Spring IoC容器的解析

本文基于ClassPathXmlApplicationContext。

1、IoC容器的概念

控制反转（IoC）是面向对象编程中的一种设计思想，可以用来降低代码之间的耦合度。

依赖注入（DI）是控制反转这一设计思想的具体实现方式。

IoC和DI是同一概念不同角度的描述，类似于理论与实践的关系，IoC是理论，DI是实践。

在传统Java应用中，类A想要使用类B的属性或方法，一般会在类A中通过new创建类B的对象来进行属性或方法的使用。采用依赖注入后，类A的代码中只需要定义一个私有的类B对象，然后通过构造方法或者setter方法，在外部new创建类B对象然后进行注入。

Spring IoC容器是具有依赖注入功能的具体代码实现。

Spring Bean是IoC容器所管理的对象，其在Spring配置文件中配置，根据配置文件里的信息创建。

IoC容器可以理解为工厂，Bean可以理解为产品。

Spring Bean的属性或子元素如下表所示：

Spring配置文件的代码如下所示：

2、IoC容器的实现

Spring框架提供了两种不同类型的IoC容器，分别是BeanFactory和ApplicationContext。

（1）BeanFactory

BeanFactory是IoC容器的基本实现，也是Spring提供的最简单的IoC容器，它提供了IoC容器最基本的功能，由org.springframework.beans.factory.BeanFactory接口定义。

（2）ApplicationContext

ApplicationContext是BeanFactory接口的子接口，是对BeanFactory的扩展。ApplicationContext在BeanFactory的基础上增加了许多企业级的功能，例如AOP（面向切面编程）、国际化、事务支持等。

ApplicationContext接口有两个常用的实现类：ClassPathXmlApplicationContext和FileSystemXMLApplicationContext。

3、IoC容器的初始化

IoC容器的初始化入口代码如下图所示：

接下来查看ClassPathXmlApplicationContext的构造方法，具体代码如下图所示：

IoC容器的初始化工作是由AbstractApplicationContext的refresh方法执行，具体的代码如下图所示：

3.1、prepareRefresh方法

1）设置Spring容器的启动时间。

2）撤销关闭状态，开启活跃状态。

3）验证环境信息里一些必须存在的参数。

3.2、obtainFreshBeanFactory方法

1）创建IoC容器（DefaultListableBeanFactory）。

2）Resource的定位及获取。

3）BeanDefinition的载入，通过XML解析获取Bean的基本信息及Bean之间的依赖关系存储到BeanDefinition。

4）BeanDefinition的注册，把XML解析得到的BeanDefinition注册到IoC容器里。

3.3、prepareBeanFactory方法

1）设置BeanFactory的类加载器。

2）设置支持表达式的解析器。

3）注册可以在任何地方使用的组件。

4）注册ApplicatonContextAwareProcessor和ApplicationListenerDetector两个后置处理器。

3.4、invokeBeanFactoryPostProcessors方法

执行IoC容器的后置处理器。该后置处理器包括BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor（BeanDefinitionRegistryPostProcessor继承BeanFactoryPostProcessor），BeanFactoryPostProcessor是对IoC容器的处理，BeanDefinitionRegistryPostProcessor是对BeanDefinition的处理。这边是一个IoC容器的扩展点，用户可以实现这两个接口对IoC容器进行增强操作。

3.5、registerBeanPostProcessors方法

注册Bean的后置处理器。BeanPostProcessor是对Bean的处理，这些后置处理器在Bean初始化的时候执行。这是一个Bean的扩展点，用户可以实现BeanPostProcessor这个接口对Bean进行增强操作。

3.6、initMessageSource方法

国际化支持，如果需要用到国际化可以从IoC容器中获取messageSource，然后调用他的getMessage方法获取国际化支持。

3.7、initApplicationEventMulticaster方法

初始化事件广播器，事件广播器用于事件的发布。

程序首先会检查IoC容器中是否有Bean的名字和这个常量（applicationEventMulticaster）相同的，如果没有则说明没有那么就使用默认的ApplicationEventMulticaster的实现：SimpleApplicationEventMulticaster。

3.8、registerListeners方法

注册应用的监听器。就是注册实现了ApplicationListener接口的监听器，这些监听器是注册到ApplicationEventMulticaster中的。这不会影响到其它监听器。在注册完以后，还会将其前期的事件发布给相匹配的监听器。

3.9、finishBeanFactoryInitialization方法

初始化IoC容器中已经被注册但是未初始化的所有Bean(非懒加载)。

3.10、finishRefresh方法

1）初始化生命周期处理器（LifecycleProcessor），并设置到IoC容器中。

2）调用生命周期处理器的onRefresh方法，这个方法会找出IoC容器中实现了SmartLifecycle接口的类并进行start方法的调用。

3）发布ContextRefreshedEvent事件告知对应的ApplicationListener进行响应的操作。

4、Bean的注册过程

Bean的注册过程是包含在IoC容器的初始化里，由AbstractApplicationContext的obtainFreshBeanFactory方法触发，主要包括Resource定位、BeanDefinition的载入和BeanDefinition的注册三个基本过程。

