最近有时间读了一下Spring的源码，顺便记录一下笔记，加深理解。关于Spring IoC源码分析，网上有一篇文章写得很详细，叫Spring IOC 容器源码分析，大家可以去看看。这篇文章是基于XML的，因为工作中基于注解的方式用得多一些，所以就读了一下Spring IoC注解版本的源代码。为了更方便的分析源码，有时候需要对代码一步一步进行调试，所以我写了一个简单的spring-ioc-analysis，放在github上，供大家参考。
整个分析过程大概分为4篇(上，中，下和总结篇)，因为时间和水平有限，笔记中如果有错误之处，欢迎大家指正。
核心概念
在分析Spring IoC源码之前，需要弄清楚一些核心概念。
BeanDefinition
这个是一个接口，它是用来存储Bean定义的一些信息的，比如ClassName，Scope，init-methon，等等。它的实现有RootBeanDefination，AnnotatedGenericBeanDefinition等。
BeanDefinitionHolder
这是BeanDefination的包装类，用来存储BeanDefinition，name以及aliases等。
BeanFactory & AbstractBeanFactory
BeanFactory就是Bean工厂啦，所有的Bean都由BeanFactory统一创建和管理，Spring提供了一个AbstractBeanFactory，它继承了BeanFactory接口，并且实现了大部分BeanFactory的功能。
AbstractBeanFactory有一个非常重要的方法叫getBean()
public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException {
return doGetBean(name, requiredType, null, false);
}
它是用来根据名字和类型获取Bean对象的。它获取对象的原理是，如果BeanFactory中存在Bean，则从缓存中取Bean，否则创建并返回该Bean，并且将该Bean添加到缓存中(这里指Singleton类型的Bean)。所以确切的讲，Bean是在什么时候创建的，要看什么时候调用getBean方法获取这个Bean，根据Bean定义的不同，getBean方法会在不同时候被调用。Spring中Bean大致可以分为两类，应用类Bean(被应用程序使用)以及功能性Bean(被Spring使用)。Spring提供了一些功能性接口如BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor，实现了这些接口的Bean可以成为功能性Bean。如果Bean实现了BeanFactoryPostProcessor，则在refresh方法中调用invokeBeanFactoryPostProcessors方法时创建Bean，如果实现了BeanPostProcessor方法，则在registerBeanPostProcessors方法中创建Bean。其它的Bean应该属于应用类Bean，在默认的finishBeanFactoryInitialization方法中创建Bean，这在后边还会讲到。
AnnotationConfigApplicationContext & BeanFactory & BeanDefinitionRegistry & DefaultListableBeanFactory
这几个类的关系也是很重要的，我们来捋一捋。
AnnotationConfigApplicationContext这个类是基于注解的容器类，它实现了BeanFactory和BeanDefinitionRegistry两个接口，拥有Bean对象的管理和BeanDefinition注册功能。同时这个类拥有一个DefaultListableBeanFactory的对象。
DefaultListableBeanFactory也实现了BeanFactory和BeanDefinitionRegistry接口，拥有Bean对象管理和BeanDefinition注册功能。AnnotationConfigApplicationContext是委托DefaultListableBeanFactory来实现对象管理和BeanDefinition注册的。这里使用的是代理模式。
介绍完了核心概念，我们来开始分析源码，剖析Spring 容器的加载过程。Spring容器启动过程主要做了两件事情：
- 加载BeanDefinition
- 创建Bean
我们先来看BeanDefinition的加载过程。
加载BeanDefinition
我们创建一个简单Maven工程，在main函数中输入如下代码，就启动了一个基于注解的Spring容器，并从容器中获取helloService对象。
public static void main(String[] args) {
AbstractApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
context.registerShutdownHook();
HelloService helloService = context.getBean(HelloService.class);
helloService.sayHello();
}
之所以要使用AbstractApplicationContext类，是因为我们的HelloService实现了一些BeanPostProcessor这样的接口，需要调用AnnotationConfigApplicationContext对象的registerShutdownHook方法。
现在来分析源码，进入AnnotationConfigApplicationContext的构造函数：
public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) {
this();
register(annotatedClasses);
refresh();
}
两个主方法，resister和refresh。
register
进入register方法，它调用了reader.register方法。
public void register(Class<?>... annotatedClasses) {
Assert.notEmpty(annotatedClasses, "At least one annotated class must be specified");
this.reader.register(annotatedClasses);
}
这个reader是AnnotatedBeanDefinitionReader类的一个实例，在AnnotationConfigApplicationContext的构造函数中创建的。构造函数还创建了一个scanner，用于包扫描。
public AnnotationConfigApplicationContext() {
this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
}
进入reader的register方法：
public void register(Class<?>... annotatedClasses) {
for (Class<?> annotatedClass : annotatedClasses) {
registerBean(annotatedClass);
}
}
public void registerBean(Class<?> annotatedClass) {
doRegisterBean(annotatedClass, null, null, null);
}
<T> void doRegisterBean(Class<T> annotatedClass, @Nullable Supplier<T> instanceSupplier, @Nullable String name,
