Spring源代码解析(二)：IoC容器在Web容器中的启动

上面我们分析了IOC容器本身的实现，下面我们看看在典型的web环境中，Spring IOC容器是怎样被载入和起作用的。
简单的说，在web容器中，通过ServletContext为Spring的IOC容器提供宿主环境，对应的建立起一个IOC容器的体系。其中，首先需要建立的是根上下文，这个上下文持有的对象可以有业务对象，数据存取对象，资源，事物管理器等各种中间层对象。在这个上下文的基础上，和web MVC相关还会有一个上下文来保存控制器之类的MVC对象，这样就构成了一个层次化的上下文结构。在web容器中启动Spring应用程序就是一个建立这个上下文体系的过程。Spring为web应用提供了上下文的扩展接口
WebApplicationContext:
Java代码
public interface WebApplicationContext extends ApplicationContext { 
    //这里定义的常量用于在ServletContext中存取根上下文 
    String ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT"; 
    ...... 
    //对WebApplicationContext来说，需要得到Web容器的ServletContext 
    ServletContext getServletContext(); 
} 

而一般的启动过程，Spring会使用一个默认的实现，XmlWebApplicationContext - 这个上下文实现作为在web容器中的根上下文容器被建立起来，具体的建立过程在下面我们会详细分析。
Java代码
public class XmlWebApplicationContext extends AbstractRefreshableWebApplicationContext { 
 
    /** 这是和web部署相关的位置信息，用来作为默认的根上下文bean定义信息的存放位置*/ 
    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION = "/WEB-INF/applicationContext.xml"; 
    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX = "/WEB-INF/"; 
    public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX = ".xml"; 
    
    //我们又看到了熟悉的loadBeanDefinition,就像我们前面对IOC容器的分析中一样，这个加载工程在容器的refresh()的时候启动。 
    protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException { 
        //对于XmlWebApplicationContext,当然使用的是XmlBeanDefinitionReader来对bean定义信息来进行解析 
        XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory); 
 
        beanDefinitionReader.setResourceLoader(this); 
        beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this)); 
 
        initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader); 
        loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader); 
    } 
 
    protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) { 
    } 
    //使用XmlBeanDefinitionReader来读入bean定义信息 
    protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException { 
        String[] configLocations = getConfigLocations(); 
        if (configLocations != null) { 
            for (int i = 0; i < configLocations.length; i++) { 
                reader.loadBeanDefinitions(configLocations[i]); 
            } 
        } 
    } 
    //这里取得bean定义信息位置，默认的地方是/WEB-INF/applicationContext.xml 
    protected String[] getDefaultConfigLocations() { 
        if (getNamespace() != null) { 
            return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX + getNamespace() + DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX}; 
        } 
        else { 
            return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION}; 
        } 
    } 
} 

对于一个Spring激活的web应用程序，可以通过使用Spring代码声明式的指定在web应用程序启动时载入应用程序上下文（WebApplicationContext),Spring的ContextLoader是提供这样性能的类，我们可以使用 ContextLoaderServlet或者ContextLoaderListener的启动时载入的Servlet来实例化Spring IOC容器 - 为什么会有两个不同的类来装载它呢，这是因为它们的使用需要区别不同的Servlet容器支持的Serlvet版本。但不管是 ContextLoaderSevlet还是 ContextLoaderListener都使用ContextLoader来完成实际的WebApplicationContext的初始化工作。这个ContextLoder就像是Spring Web应用程序在Web容器中的加载器booter。当然这些Servlet的具体使用我们都要借助web容器中的部署描述符来进行相关的定义。
下面我们使用ContextLoaderListener作为载入器作一个详细的分析，这个Servlet的监听器是根上下文被载入的地方，也是整个 Spring　web应用加载上下文的第一个地方；从加载过程我们可以看到，首先从Servlet事件中得到ServletContext，然后可以读到配置好的在web.xml的中的各个属性值，然后ContextLoder实例化WebApplicationContext并完成其载入和初始化作为根上下文。当这个根上下文被载入后，它被绑定到web应用程序的ServletContext上。任何需要访问该ApplicationContext的应用程序代码都可以从WebApplicationContextUtils类的静态方法来得到：
Java代码
WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc) 

以Tomcat作为Servlet容器为例，下面是具体的步骤：
1.Tomcat 启动时需要从web.xml中读取启动参数，在web.xml中我们需要对ContextLoaderListener进行配置，对于在web应用启动入口是在ContextLoaderListener中的初始化部分；从Spring MVC上看，实际上在web容器中维护了一系列的IOC容器，其中在ContextLoader中载入的IOC容器作为根上下文而存在于 ServletContext中。
Java代码
//这里对根上下文进行初始化。 
public void contextInitialized(ServletContextEvent event) { 
    //这里创建需要的ContextLoader 
    this.contextLoader = createContextLoader(); 
    //这里使用ContextLoader对根上下文进行载入和初始化 
    this.contextLoader.initWebApplicationContext(event.getServletContext()); 
} 