第一个过程是Resource定位过程。这个Resource定位指的是BeanDefinition的资源定位，它由ResourceLoader通过统一的Resource接口完成，这个Resource对各种形式的BeanDefinition的使用都提供了统一接口。

第二个过程是BeanDefinition的载入。这个 载入过程是把用户定义好的Bean表示成IoC容器内部的数据结构，而这个容器内部的数据结构就是BeanDDefinition。

第三个过程时向IoC容器注册这些BeanDefinition的过程。这个过程是通过调用BeanDefinitionRegistry接口的实现来完成的。这个注册过程把载入过程中解析得到的BeanDefinition向IoC容器进行注册。

（1）Resource的定位及获取

Resource的定位及获取是在AbstractApplicationContext的obtainFreshBeanFactory方法里执行，具体代码如下图所示：

接下来查看refreshBeanFactory方法，具体代码如下图所示：

接下来查看loadBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

接下来继续查看loadBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

至此，Resource的定位及获取解析完成。

（2）BeanDefinition的载入

通过XML解析获取Bean的基本信息及Bean之间的依赖关系存储到BeanDefinition。

紧跟Resource的定位及获取，我们来解析BeanDefinition的载入。

继续查看loadBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

接下来查看doLoadBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

接下来查看registerBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

接下来继续查看registerBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

接下来查看parseBeanDefinitions方法，具体代码如下图所示：

至此，BeanDefintion的载入解析完成。

（3）BeanDefinition的注册

把XML解析得到的BeanDefinition注册到IoC容器里。

紧跟BeanDefintion的载入，我们来解析BeanDefinition的注册。

接下来查看parseDefaultElement方法，具体代码如下图所示：

接下来查看processBeanDefinition方法，具体代码如下图所示：

接下来查看registerBeanDefinition方法，具体代码如下图所示：

至此，BeanDefinition的注册解析完成。

5、Bean的初始化

非懒加载的单例Bean的初始化由AbstractApplicationContext里的finishBeanFactoryInitialization方法触发。

懒加载的Bean的初始化入口代码如下：

接下来查看getBean方法，具体代码如下图所示：

Bean的初始化工作是由AbstractBeanFactory的doGetBean方法执行，具体代码如下图所示：

接下来查看createBean方法，具体代码如下图所示：

接下来查看doCreateBean方法，具体代码如下图所示：

至此，Bean的初始化解析完成。

注：Spring中主要由两种方式实现依赖注入：构造函数注入和setter注入。

6、Bean的生命周期

Spring Bean的完整生命周期是第一次向IoC容器索要Bean开始，直到最终Spring IoC容器销毁Bean为止，其具体流程如下图所示：

Bean 生命周期的整个执行过程描述如下：

1）对Bean进行实例化。

2）对Bean进行属性注入。

3）如果Bean实现了BeanNameAware接口，则Spring调用setBeanName()方法传入当前Bean的id值。

4）如果Bean实现了BeanFactoryAware接口，则Spring调用setBeanFactory()方法传入当前BeanFactory实例的引用。

5）如果Bean实现了ApplicationContextAware接口，则Spring调用setApplicationContext()方法传入当前ApplicationContext实例的引用。

6）如果Bean实现了BeanPostProcessor接口，则Spring调用postProcessBeforeInitialzation()方法。

7）如果Bean实现了InitializingBean接口，则Spring将调用afterPropertiesSet()方法。

8）如果在配置文件中通过init-method属性指定了初始化方法，则Spring调用该初始化方法。

9）如果Bean实现了BeanPostProcessor接口，则Spring将调用postProcessAfterInitialization()方法。

10）如果在<bean>中指定了该Bean的作用域为singleton，则将该Bean放入Spring IoC容器的缓存池中，触发Spring对该Bean的生命周期管理；如果在<bean>中指定了该Bean的作用域为prototype，则将该Bean交给调用者，调用者管理该Bean的生命周期，Spring不再管理该Bean。

11）如果Bean实现了DisposableBean接口，则Spring会调用destory()方法。

12）如果在配置文件中通过destory-method属性指定了销毁方法，则Spring将调用该销毁方法。

7、Bean的作用域

Spring提供了6中scope作用域，如下表所示：

注意：以上6种Bean作用域，除了singleton和prototype可以直接在常规的Spring IoC容器（例如ClassPathXmlApplicationContext）中使用外，剩下的都只能在基于Web的ApplicationContext实现（例如XmlWebApplicationContext）中才能使用，否则就会抛出一个 IllegalStateException 的异常。