上文中，我们学习了 Spring 框架背后蕴藏的一些经典设计思想，比如约定优于配置、低侵入松耦合、模块化轻量级等等。我们可以将这些设计思想借鉴到其他框架开发中，在大的设计层面提高框架的代码质量，除了这些，实际上，可扩展也是大部分框架应该具备的一个重要特性。所谓的框架可扩展，我们之前也提到过，意思就是，框架使用者在不修改框架源码的情况下，基于扩展点定制扩展新的功能。
常用来实现扩展特性的设计模式有：观察者模式、模板模式、职责链模式、策略模式等。本文，我们再剖析 Spring 框架为了支持可扩展特性用的 2 种设计模式：观察者模式和模板模式。
观察者模式在 Spring 中的应用
- 在前面我们讲到，Java、Google Guava 都提供了观察者模式的实现框架。Java 提供的框架比较简单，只包含 java.util.Observable 和 java.util.Observer 两个类。Google Guava 提供的框架功能比较完善和强大：通过 EventBus 事件总线来实现观察者模式。实际上，Spring 也提供了观察者模式的实现框架
- Spring 中实现的观察者模式包含三部分：Event 事件（相当于消息）、Listener 监听者（相当于观察者）、Publisher 发送者（相当于被观察者）。我们通过一个例子来看下，Spring 提供的观察者模式是怎么使用的。代码如下所示：
// Event事件
public class DemoEvent extends ApplicationEvent {
private String message;
public DemoEvent(Object source, String message) {
super(source);
}
public String getMessage() {
return this.message;
}
}
// Listener监听者
@Component
public class DemoListener implements ApplicationListener<DemoEvent> {
@Override
public void onApplicationEvent(DemoEvent demoEvent) {
String message = demoEvent.getMessage();
System.out.println(message);
}
}
// Publisher发送者
@Component
public class DemoPublisher {
@Autowired
private ApplicationContext applicationContext;
public void publishEvent(DemoEvent demoEvent) {
this.applicationContext.publishEvent(demoEvent);
}
}
- 从代码中，我们可以看出，框架使用起来并不复杂，主要包含三部分工作：定义一个继承 ApplicationEvent 的事件（DemoEvent）；定义一个实现了 ApplicationListener 的监听器（DemoListener）；定义一个发送者（DemoPublisher），发送者调用 ApplicationContext 来发送事件消息。
- 其中，ApplicationEvent 和 ApplicationListener 的代码实现都非常简单，内部并不包含太多属性和方法。实际上，它们最大的作用是做类型标识之用（继承自 ApplicationEvent 的类是事件，实现 ApplicationListener 的类是监听器）。
public abstract class ApplicationEvent extends EventObject {
private static final long serialVersionUID = 7099057708183571937L;
private final long timestamp = System.currentTimeMillis();
public ApplicationEvent(Object source) {
super(source);
}
public final long getTimestamp() {
return this.timestamp;
}
}
public class EventObject implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5516075349620653480L;
protected transient Object source;
public EventObject(Object source) {
if (source == null)
throw new IllegalArgumentException("null source");
this.source = source;
}
public Object getSource() {
return source;
}
public String toString() {
return getClass().getName() + "[source=" + source + "]";
}
}
public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener {
void onApplicationEvent(E var1);
}
- 在前面讲到观察者模式的时候，我们提到，观察者需要事先注册到被观察者（JDK 的实现方式）或者事件总线（EventBus 的实现方式）中。那在 Spring 的实现中，观察者注册到了哪里呢？又是如何注册的呢？
- 我们把观察者注册到了 ApplicationContext 对象中。这里的 ApplicationContext 就相当于 Google EventBus 框架中的“事件总线”。不过，稍微提醒一下，ApplicationContext 这个类并不只是为观察者模式服务的。它底层依赖 BeanFactory（IOC 的主要实现类），提供应用启动、运行时的上下文信息，是访问这些信息的最顶层接口。
- 实际上，具体到源码来说，ApplicationContext 只是一个接口，具体的代码实现包含在它的实现类 AbstractApplicationContext 中。这里把跟观察者模式相关的代码，摘抄到了下面。你只需要关注它是如何发送事件和注册监听者就好，其他细节不需要细究。
public abstract class AbstractApplicationContext extends ... {
private final Set<ApplicationListener<?>> applicationListeners;
public AbstractApplicationContext() {
this.applicationListeners = new LinkedHashSet();
//...
