Spring基础一：容器和bean

前言

这个系列的文章，以Spring5.*的官方文档为蓝本，经过翻译、整理和简化而成，没有添加任何其他来源的内容。因此，内容的正确性是有保证的；不好的地方是，由于本人功力有限，翻译整理后的文字流畅性不是很好。另一方面，Spring的官方文档，本身就不具备深入浅出、实例丰富的特点，本人写作的时候也就不提更高的要求了；但对于一些有疑问的点，还是通过实例代码稍微测试了一下，这些代码放在git上，文章里面在必要的时候会提及。

Spring官方文档地址

第一篇介绍Spring容器，基本上使用Spring的人都必然已经了解这些知识了，权当热身吧。

容器简介

Spring最基础的功能就是实现了Ioc容器，Ioc也可以叫做DI(Dependency injection)。容器管理的对象称之为bean，容器完负责bean的创建、配置、初始化。 Ioc体现在，bean只需声明对其他的bean的依赖即可，不需要创建它依赖的bean实例，也不需要关注这些bean是在哪声明，如何创建；容器在配置bean的过程中注入合适的依赖。

容器如何初始化、配置并组装bean呢？它需要一份对bean的定义数据，这个数据叫做配置元数据(configuration metadata)。最新版本的Spring允许我们通过xml、java注解两种方式来提供元数据。

org.springframework.context这个package包含了容器相关的基础类和接口定义，其中接口BeanFactory定了最基本的bean管理方法，接口ApplicationContext扩展了BeanFactory，添加了AOP，MessageSource，事件机制，Context层级结构的支持。我们在应用中使用的context实例，基本都实现了ApplicationContext，在需要访问当前context的场景下，我们基本也都使用ApplicationContext这个接口。

对于非Web应用，我们一般创建ClassPathXmlApplicationContext或FileSystemXmlApplicationContext类型的容器实例。顾名思义，前者从classpath加载配置文件，后者从文件路径加载配置文件。xml是传统的配置数据格式，我们可以在xml里面通过声明来开启对java注解配置的支持（具体方式后面会介绍）。对于web应用，不需要手动创建容器实例，Spring MVC框架会自动创建。

总之，在应用启动时，容器读入配置数据，完成对bean的初始化和装配工作，得到一个完全初始化，可提供服务的应用系统。

配置元数据

开发者通过配置元数据告诉容器如何初始化、配置和组装bean。传统上，配置元数据通过xml格式来提供，它的优点比较集中，也容易看明白，所以本章及后面的章节（直到介绍注解之前）主要使用xml来说明容器的核心功能。

下面是一个简单的配置文件sever.xml:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="petStore" class="org.springframework.samples.jpetstore.services.PetStoreServiceImpl">
        <property name="accountDao" ref="accountDao"/>
        <property name="itemDao" ref="itemDao"/>
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions for services go here -->
</beans>

顶层beans标签，包含一个或多个bean标签，每个bean标签定义一个bean，class属性指明要创建的bean所属的类型。

另一个配置文件dao.xml:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="accountDao"
        class="org.springframework.samples.jpetstore.dao.jpa.JpaAccountDao">
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <bean id="itemDao" class="org.springframework.samples.jpetstore.dao.jpa.JpaItemDao">
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->

</beans>

容器初始化

假设上面两个xml位于类路径下面，那么我们可以这样来创建容器：

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("services.xml", "daos.xml");

我们还可以换一种方式，让server.xml来导入dao.xml，Context加载server.xml即可。

--services.xml
<beans>
    <import resource="daos.xml"/>
    <!-- services.xml自身的定义在这 -->
<beans>

注意import标签的resource属性指向的路径是services.xml所在位置的相对路径。

初始化完成之后，可以调用getBean方法来获取一个bean的实例：

// retrieve configured instance
PetStoreService service = context.getBean("petStore", PetStoreService.class);
// use configured instance
List<String> userList = service.getUsernameList();

Bean介绍

Spring容器通过配置数据来获取bean的定义，每个bean的定义会被读取为一个BeanDefinition结构，它包含以下信息：

1. bean对象对应的完全限定类名；
2. 行为相关属性，比如scope，lifecycle回调等；
3. 对其他bean的依赖引；
4. 属性值的配置

Spring的容器实现还允许将容器外部创建的对象注册到容器里面，方法如下：

DefaultListableBeanFactory  factory = context.getBeanFactory();
factory.registerSingleton(beanName,objectInstance);

bean的命名

bean可以有一个或多个身份标识，每个标识在容器中都应该是唯一的。在xml配置中，bean的id属性可以配置单个标识，name属性可以配置逗号分隔的多个标识。

如果我们不提供任何标识定义，容器会生成一个唯一的标识。如果我们要通过名字类引用bean，比如services.xml里面petStore通过ref来引用dao bean，后者就必须提供一个标识。

注1：bean的命名应该和变量命名一样，采用驼峰命名法；
注2：spring在给bean自动命名时，会尝试使用类名，并将第一个字符变成小写；但如果类名的前两个字符都是大小，那么第一个字符保持大写；如果类名是NameBean，生成的名字就是nameBean，如果类名是NAmeBean，那么生成的名字是NAameBean。

我们可以额外给bean添加别名，这往往发生在大型系统里面，A某块导入了B模块定义的bean，却想换个名字：

<alias name="fromName" alias="toName"/>

bean的创建

bean的定义可以配置3种bean创建的方式:

1、指定bean的类名，默认通过对构造函数创建，这是最常见的方式；
2、指定bean的类名，以及一个静态工厂方法：

//类定义    
public class ClientService {
    private static ClientService clientService = new ClientService();
    private ClientService() {}

    public static ClientService createInstance() {
        return clientService;
    }
} 

//bean配置
<bean id="clientService"
    class="examples.ClientService"
    factory-method="createInstance"/>  

3、指定bean的工厂bean，以及一个工厂方法：

//工厂类
public class DefaultServiceLocator {

    private static ClientService clientService = new ClientServiceImpl();

    public ClientService createClientServiceInstance() {
        return clientService;
    }
}

//工厂bean和bean
<bean id="serviceLocator" class="examples.DefaultServiceLocator"/>
<bean id="clientService"
    factory-bean="serviceLocator"
    factory-method="createClientServiceInstance"/>

总结

1. Spring的容器是用来管理bean的，包括bean的创建、bean的初始化，以及依赖注入；
2. bean定义和bean的初始化是完全分开的，这种解耦使得Spring支持多种bean的定义形式：xml，注解，java代码或它们的混合；
3. 不管何种形式，bean定义在Spring内部表示为BeanDefinition结构；
4. BeanDefinition是bean的元数据(相当于菜谱），容器在必要时依据BeanDefinition来创建bean；

上面是Spring容器的核心理念，是整个Spring技术框架体系的基石。