Spring 核心部门详解

这里出现了一个非常重要的Bean——FactoryBean，可以说Spring一大半的扩展的功能都与这个Bean有关，这是个特殊的Bean 他是个工厂Bean，可以产生Bean的Bean，这里的产生Bean是指 Bean的实例，如果一个类继承FactoryBean用户可以自己定义产生实例对象的方法只要实现他的getObject方法。然而在Spring内部 这个Bean的实例对象是FactoryBean，通过调用这个对象的getObject方 法就能获取用户自定义产生的对象，从而为Spring提供了很好的扩展性。Spring获取FactoryBean本身的对象是在前面加上&来完 成的。

如何创建Bean的实例对象以及如何构建Bean实例对象之间的关联关系式Spring中的一个核心关键，下面是这个过程的流程图。

图13.Bean实例创建流程图

如果是普通的Bean就直接创建他的实例，是通过调用getBean方法。下面是创建Bean实例的时序图：

图14.Bean实例创建时序图

还有一个非常重要的部分就是建立Bean对象实例之间的关系，这也是Spring框架的核心竞争力，何时、如何建立他们之间的关系请看下面的时序图：

图15.Bean对象关系建立

Ioc容器的扩展点

现在还有一个问题就是如何让这些Bean对象有一定的扩展性，就是可以加入用户的一些操作。那么有哪些扩展点呢？Spring又是如何调用到这些扩展点的？

对Spring的Ioc容器来说，主要有这么几个。BeanFactoryPostProcessor，BeanPostProcessor。他们 分别是在构建BeanFactory和构建Bean对象时调用。还有就是InitializingBean和DisposableBean 他们分别是在Bean实例创建和销毁时被调用。用户可以实现这些接口中定义的方法，Spring就会在适当的时候调用他们。还有一个是 FactoryBean他是个特殊的Bean，这个Bean可以被用户更多的控制。

这些扩展点通常也是我们使用Spring来完成我们特定任务的地方，如何精通Spring就看你有没有掌握好Spring有哪些扩展点，并且如何使用他们，要知道如何使用他们就必须了解他们内在的机理。可 以用下面一个比喻来解释。

我们把Ioc容器比作一个箱子，这个箱子里有若干个球的模子，可以用这些模子来造很多种不同的球，还有一个造这些球模的机器，这个机器可以产生球 模。那么他们的对应关系就是BeanFactory就是 那个造球模的机器，球模就是Bean，而球模造出来的球就是Bean的实例。那前面所说的几个扩展点又在什么地方 呢？BeanFactoryPostProcessor对应到当造球模被造出来时，你将有机会可以对其做出设 当的修正，也就是他可以帮你修改球模。而InitializingBean和DisposableBean是在球模造球的开始和结束阶段，你可以完成一些 预备和扫尾工作。BeanPostProcessor就可以让你对球模造出来的球做出 适当的修正。最后还有一个FactoryBean，它可是一个神奇的球模。这个球模不是预先就定型了，而是由你来给他确定它的形状，既然你可以确定这个球 模型的形状，当然他造出来的球肯定就是你想要的 球了，这样在这个箱子里尼可以发现所有你想要的球

Ioc容器如何为我所用

前面的介绍了Spring容器的构建过程，那Spring能为我们做什么，Spring的Ioc容器又能做什么呢？我们使用Spring必须要首先 构建Ioc容器，没有它Spring无法工作，ApplicatonContext.xml就是Ioc 容器的默认配置文件，Spring的所有特性功能都是基于这个Ioc容器工作的，比如后面要介绍的AOP。

Ioc它实际上就是为你构建了一个魔方，Spring为你搭好了骨骼架构，这个魔方到底能变出什么好的东西出来，这必须要有你的参与。那我们怎么参 与？这就是前面说的要了解Spring中那有些扩展点 ，我们通过实现那些扩展点来改变Spring的通用行为。至于如何实现扩展点来得到我们想要的个性结果，Spring中有很多例子，其中AOP的实现就是 Spring本身实现了其扩展点来达到了它想要的特性功能 ，可以拿来参考。