通过ContextLoader建立起根上下文的过程,我们可以在ContextLoader中看到：
Java代码
public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) 
        throws IllegalStateException, BeansException { 
    //这里先看看是不是已经在ServletContext中存在上下文,如果有说明前面已经被载入过，或者是配置文件有错误。 
    if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) { 
    //直接抛出异常 
    ......... 
    } 
   
    ............... 
    try { 
        // 这里载入根上下文的父上下文 
        ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext); 
 
        //这里创建根上下文作为整个应用的上下文同时把它存到ServletContext中去,注意这里使用的ServletContext的属性值是 
        //ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE，以后的应用都是根据这个属性值来取得根上下文的 - 往往作为自己上下文的父上下文 
        this.context = createWebApplicationContext(servletContext, parent); 
        servletContext.setAttribute( 
                WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context); 
        .......... 
 
        return this.context; 
    } 
       ............ 
} 

建立根上下文的父上下文使用的是下面的代码，取决于在web.xml中定义的参数：locatorFactorySelector，这是一个可选参数：
Java代码
protected ApplicationContext loadParentContext(ServletContext servletContext) 
        throws BeansException { 
 
    ApplicationContext parentContext = null; 
 
    String locatorFactorySelector = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_SELECTOR_PARAM); 
    String parentContextKey = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_KEY_PARAM); 
 
    if (locatorFactorySelector != null) { 
        BeanFactoryLocator locator = ContextSingletonBeanFactoryLocator.getInstance(locatorFactorySelector); 
        ........ 
        //得到根上下文的父上下文的引用 
        this.parentContextRef = locator.useBeanFactory(parentContextKey); 
        //这里建立得到根上下文的父上下文 
        parentContext = (ApplicationContext) this.parentContextRef.getFactory(); 
    } 
 
    return parentContext; 
} 

得到根上下文的父上下文以后，就是根上下文的创建过程：
Java代码
protected WebApplicationContext createWebApplicationContext( 
        ServletContext servletContext, ApplicationContext parent) throws BeansException { 
    //这里需要确定我们载入的根WebApplication的类型，由在web.xml中配置的contextClass中配置的参数可以决定我们需要载入什么样的ApplicationContext, 
    //如果没有使用默认的。 
    Class contextClass = determineContextClass(servletContext); 
    ......... 
    //这里就是上下文的创建过程 
    ConfigurableWebApplicationContext wac = 
            (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass); 
    //这里保持对父上下文和ServletContext的引用到根上下文中 
    wac.setParent(parent); 
    wac.setServletContext(servletContext); 
 
    //这里从web.xml中取得相关的初始化参数 
    String configLocation = servletContext.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM); 
    if (configLocation != null) { 
        wac.setConfigLocations(StringUtils.tokenizeToStringArray(configLocation, 
                ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS)); 
    } 
   //这里对WebApplicationContext进行初始化，我们又看到了熟悉的refresh调用。 
    wac.refresh(); 
    return wac; 
} 

初始化根ApplicationContext后将其存储到SevletContext中去以后,这样就建立了一个全局的关于整个应用的上下文。这个根上下文会被以后的DispatcherServlet初始化自己的时候作为自己ApplicationContext的父上下文。这个在对 DispatcherServlet做分析的时候我们可以看看到。

3.完成对ContextLoaderListener的初始化以后， Tomcat开始初始化DispatchServlet，- 还记得我们在web.xml中队载入次序进行了定义。DispatcherServlet会建立自己的ApplicationContext,同时建立这个自己的上下文的时候会从ServletContext中得到根上下文作为父上下文,然后再对自己的上下文进行初始化，并最后存到 ServletContext中去供以后检索和使用。
可以从DispatchServlet的父类FrameworkServlet的代码中看到大致的初始化过程，整个ApplicationContext的创建过程和ContextLoder创建的过程相类似：
Java代码
protected final void initServletBean() throws ServletException, BeansException { 
    ......... 
    try { 
        //这里是对上下文的初始化过程。 
        this.webApplicationContext = initWebApplicationContext(); 
        //在完成对上下文的初始化过程结束后，根据bean配置信息建立MVC框架的各个主要元素 
        initFrameworkServlet(); 
    } 
   ........ 
} 

对initWebApplicationContext()调用的代码如下：
Java代码
protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() throws BeansException { 
    //这里调用WebApplicationContextUtils静态类来得到根上下文 
    WebApplicationContext parent = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext()); 
    
    //创建当前DispatcherServlet的上下文，其上下文种类使用默认的在FrameworkServlet定义好的：DEFAULT_CONTEXT_CLASS = XmlWebApplicationContext.class; 
    WebApplicationContext wac = createWebApplicationContext(parent); 
    ........ 
    if (isPublishContext()) { 
        //把当前建立的上下文存到ServletContext中去，注意使用的属性名是和当前Servlet名相关的。 
        String attrName = getServletContextAttributeName(); 
        getServletContext().setAttribute(attrName, wac); 
    } 
    return wac; 
} 

