Spring源码解读，Spring容器核心类

知识要点：

BeanFactory

ApplicationContext

BeanDefinition

XMLBeanDefinitionReader

我们会通过一小段代码来帮助了解Spring的容器核心类，以及Spring的启动流程和一些主要的细节工作。
在我们使用Spring的时候总是会有一个入口，这里我们使用XML方式而非注解方式，因为这样的方式便于大家理解Spring的核心类和工作流程。下面就来看看我们基于XML配置文件方式时是如何使用Spring的。
使用 Spring 时，XML 和注解是两种使用得最多的配置方式，虽然是两种完全不同的配置方式，但对于 IOC 容器来说，两种方式的不同主要体现在 BeanDefinition 的解析上。其对于核心的容器启动流程是一致的。
首先是Spring基于XML格式的配置文件beans.xml：

下来，我们通过一段简单的代码来看看如何加载XML配置文件，并可以在代码中直接使用TestBean（期间我们并没有显式地new过这个JavaBean）

import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class TestSpring {
    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx =
                new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        System.out.println(ctx.getId());
        TestBean tb = ctx.getBean(TestBean.class);
        tb.test();
    }
}

需要交给Spring来进行管理的JavaBean：

public class TestBean {
    public TestBean() {
        System.out.println("init.......");
    }

    public void test() {
        System.out.println("test.......");
    }
}

我们跟踪代码的执行过程发现：AbstractApplicationContext中的refresh方式完成了很多事情。而AbstractApplicationContext有非常多的成员变量，如：ResourcePatternResolver、LifecycleProcessor、MessageSource、ApplicationListener、ApplicationEvent等类，这也体现了为什么我们经常在Spring文章或者教程中一旦提到ApplicationContext，就会告诉我们它提供了上下文分层支持、消息国际化、资源访问、事件传播等功能。

BeanFactory

BeanFactory为Spring的IoC容器提供了基础功能。它主要被用于与Spring其他部分以及相关的第三方框架集成，并且它的子类实现DefaultListableBeanFactory是更高级别的GenericApplicationContext容器中的关键委托。
Spring Bean的创建是典型的工厂模式，这一系列的Bean工厂（即IoC容器）为开发者管理对象的依赖关系提供了很多便利，在Spring中有许多的IoC容器实现供用户选择和使用，其相互关系如下：

工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是最常用的设计模式之一。这种设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，而是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

简单工厂

简单工厂模式不是23种里的模式。它的代码非常简单：根据传入的参数，生成对应的产品对象：

interface Phone {
    void run();
}

class Redmi implements Phone {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Redmi");
    }
}

class Apple implements Phone {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("apple");
    }
}

public class PhoneFactory {
    public Phone createPhone(String type) {
        if (type.equals("redmi")) {
            return new Redmi();
        } else if (type.equals("apple")) {
            return new Apple();
        }
        return null;
    }
}

这种方式，想添加一种新的产品时，就必须修改工厂类。显然，简单工厂违反了开闭原则。所以简单工厂只适合产品对象较少，且需求固定的场景，而对于产品丰富，需求不固定的场景来说不合适。

工厂方法

定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

interface PhoneFactory {
    // 手机生产线
    Phone createPhone();
}

class AppleFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new Apple();
    }
}

class XiaomiFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Redmi createPhone() {
        return new Redmi();
    }
}

这种方式，如果需要很多产品的话，需要创建非常多的工厂，所以这种方式的缺点也很明显。

抽象工厂

为创建一组相关或者是相互依赖的对象提供的一个接口，而不需要指定它们的具体类。抽象工厂和工厂方法的模式基本一样，区别在于：工厂方法是生产一个具体的产品，而抽象工厂可以用来生产一组产品。

interface Pad {
    // 生产Pad
    void run();
}

class XiaomiPad implements Pad {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("xiaomi pad");
    }
}

class IPad implements Pad {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("apple ipad");
    }
}

interface PhoneFactory {
    // 手机生产线
    Phone createPhone();
}

interface PadFactory {
    // 平板生产线
    Pad createPad();
}

interface Factory extends PhoneFactory, PadFactory {
}

class AppleFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new Apple();
    }
    
     @Override
    public Pad createPad() {
        return new IPad();
    }
}

class XiaomiFactory implements PhoneFactory {
    @Override
    public Redmi createPhone() {
        return new Redmi();
    }

    @Override
    public Pad createPhone() {
        return new XiaomiPad();
    }
}

DefaultListableBeanFactory

DefaultListableBeanFactory是Bean加载的最核心部分，也是Spring注册及管理加载Bean的默认实现。DefaultListableBeanFactory继承自AbstractAutowireCapableBeanFactory并实现了ConfigurableListableBeanFactory以及BeanDefinitionRegistry接口。下面是DefaultListableBeanFactory继承关系图：