@Nullable Class<? extends Annotation>[] qualifiers, BeanDefinitionCustomizer... definitionCustomizers) {
// 创建BeanDefinition
AnnotatedGenericBeanDefinition abd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(annotatedClass);
// 生成bean name
String beanName = (name != null ? name : this.beanNameGenerator.generateBeanName(abd, this.registry));
AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);
// ...省去了其它代码
// 创建BeanDefinitionHolder，它是BeanDefiniton的一个包装类，包含BeanDefiniton对象和它的名字
BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(abd, beanName);
// 最后调用registerBeanDefinition
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
}
限于篇幅，我们只分析一些比较重要的源代码，其它的源代码都被我删除了。进入BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition
public static void registerBeanDefinition(
BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
throws BeanDefinitionStoreException {
// Register bean definition under primary name.
String beanName = definitionHolder.getBeanName();
// 调用registry的registerBeanDefinition方法，registry是我们传进来的AnnotationConfigApplicationContext，因为它实现了BeanDefinitionRegistry，所以我们进入AnnotationConfigApplicationContext的registerBeanDefinition方法。
registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
// Register aliases for bean name, if any.
String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
if (aliases != null) {
for (String alias : aliases) {
registry.registerAlias(beanName, alias);
}
}
}
进入AnnotationConfigApplicationContext的registerBeanDefinition方法。好奇怪，怎么没有呢，原来在它的父类GenericApplicationContext中。来看代码：
public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
throws BeanDefinitionStoreException {
// 调用beanFactory的registerBeanDefinition。我们之前讲过，AnnotationConfigApplicationContext是委托DefaultListableBeanFactory来注册BeanDefinition和管理Bean的，所以调用了beanFactory的registerBeanDefinition
this.beanFactory.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition);
}
在GenericApplicationContext的构造函数中，创建了这个beanFactory。
public GenericApplicationContext() {
// 前面也讲过，DefaultListableBeanFactory也实现了BeanDefinitionRegistry和BeanFactory接口的。
this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
}
既然beanFactory是DefaultListableBeanFactory的实例，所以进入DefaultListableBeanFactory的registerBeanDefinition方法咯。
public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
throws BeanDefinitionStoreException {
//... 省去重复注册代码逻辑以及其它一些逻辑判断，
//最终执行以下代码，可以看出，最终是将beanDefinition放到beanDefinitionMap中。所有的beanDefinition都会放到这个map中，以beanName为主键。如果一个beanDefinition有多个别名，那个它会被注册多次。
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
}
好啦，到这里为止，register方法就分析完成了。但是bean定义全部注册完了吗，还没有。这里只是注册完了配置文件的bean definition。至于我们自己注入的类，或者通过扫描注入的类，在refresh方法中，我们会在下一篇分析。
总结
我们今天讲了Spring IoC容器源码分析的第一部分，主要讲了一些核心概念，以及BeanDefinition的加载过程。
在Spring中，所有用户定义的Bean都会以BeanDefinition的方式注册到BeanFactory中。BeanDefinition相当于Bean的元数据，描述了Bean定义的一些属性。
我们讲了AnnotationConfigApplicationContext，BeanFactory，BeanDefinitionRegistry， DefaultListableBeanFactory。AnnotationConfigApplicationContext实现了BeanFactory和BeanDefinitionRegistry接口，DefaultListableBeanFactory也实现了DefaultListableBeanFactory接口。而AnnotationConfigApplicationContext中BeanDefinition的注册和Bean的管理，是委托给DefaultListableBeanFactory去完成的。
另外我们也分析了BeanDefinition的register过程，也确认了AnnotationConfigApplicationContext注册BeanDefinition确实是委托给DefaultListableBeanFactory来完成的。最终BeanDefinition被存储在一个Map中，以beanName为key，以BeanDefinition对象为值。
我们下一篇会继续讲refresh方法。
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