【2】Spring源码-ApplicationContext

作者: 小毛1221 | 来源:发表于2019-10-12 16:14 被阅读0次

3. ApplicationContext

Spring中还提供了另一个接口ApplicationContext，用于扩展BeanFacotry中现有的功能。 ApplicationContext和BeanFacotry两者都是用于加载Bean的，但是相比之下，Application Context提供了更多的扩展功能，简单一点说：ApplicationContext包含BeanFactory的所有功能。通常建议比BeanFactory优先。

3.1 ApplicationContext继承关系图

以ClassPathXmlApplicationContext为例：

image.png

从图中可以看出，ApplicationContext是实现了BeanFactory的。但实际上，ApplicationContext中也是持有一个BeanFactory对象的。在后面的初始化过程中也会用到这个BeanFactory对象。


public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {

...

   /** Bean factory for this context */
   @Nullable
   private DefaultListableBeanFactory beanFactory;

...
}

3.2 ApplicationContext初始化流程

以一个简单的SpringBoot程序为例，整个项目的main方法：

@SpringBootApplication
public class TestApplication extends SpringBootServletInitializer {

   @Override
   protected SpringApplicationBuilder configure(SpringApplicationBuilder applicationBuilder) {
      return applicationBuilder.sources(TestApplication.class);
   }

   public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(TestApplication.class, args);
   }

}

继续从SpringApplication.run(TestApplication.class, args);向下跟踪，会发现这个run方法中间的主体流程：

context = this.createApplicationContext();
this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
this.refreshContext(context);

createApplicationContext()方法，实际上就是获取相应的ApplicationContext类，通过反射获取构造函数创建ApplicationContext

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
    Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
    if(contextClass == null) {
        try {
            // webApplicationType是个枚举类，包含NONE, SERVLET, REACTIVE几个值，默认为SERVLET
            switch(null.$SwitchMap$org$springframework$boot$WebApplicationType[this.webApplicationType.ordinal()]) {
            case 1:
                contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext");
                break;
            case 2:
                contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext");
                break;
            default:
                contextClass = Class.forName("org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext");
            }
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", var3);
        }
    }

    return (ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

prepareContext()方法做了一些加载BeanDefinition的工作；
refreshContext()方法直接调用了ApplicationContext#refresh()方法

其实SpringBoot初始化ApplicationContext的过程与直接new ApplicationContext，调用构造函数是类似的


public ClassPathXmlApplicationContext(
      String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent)
      throws BeansException {

   super(parent);
   // 设置配置文件路径
   setConfigLocations(configLocations);
   if (refresh) {
      refresh();
   }
}

所以想要了解Spring的初始化流程，就需要了解它的refresh()函数。

以ClassPathXmlApplicationContext为例：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
      // 校验某些系统变量，需要校验的东西留给用户自己实现
      prepareRefresh();

      // 初始化BeanFactory，并进行XML文件读取
      /**
       * 1. new DefaultListableBeanFactory()
       * 2. 配置BeanFactory，包括设置是否允许循环依赖，添加@Qualifier和@Autowired注解解析类，用于检测属性是否需要被注入
       * 3. 利用BeanDefinitionReader从配置文件中读取BeanDefinition
       */
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      // 对BeanFactory进行各种功能填充（添加对SpEL语言的支持、对属性编辑器的支持、对AspectJ的支持、添加对ApplicationContextAware、EnvironmentAware等的支持（实现了postProcessor，将需要的属性注入））
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         // 空方法，供子类实现
         postProcessBeanFactory(beanFactory);

         /**
          * 激活各种BeanFactoryPostProcessor，调用它们的postProcessBeanFactory方法
          * BeanFactoryPostProcessor是在BeanFactory创建后，Bean实例化前被调用的
          * 例如：PropertyPlaceholderConfigure，用于处理配置文件中${xxx}，将它们赋予相应的值
             */
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         /**
          * 根据配置文件注册拦截Bean创建的Bean处理器，这里只是注册，真正调用在getBean的时候（BeanFactory中没有自动注册BeanPostProcessor）
          * 将BeanPostProcessor添加到BeanFactory持有的这样一个对象中：
          * private final List<BeanPostProcessor> beanPostProcessors = new ArrayList<>();
          * 例如：ApplicationContextAwareProcessor，会判断bean是否实现了XXAware接口，然后将所需属性（如ApplicationContext）注入
          * 
          * 实际调用是在getBean -> createBean -> doCreateBean ->initializeBean方法中，initializeBean方法会先调用postProcessBeforeInitialization再调用InitializingBean.afterPropertiesSet（需要实现InitializingBean接口）再调用postProcessAfterInitialization
          * 是在创建bean实例、属性注入之后执行的，会遍历BeanFactory持有的所有BeanPostProcessor，调用其postProcessBeforeInitialization方法和postProcessAfterInitialization方法
          */
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // 为上下文初始化Message源，即不同语言的消息体，国际化处理，将MessageSource注册到容器中，供后续使用getMessageSource().getMessage()，根据locale返回msg
         initMessageSource();