类图中的类作用描述如下：

AliasRegistry	定义对alias的简单增删改查等操作
BeanDefinitionRegistry	向注册表中注册 BeanDefinition 实例，完成注册程
SimpleAliasRegistry	主要使用map作为alias的缓存，并对接口AliasRegistry进行实现
SingletonBeanRegistry	定义对单例的注册及获取
BeanFactory	定义获取Bean及各种属性
DefaultSingletonBeanRegistry	对接口SingletonBeanRegistry各函数的实现
ListableBeanFactory	根据各种条件获取Bean的列表
HierarchicalBeanFactory	继承BeanFactory，也就是在BeanFactory定义的功能的基础上增加了对parent BeanFactory的支持
FactoryBeanRegistrySupport	在DefaultSingletonBeanRegistry的基础上增加了对FactoryBean的处理功能
ConfigurableBeanFactory	提供配置Factory的各种方法
AutowireCapableBeanFactory	提供创建Bean、自动注入，初始化以及应用Bean的后处理器
AbstractBeanFactory	FactoryBeanRegistrySupport和ConfigurableBeanFactory功能的集合
AbstractAutowireCapableBeanFactory	综合AbstractBeanFactory并对接口AutowireCapableBeanFactory进行实现
ConfigurableListableBeanFactory	BeanFactory配置清单，指定忽略类型及接口等
DefaultListableBeanFactory	综合上面所有的功能

ApplicationContext

ApplicationContext接口是由BeanFactory接口派生出来的，所以提供了BeanFactory的所有功能。除此之外，ApplicationContext还提供了如下功能：

• 通过MessageSource访问i18n消息。
• 通过ResourceLoader访问资源，如：URL和文件。
• 使用ApplicationEventPublisher接口，将事件发布到实现ApplicationListener接口的Bean。

• 加载多个（分层）上下文，从而允许每个上下文通过HierarchicalBeanFactory接口集中在一个特定层上。如：Web层。

  
  

BeanFactory和ApplicationContext

BeanFactory的核心概念就是Bean工厂，用于Bean生命周期的管理，而Applicationcontext除了具有BeanFactory的特性外，还包括消息国际化、资源访问、事件传播等功能。简而言之，BeanFactory提供了配置框架和基本功能，而ApplicationContext则添加了更多特定的功能。ApplicationContext是BeanFactory的完整超集。
除非您有充分的理由，否则请使用ApplicationContext。因为ApplicationContext包含BeanFactory的所有功能，除非你需要完全控制Bean处理的方案。

特点	BeanFactory	ApplicationContext
Bean实例化/装配	Yes	Yes
集成的生命周期管理	No	Yes
自动注册 BeanPostProcessor	No	Yes
自动注册BeanFactoryPostProcessor	No	Yes
便利的 MessageSource访问	No	Yes
内置的ApplicationEvent发布机制	No	Yes

BeanDefinition

Spring IoC容器管理一个或多个Bean。这些Bean是根据程序提供给容器的配置元数据创建的，如：以XML 格式的定义。而在容器内部，这些Bean需要表示为BeanDefinition对象，也就是有一个将Bean解析成Spring内部的BeanDefinition对象的过程。BeanDefinition包含以下元数据信息：

• 一个全限定的类名
• 用于声明Bean在容器中的行为信息（作用域，生命周期回调等）。
• 要完成自身工作需要引用其他的Bean，这些引用也称为依赖项。
• 要在新创建的对象中设置的其他配置，如：用于管理连接池的连接数，或池的大小限制。
  这些元数据构成每个BeanDefinition的一组属性：
• class
• name：Bean在容器内的唯一标识符。基于XML的配置，可以使用id或name属来指定Bean标识符
• scope：Bean的作用域
• constructor arguments：构造函数的参数
• properties：Bean包含的属性（依赖注入项）
• autowiring mode：自动装配模式
• lazy-initialization mode：延迟加载方法
• initialization method：初始化方法
• destruction method：销毁方法
  BeanDefinition继承了AttributeAccessor和BeanMetadataElement接口：
• AttributeAccessor：提供了访问属性的能力
• BeanMetadataElement：用来获取元数据元素的配置源对象

BeanDefinition常见实现类

• ChildBeanDefinition
• RootBeanDefinition
• GenericBeanDefinition
• AnnotatedGenericBeanDefinition
• ScannedGenericBeanDefinition

XMLBeanDefinitionReader

XML配置文件的读取时Spring的重要功能，因为Spring的大部分功能都是以配置作为切入点的。

BeanDefinitionReader	主要定义资源文件读取并转换为BeanDefinition的各个功能
EnvironmentCapable	定义获取Environment方法
DocumentLoader	定义从资源文件加载到转换为Document的功能
AbstractBeanDefinitionReader	对EnvironmentCapable、BeanDefinitionReader类定义的功能进行实现
BeanDefinitionDocumentReader	定义读取Document并注册BeanDefiniton功能
BeanDefinitionParserDelegate	定义解析Element的各种方法

在XmlBeanDifinitonReader中主要包含以下几个步骤的处理：

• 通过继承自AbstractBeanDefinitionReader中的方法，来使用ResourceLoader将资源文件路径转换为对应的Resource文件。
• 通过DocumentLoader对Resource文件进行转换，将Resource文件转换为Document文件。
• 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。