 

Spring中AOP特性详解

动态代理的实现原理

要了解Spring的AOP就必须先了解的动态代理的原理，因为AOP就是基于动态代理实现的。动态代理还要从JDK本身说起。

在Jdk的java.lang.reflect包下有个Proxy类，它正是构造代理类的入口。这个类的结构入下：

图16.Proxy类结构

从上图发现最后面四个是公有方法。而最后一个方法newProxyInstance就是创建代理对象的方法。这个方法的源码如下：

清单6.Proxy.newProxyInstance

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,

    Class >  [] interfaces,

    InvocationHandler h)

    throws IllegalArgumentException {



        if ( h  == null) {

        throw new NullPointerException();

    }

    Class  cl  =  getProxyClass  (loader, interfaces);

    try {

        Constructor  cons  =  cl .getConstructor(constructorParams);

        return (Object) cons.newInstance(new Object[]  { h });

    } catch (NoSuchMethodException e) {

        throw new InternalError(e.toString());

    } catch (IllegalAccessException e) {

        throw new InternalError(e.toString());

    } catch (InstantiationException e) {

        throw new InternalError(e.toString());

    } catch (InvocationTargetException e) {

        throw new InternalError(e.toString());

    }

}

这个方法需要三个参数：ClassLoader，用于加载代理类的Loader类，通常这个Loader和被代理的类是同一个Loader类。 Interfaces，是要被代理的那些那些接口。InvocationHandler，就是用于执行 除了被代理接口中方法之外的用户自定义的操作，他也是用户需要代理的最终目的。用户调用目标方法都被代理到InvocationHandler类中定义的 唯一方法invoke中。这在后面再详解。

 

 

下面还是看看Proxy如何产生代理类的过程，他构造出来的代理类到底是什么样子？下面揭晓啦。

图17.创建代理对象时序图

其实从上图中可以发现正在构造代理类的是在ProxyGenerator的generateProxyClass的方法中。ProxyGenerator类在sun.misc包下，感兴趣的话可以看看他的源码。

假如有这样一个接口，如下：

清单7.SimpleProxy类

public interface SimpleProxy {



    public void simpleMethod1();



    public void simpleMethod2();



}

代理来生成的类结构如下：

清单 8.$Proxy2类

public class $Proxy2 extends java.lang.reflect.Proxy implements SimpleProxy{

    java.lang.reflect.Method m0;

    java.lang.reflect.Method m1;

    java.lang.reflect.Method m2;

    java.lang.reflect.Method m3;

    java.lang.reflect.Method m4;



    int hashCode();

    boolean equals(java.lang.Object);

    java.lang.String toString();

    void simpleMethod1();

    void simpleMethod2();

}

这个类中的方法里面将会是调用InvocationHandler的invoke方法，而每个方法也将对应一个属性变量，这个属性变量m也将传给invoke方法中的Method参数。整个代理就是这样实现的。

 

SpringAOP如何实现

从前面代理的原理我们知道，代理的目的是调用目标方法时我们可以转而执行InvocationHandler类的invoke方法，所以如何在InvocationHandler上做文章就是Spring实现Aop的关键所在。

Spring的Aop实现是遵守Aop联盟的约定。同时Spring又扩展了它，增加了如Pointcut、Advisor等一些接口使得更加灵活。

下面是Jdk动态代理的类图：

图18.Jdk动态代理的类图

上图清楚的显示了Spring引用了Aop Alliance定义的接口。姑且不讨论Spring如何扩展Aop Alliance，先看看Spring如何实现代理类的，要实现代理类在Spring的配置文件中通常是这样定一个Bean的 ，如下：

清单9.配置代理类Bean

< bean   id = "testBeanSingleton"

     class = "org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean" >

     < property   name = "proxyInterfaces" >

         < value >

            org.springframework.aop.framework.PrototypeTargetTests$TestBean

         value >

     property >

     < property   name = "target" > < ref   local = "testBeanTarget" > ref >   property >