}
public void publishEvent(ApplicationEvent event) {
this.publishEvent(event, (ResolvableType)null);
}
public void publishEvent(Object event) {
this.publishEvent(event, (ResolvableType)null);
}
protected void publishEvent(Object event, ResolvableType eventType) {
//...
Object applicationEvent;
if (event instanceof ApplicationEvent) {
applicationEvent = (ApplicationEvent)event;
} else {
applicationEvent = new PayloadApplicationEvent(this, event);
if (eventType == null) {
eventType = ((PayloadApplicationEvent)applicationEvent).getResolvableType();
}
}
if (this.earlyApplicationEvents != null) {
this.earlyApplicationEvents.add(applicationEvent);
} else {
this.getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(
(ApplicationEvent)applicationEvent, eventType);
}
if (this.parent != null) {
if (this.parent instanceof AbstractApplicationContext) {
((AbstractApplicationContext)this.parent).publishEvent(event, eventType);
} else {
this.parent.publishEvent(event);
}
}
}
public void addApplicationListener(ApplicationListener<?> listener) {
Assert.notNull(listener, "ApplicationListener must not be null");
if (this.applicationEventMulticaster != null) {
this.applicationEventMulticaster.addApplicationListener(listener);
} else {
this.applicationListeners.add(listener);
}
}
public Collection<ApplicationListener<?>> getApplicationListeners() {
return this.applicationListeners;
}
protected void registerListeners() {
Iterator var1 = this.getApplicationListeners().iterator();
while(var1.hasNext()) {
ApplicationListener<?> listener = (ApplicationListener)var1.next(); this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListener(listener);
}
String[] listenerBeanNames = this.getBeanNamesForType(ApplicationListener.class, true, false);
String[] var7 = listenerBeanNames;
int var3 = listenerBeanNames.length;
for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
String listenerBeanName = var7[var4];
this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName);
}
Set<ApplicationEvent> earlyEventsToProcess = this.earlyApplicationEvents;
this.earlyApplicationEvents = null;
if (earlyEventsToProcess != null) {
Iterator var9 = earlyEventsToProcess.iterator();
while(var9.hasNext()) {
ApplicationEvent earlyEvent = (ApplicationEvent)var9.next();
this.getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(earlyEvent);
}
}
}
}
- 从上面的代码中，我们发现，真正的消息发送，实际上是通过 ApplicationEventMulticaster 这个类来完成的。这个类的源码摘抄了最关键的一部分，也就是 multicastEvent() 这个消息发送函数。不过，它的代码也并不复杂。这里我稍微提示一下，它通过线程池，支持异步非阻塞、同步阻塞这两种类型的观察者模式。
public void multicastEvent(ApplicationEvent event) {
this.multicastEvent(event, this.resolveDefaultEventType(event));
}
public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, ResolvableType eventType) {
ResolvableType type = eventType != null ? eventType : this.resolveDefaultEventType(event);
Iterator var4 = this.getApplicationListeners(event, type).iterator();
while(var4.hasNext()) {
final ApplicationListener<?> listener = (ApplicationListener)var4.next();
Executor executor = this.getTaskExecutor();
if (executor != null) {
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
SimpleApplicationEventMulticaster.this.invokeListener(listener, event);
}
});
} else {
this.invokeListener(listener, event);
}
}
}
- 借助 Spring 提供的观察者模式的骨架代码，如果我们要在 Spring 下实现某个事件的发送和监听，只需要做很少的工作，定义事件、定义监听器、往 ApplicationContext 中发送事件就可以了，剩下的工作都由 Spring 框架来完成。实际上，这也体现了 Spring 框架的扩展性，也就是在不需要修改任何代码的情况下，扩展新的事件和监听。
模板模式在 Spring 中的应用
- 我们来看下一下经常在面试中被问到的一个问题：请你说下 Spring Bean 的创建过程包含哪些主要的步骤。这其中就涉及模板模式。它也体现了 Spring 的扩展性。利用模板模式，Spring 能让用户定制 Bean 的创建过程。
- Spring Bean 的创建过程，可以大致分为两大步：对象的创建和对象的初始化。
- 对象的创建是通过反射来动态生成对象，而不是 new 方法。不管是哪种方式，说白了，总归还是调用构造函数来生成对象，没有什么特殊的。对象的初始化有两种实现方式。一种是在类中自定义一个初始化函数，并且通过配置文件，显式地告知 Spring，哪个函数是初始化函数。我举了一个例子解释一下。如下所示，在配置文件中，我们通过 init-method 属性来指定初始化函数。
public class DemoClass {
//...
public void initDemo() {
//...初始化..