         /**
          * 初始化应用消息广播器applicationEventMulticaster，new一个
          * 消息广播器作用：当产生spring事件时（context.publishEvent(event)），遍历所持有的监听器，并调用监听器中的onApplicationEvent方法进行处理，监听器能够支持的事件需要在onApplicationEvent中判断
          */
         initApplicationEventMulticaster();

         // 空方法，留给子类来初始化其他的bean
         onRefresh();

         // 在所有注册的bean中查找Listener bean（通过bean的type），注册到消息广播器中applicationEventMulticaster（添加到一个set中）
         registerListeners();

         /**
          * 初始化单例且属性为非延迟加载的bean
          * 获取注册的所有的BeanDefinition，根据BeanName直接调用getBean方法，加载bean
             */
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         /**
          * 完成refresh过程，通知生命周期处理器lifecycleProcessor刷新过程，同时发出ContextRefreshEvent通知别人
          * Lifecycle中包含start/stop方法，在spring启动时保证调用其start方法，spring关闭时调用stop方法，通常用来配置后台程序
             */
         finishRefresh();
      }

      catch (BeansException ex) {
         if (logger.isWarnEnabled()) {
            logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                  "cancelling refresh attempt: " + ex);
         }

         // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
         destroyBeans();

         // Reset 'active' flag.
         cancelRefresh(ex);

         // Propagate exception to caller.
         throw ex;
      }

      finally {
         // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
         // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
         resetCommonCaches();
      }
   }
}

初始化前的准备工作，例如对系统属性或者环境变量进行准备及验证。
在某种情况下项目的使用需要读取某些系统变量，而这个变量的设置很可能会影响着系统的正确性，那么ClassPathXmlApplicationContext为我们提供的这个准备函数就显得非常必要，它可以在Spring启动的时候提前对必须的变量进行存在性验证。
初始化BeanFactory，并进行XML文件读取。
之前有提到ClassPathXmlApplicationContext包含着BeanFactory所提供的一切特征，那么在这一步骤中将会复用BeanFactory中的配置文件读取解析及其他功能，这一步之后， ClassPathXmlApplicationContext实际上就已经包含了BeanFactory所提供的功能，也就是可以进行Bean的提取等基础操作了。
对BeanFactory进行各种功能填充。
@Qualifier与@Autowired应该是大家非常熟悉的注解，那么这两个注解正是在这一步骤中增加的支持。有个resolver：QualifierAnnotationAutowireCandidateResolver，通过反射获取annotation。
子类覆盖方法做额外的处理。
Spring之所以强大，为世人所推崇，除了它功能上为大家提供了便例外，还有一方面是它的完美架构，开放式的架构让使用它的程序员很容易根据业务需要扩展已经存在的功能。这种开放式的设计在Spring中随处可见，例如在本例中就提供了一个空的函数实现postProcess BeanFactory来方便程序员在业务上做进一步扩展。
激活各种BeanFactory处理器。
注册拦截bean创建的bean处理器，这里只是注册，真正的调用是在getBean时候。
为上下文初始化Message源，即对不同语言的消息体进行国际化处理。
初始化应用消息广播器，并放入“applicationEventMulticaster”bean中。
留给子类来初始化其他的bean。
在所有注册的bean中查找listener bean，注册到消息广播器中。
初始化剩下的单实例（非惰性的）。调用getBean方法，只实例化singleton，不实例化prototype，因为prototype每次请求过来都需要一个新的。
完成刷新过程，通知生命周期处理器lifecycleProcessor刷新过程，同时发出Context RefreshEvent通知别人。

ApplicationContext实现的默认行为就是在启动时将所有单例bean提前进行实例化（非懒加载的）。提前实例化意味着作为初始化过程的一部分，ApplicationContext实例会创建并配置所有的单例bean。通常情况下这是一件好事，因为这样在配置中的任何错误就会即刻被发现（否则的话可能要花几个小时甚至几天），举个例子：如果Bean没有完全注入，BeanFacotry加载后，会在你第一次调用getBean方法才会抛出异常。而ApplicationContext会在初始化的时候就加载并且检查，这样的好处是可以及时检查依赖是否完全注入；所以通常来说我们会选择使用ApplicationContext。

ApplicationContext接口是由BeanFactory接口派生出来的，所以提供了BeanFactory的所有功能。ApplicationContext是一种更加面向框架的工作方式以及对上下文进行分层和实现继承。并且ApplicationContext还额外的提供了以下功能：

MessageSource，提供国际化的消息访问；
事件传播：通过实现ApplicationContextAware接口；
...

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3.2 ApplicationContext初始化流程

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