了BeanFactory,它相比BeanFactory多了国际化的支持，消息的处理，以及事件发布与监听的管理

7. BeanFactory和FactoryBean是两码子事，FactoryBean是用来修饰这个bean的实例化方法，它是一个工厂设计模式，通过getObject()的方法来返回实例。BeanFactory是来做bean的注册与创建的容器，高级多了。