}
}
// 配置：需要通过init-method显式地指定初始化方法
<bean id="demoBean" class="com.xzg.cd.DemoClass" init-method="initDemo"></bean>
- 这种初始化方式有一个缺点，初始化函数并不固定，由用户随意定义，这就需要 Spring 通过反射，在运行时动态地调用这个初始化函数。而反射又会影响代码执行的性能，那有没有替代方案呢？
- Spring 提供了另外一个定义初始化函数的方法，那就是让类实现 Initializingbean 接口。这个接口包含一个固定的初始化函数定义（afterPropertiesSet() 函数）。Spring 在初始化 Bean 的时候，可以直接通过 bean.afterPropertiesSet() 的方式，调用 Bean 对象上的这个函数，而不需要使用反射来调用了。举个例子解释一下，代码如下所示。
public class DemoClass implements InitializingBean{
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
//...初始化...
}
}
// 配置：不需要显式地指定初始化方法
<bean id="demoBean" class="com.xzg.cd.DemoClass"></bean>
- 尽管这种实现方式不会用到反射，执行效率提高了，但业务代码（DemoClass）跟框架代码（InitializingBean）耦合在了一起。框架代码侵入到了业务代码中，替换框架的成本就变高了。所以，并不太推荐这种写法。
- 实际上，在 Spring 对 Bean 整个生命周期的管理中，还有一个跟初始化相对应的过程，那就是 Bean 的销毁过程。我们知道，在 Java 中，对象的回收是通过 JVM 来自动完成的。但是，我们可以在将 Bean 正式交给 JVM 垃圾回收前，执行一些销毁操作（比如关闭文件句柄等等）。
- 销毁过程跟初始化过程非常相似，也有两种实现方式。一种是通过配置 destroy-method 指定类中的销毁函数，另一种是让类实现 DisposableBean 接口。 destroy-method、DisposableBean 跟 init-method、InitializingBean 非常相似
- 实际上，Spring 针对对象的初始化过程，还做了进一步的细化，将它拆分成了三个小步骤：初始化前置操作、初始化、初始化后置操作。其中，中间的初始化操作就是我们刚刚讲的那部分，初始化的前置和后置操作，定义在接口 BeanPostProcessor 中。BeanPostProcessor 的接口定义如下所示：
public interface BeanPostProcessor {
Object postProcessBeforeInitialization(Object var1, String var2) throws BeansException;
Object postProcessAfterInitialization(Object var1, String var2) throws BeansException;
}
- 我们再来看下，如何通过 BeanPostProcessor 来定义初始化前置和后置操作？
- 我们只需要定义一个实现了 BeanPostProcessor 接口的处理器类，并在配置文件中像配置普通 Bean 一样去配置就可以了。Spring 中的 ApplicationContext 会自动检测在配置文件中实现了 BeanPostProcessor 接口的所有 Bean，并把它们注册到 BeanPostProcessor 处理器列表中。在 Spring 容器创建 Bean 的过程中，Spring 会逐一去调用这些处理器。
- 通过上面的分析，我们基本上弄清楚了 Spring Bean 的整个生命周期（创建加销毁）。针对这个过程，如下图，你可以结合着刚刚讲解一块看下。
Spring bean生命周期
- 这里的模板模式的实现，并不是标准的抽象类的实现方式，而是有点类似我们前面讲到的 Callback 回调的实现方式，也就是将要执行的函数封装成对象（比如，初始化方法封装成 InitializingBean 对象），传递给模板（BeanFactory）来执行。
小结
- Java 提供的框架比较简单，只包含 java.util.Observable 和 java.util.Observer 两个类。Google Guava 提供的框架功能比较完善和强大，可以通过 EventBus 事件总线来实现观察者模式。Spring 提供了观察者模式包含 Event 事件、Listener 监听者、Publisher 发送者三部分。事件发送到 ApplicationContext 中，然后，ApplicationConext 将消息发送给事先注册好的监听者。
- 除此之外，我们还讲到模板模式在 Spring 中的一个典型应用，那就是 Bean 的创建过程。Bean 的创建包含两个大的步骤，对象的创建和对象的初始化。其中，对象的初始化又可以分解为 3 个小的步骤：初始化前置操作、初始化、初始化后置操作。
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