     < property   name = "singleton" > < value > true value > property >

     < property   name = "interceptorNames" >

         < list >

             < value > testInterceptor value >

             < value > testInterceptor2 value >

         list >

     property >

bean >

配置上看到要设置被代理的接口，和接口的实现类也就是目标类，以及拦截器也就在执行目标方法之前被调用，这里Spring中定义的各种各样的拦截器，可以选择使用。

下面看看Spring如何完成了代理以及是如何调用拦截器的。

前面提到Spring Aop也是实现其自身的扩展点来完成这个特性的，从这个代理类可以看出它正是继承了Factory Bean的ProxyFactoryBean，FactoryBean之所以特别就在它可以让你自定义对象的创建 方法。当然代理对象要通过Proxy类来动态生成。

下面是Spring创建的代理对象的时序图：

图19.Spring代理对象的产生

Spring创建了代理对象后，当你调用目标对象上的方法时，将都会被代理到InvocationHandler类的invoke方法中执行，这在前面已经解释。在这里JdkDynamicAopProxy类实现了InvocationHandler接 口。

下面再看看Spring是如何调用拦截器的，下面是这个过程的时序图：

图20.Spring调用拦截器

以上所说的都是Jdk动态代理，Spring还支持一种CGLIB类代理，感兴趣自己看吧。

 

Spring中设计模式分析

Spring中使用的设计模式也很多，比如工厂模式、单例模式、模版模式等，在《Webx框架的系统架构与设计模式》、《Tomcat的系统架构与模式设计分析》已经有介绍，这里就不赘述了。这里主要介 绍代理模式和策略模式。

代理模式

代理模式原理

代理模式就是给某一个对象创建一个代理对象，而由这个代理对象控制对原对象的引用，而创建这个代理对象就是可以在调用原对象是可以增加一些额外的操作。下面是代理模式的结构：

图21.代理模式的结构

Subject：抽象主题，它是代理对象的真实对象要实现的接口，当然这可以是多个接口组成。

ProxySubject：代理类除了实现抽象主题定义的接口外，还必须持有所代理对象的引用

RealSubject：被代理的类，是目标对象。

Spring中如何实现代理模式

Spring Aop中Jdk动态代理就是利用代理模式技术实现的。在Spring中除了实现被代理对象的接口外，还会有 org.springframework.aop.SpringProxy和 org.springframework.aop.framework.Advised 两个接口。Spring中使用代理模式的结构图如下：

图22.Spring中使用代理模式的结构图

$Proxy就是创建的代理对象，而Subject是抽象主题，代理对象是通过InvocationHandler来持有对目标对象的引用的。

 

Spring中一个真实的代理对象结构如下：

清单10代理对象$Proxy4

public class $Proxy4 extends java.lang.reflect.Proxy implements

    org.springframework.aop.framework.PrototypeTargetTests$TestBean

        org.springframework.aop.SpringProxy

        org.springframework.aop.framework.Advised

{

    java.lang.reflect.Method m16;

    java.lang.reflect.Method m9;

    java.lang.reflect.Method m25;

    java.lang.reflect.Method m5;

    java.lang.reflect.Method m2;

    java.lang.reflect.Method m23;

    java.lang.reflect.Method m18;

    java.lang.reflect.Method m26;

    java.lang.reflect.Method m6;

    java.lang.reflect.Method m28;

    java.lang.reflect.Method m14;

    java.lang.reflect.Method m12;

    java.lang.reflect.Method m27;

    java.lang.reflect.Method m11;

    java.lang.reflect.Method m22;

    java.lang.reflect.Method m3;

    java.lang.reflect.Method m8;

    java.lang.reflect.Method m4;

    java.lang.reflect.Method m19;

    java.lang.reflect.Method m7;

    java.lang.reflect.Method m15;

    java.lang.reflect.Method m20;

    java.lang.reflect.Method m10;

    java.lang.reflect.Method m1;

    java.lang.reflect.Method m17;

    java.lang.reflect.Method m21;

    java.lang.reflect.Method m0;

    java.lang.reflect.Method m13;