其中我们看到调用了WebApplicationContextUtils的静态方法得到根ApplicationContext:
Java代码
    public static WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc) { 
        //很简单，直接从ServletContext中通过属性名得到根上下文 
        Object attr = sc.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE); 
        ....... 
        return (WebApplicationContext) attr; 
    } 
然后创建DispatcherServlet自己的WebApplicationContext: 
    protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(WebApplicationContext parent) 
            throws BeansException { 
        ....... 
        //这里使用了BeanUtils直接得到WebApplicationContext,ContextClass是前面定义好的DEFAULT_CONTEXT_CLASS =                            
        //XmlWebApplicationContext.class; 
        ConfigurableWebApplicationContext wac = 
                (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(getContextClass()); 
 
        //这里配置父上下文，就是在ContextLoader中建立的根上下文 
        wac.setParent(parent); 
 
        //保留ServletContext的引用和相关的配置信息。 
        wac.setServletContext(getServletContext()); 
        wac.setServletConfig(getServletConfig()); 
        wac.setNamespace(getNamespace()); 
 
        //这里得到ApplicationContext配置文件的位置 
        if (getContextConfigLocation() != null) { 
            wac.setConfigLocations( 
                StringUtils.tokenizeToStringArray( 
                            getContextConfigLocation(), ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS)); 
        } 
        
        //这里调用ApplicationContext的初始化过程，同样需要使用refresh() 
        wac.refresh(); 
        return wac; 
    } 

4. 然后就是DispatchServlet中对Spring MVC的配置过程，首先对配置文件中的定义元素进行配置 - 请注意这个时候我们的WebApplicationContext已经建立起来了，也意味着DispatcherServlet有自己的定义资源，可以需要从web.xml中读取bean的配置信息，通常我们会使用单独的xml文件来配置MVC中各个要素定义，这里和web容器相关的加载过程实际上已经完成了，下面的处理和普通的Spring应用程序的编写没有什么太大的差别，我们先看看MVC的初始化过程：
Java代码
protected void initFrameworkServlet() throws ServletException, BeansException { 
    initMultipartResolver(); 
    initLocaleResolver(); 
    initThemeResolver(); 
    initHandlerMappings(); 
    initHandlerAdapters(); 
    initHandlerExceptionResolvers(); 
    initRequestToViewNameTranslator(); 
    initViewResolvers(); 
} 

5. 这样MVC的框架就建立起来了，DispatchServlet对接受到的HTTP Request进行分发处理由doService()完成，具体的MVC处理过程我们在doDispatch()中完成，其中包括使用Command模式建立执行链，显示模型数据等，这些处理我们都可以在DispatcherServlet的代码中看到：
Java代码
protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception { 
    ...... 
    try { 
        doDispatch(request, response); 
    } 
   ....... 
} 

实际的请求分发由doDispatch(request,response)来完成：
Java代码
protected void doDispatch(final HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception { 
     ....... 
     // 这是Spring定义的执行链，里面放了映射关系对应的handler和定义的相关拦截器。 
     HandlerExecutionChain mappedHandler = null; 
    
      ...... 
      try { 
          //我们熟悉的ModelAndView在这里出现了。 
          ModelAndView mv = null; 
          try { 
              processedRequest = checkMultipart(request); 
 
              //这里更具request中的参数和映射关系定义决定使用的handler 
              mappedHandler = getHandler(processedRequest, false); 
 
              ...... 
              //这里是handler的调用过程，类似于Command模式中的execute. 
              HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler()); 
              mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler()); 
 
              ....... 
          //这里将模型数据通过视图进行展现 
          if (mv != null && !mv.wasCleared()) { 
              render(mv, processedRequest, response); 
          } 
            ........ 
  } 

这样具体的MVC模型的实现就由bean配置文件里定义好的view resolver,handler这些类来实现用户代码的功能。
总结上面的过程，我们看到在web容器中，ServletContext可以持有一系列的web上下文，而在整个web上下文中存在一个根上下文来作为其它 Servlet上下文的父上下文。这个根上下文是由ContextLoader载入并进行初始化的，对于我们的web应用， DispatcherSerlvet载入并初始化自己的上下文,这个上下文的父上下文是根上下文，并且我们也能从ServletContext中根据 Servlet的名字来检索到我们需要的对应于这个Servlet的上下文，但是根上下文的名字是由Spring唯一确定的。这个 DispactcherServlet建立的上下文就是我们开发Spring MVC应用的IOC容器。
具体的web请求处理在上下文体系建立完成以后由DispactcherServlet来完成，上面对MVC的运作做了一个大致的描述，下面我们会具体就SpringMVC的框架实现作一个详细的分析。