    java.lang.reflect.Method m24;



    int hashCode();

    int indexOf(org.springframework.aop.Advisor);

    int indexOf(org.aopalliance.aop.Advice);

    boolean equals(java.lang.Object);

    java.lang.String toString();

    void sayhello();

    void doSomething();

    void doSomething2();

    java.lang.Class getProxiedInterfaces();

    java.lang.Class getTargetClass();

    boolean isProxyTargetClass();

    org.springframework.aop.Advisor; getAdvisors();

    void addAdvisor(int, org.springframework.aop.Advisor)

               throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    void addAdvisor(org.springframework.aop.Advisor)

               throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    void setTargetSource(org.springframework.aop.TargetSource);

    org.springframework.aop.TargetSource getTargetSource();

    void setPreFiltered(boolean);

    boolean isPreFiltered();

    boolean isInterfaceProxied(java.lang.Class);

    boolean removeAdvisor(org.springframework.aop.Advisor);

    void removeAdvisor(int)throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    boolean replaceAdvisor(org.springframework.aop.Advisor,

               org.springframework.aop.Advisor)

               throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    void addAdvice(org.aopalliance.aop.Advice)

               throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    void addAdvice(int, org.aopalliance.aop.Advice)

               throws org.springframework.aop.framework.AopConfigException;

    boolean removeAdvice(org.aopalliance.aop.Advice);

    java.lang.String toProxyConfigString();

    boolean isFrozen();

    void setExposeProxy(boolean);

    boolean isExposeProxy();

}

策略模式

策略模式原理

策略模式顾名思义就是做某事的策略，这在编程上通常是指完成某个操作可能有多种方法，这些方法各有千秋，可能有不同的适应的场合，然而这些操作方法都有可能用到。各一个操作方法都当作一 个实现策略，使用者可能根据需要选择合适的策略。

下面是策略模式的结构：

图23.策略模式的结构

Context：使用不同策略的环境，它可以根据自身的条件选择不同的策略实现类来完成所要的操作。它持有一个策略实例的引用。创建具体策略对象的方法也可以由他完成。

◆Strategy：抽象策略，定义每个策略都要实现的策略方法

◆ConcreteStrategy：具体策略实现类，实现抽象策略中定义的策略方法

◆Spring中策略模式的实现

◆Spring中策略模式使用有多个地方，如Bean定义对象的创建以及代理对象的创建等。这里主要看一下代理对象创建的策略模式的实现。

前面已经了解Spring的代理方式有两个Jdk动态代理和CGLIB代理。这两个代理方式的使用正是使用了策略模式。它的结构图如下所示：

图24.Spring中策略模式结构图

在上面结构图中与标准的策略模式结构稍微有点不同，这里抽象策略是AopProxy接口，Cglib2AopProxy和 JdkDynamicAopProxy分别代表两种策略的实现方式，ProxyFactoryBean就是代表Context角色 ，它根据条件选择使用Jdk代理方式还是CGLIB方式，而另外三个类主要是来负责创建具体策略对象，ProxyFactoryBean是通过依赖的方法 来关联具体策略对象的，它是通过调用策略对象的getProxy (ClassLoaderclassLoader)方法来完成操作。

 

总结

本文通过从Spring的几个核心组件入手，试图找出构建Spring框架的骨骼架构，进而分析Spring在设计的一些设计理念，是否从中找出一 些好的设计思想，对我们以后程序设计能提供一些思路。接着 再详细分析了Spring中是如何实现这些理念的，以及在设计模式上是如何使用的。

通过分析Spring给我一个很大的启示就是其这套设计理念其实对我们有很强的借鉴意义，它通过抽象复杂多变的对象，进一步做规范，然后根据它定义的这套规范设计出一个容器，容器中构建它们的 复杂关系，其实现在有很多情况都可以用这种类似的处理方法。

虽然我很想把我对Spring的想法完全阐述清楚，但是所谓“书不尽言，言不尽意。”，有什么不对或者不清楚的地方大家还是看看其源码吧。