spring源码解析之IOC容器（一）

　　学习优秀框架的源码，是提升个人技术水平必不可少的一个环节。如果只是停留在知道怎么用，但是不懂其中的来龙去脉，在技术的道路上注定走不长远。最近，学习了一段时间的spring源码，现在整理出来，以便日后温故知新。

　　IOC容器是spring最核心的模块之一，是整个spring体系的基石，spring其他模块中，都需要用到IOC容器的功能。spring框架为我们提供了多种IOC容器，DefaultableBeanFact

ory、FileSystemXmlApplicationContext、ClassPathXmlApplicationContext、XmlWebApplicationContext等。虽然我们平时很少在项目中使用这种硬编码的方式来获取IOC容器，继而获取IOC容器中的bean，但是研究这些IOC容器的源码，对我们理解IOC容器的原理还是很有必要的。BeanFactory这个接口是spring所有IOC容器最上层的接口，getBean()这个方法就是在这个接口中定义的，下面是其中定义的方法：

public interface BeanFactory {
    Object getBean(String name) throws BeansException;
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;
    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;
    <T> T getBean(Class<T> requiredType, Object... args) throws BeansException;
    boolean containsBean(String name);
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    String[] getAliases(String name);
}

　　可以看到其中定义了获取bean的多种方式，和各种对bean的判断，以及获取bean的类型和别名的方法。这个接口是spring框架IOC容器的入口。下面以FileSystemXmlApplicatio

nContext为例，深入源码探究IOC容器的实现原理。IOC容器的初始化过程分为三个阶段：定位、载入和注册。接下来一一进行分析，先从XML的定位开始。

　　相信我们大家都使用以下代码获取过IOC容器，获取IOC容器之后，我们就可以得到想要的bean，然后进行操作了：

FileSystemXmlApplicationContext  context = new FileSystemXmlApplicationContext("bean.xml");

　　进入FileSystemXmlApplicationContext这个类，发现它定义了各种构造器，但最终都会调用下面这个构造器：

public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)
            throws BeansException {

        super(parent);
        setConfigLocations(configLocations);
        if (refresh) {
            refresh();
        }
    }

　　在分析它的流程之前，有必要给一下它的UML图，上面标注了它的继承体系结构：

　　FileSystemXmlApplicationContext的构造器中有个重要的方法refresh()，这是IOC容器的启动方法，在它的父类AbstractXmlApplicationContext中有实现，其代码如下：

@Override
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            // Prepare this context for refreshing.
            //准备要进行刷新的上下文对象
            //例如对系统环境进行准备和验证
            prepareRefresh();

            // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                postProcessBeanFactory(beanFactory);

                // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

                // Register bean processors that intercept bean creation.
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);

                // Initialize message source for this context.
                initMessageSource();

                // Initialize event multicaster for this context.
                initApplicationEventMulticaster();

                // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                onRefresh();

                // Check for listener beans and register them.
                registerListeners();

                // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

                // Last step: publish corresponding event.
                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();
            }
        }
    }

　　进入obtainFreshBeanFactory()方法，其代码如下：

protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
        refreshBeanFactory();
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);
        }
        return beanFactory;
    }

　　继续跟，进入refreshBeanFactory()方法，在父类AbstractRefreshableApplicationContext中有实现，其代码如下：

@Override
    protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
        if (hasBeanFactory()) {
            destroyBeans();
            closeBeanFactory();
        }
        try {
            //创建DefaultListableBeanFactory
            DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
            //指定序列化的id，所以，如果需要反序列化这个BeanFactory,则可以直接根据这个id来进行反序列化
            beanFactory.setSerializationId(getId());
            //定制化
            customizeBeanFactory(beanFactory);
            //初始化DocumentReader,读取XML
            loadBeanDefinitions(beanFactory);
            synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
                this.beanFactory = beanFactory;
            }
        }
        catch (IOException ex) {
            throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
        }
    }

　　这段代码可以看到：

　　1、首先，创建了一个DefaultListableBeanFactory的IOC容器；

　　2、对容器进行了一些设置；

　　3、调用loadBeanDefinitions()方法对XML文件进行定位和加载。

　　所以，进入loadBeanDefinitions()方法继续探索，在类AbstractXmlApplicationContext中有实现，它是FileSystemXmlApplicationContext的父类，其代码如下：

protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
        // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
        XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

        // Configure the bean definition reader with this context's
        // resource loading environment.
        beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
        beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
        beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

        // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
        // then proceed with actually loading the bean definitions.
        initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
        loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
    }

　　这个方法中，使用XmlBeanDefinitionReader类来加载XML文件，最后经过一系列的设置，调用了loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader)这个方法，进入：

protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
        Resource[] configResources = getConfigResources();
        if (configResources != null) {
            reader.loadBeanDefinitions(configResources);
        }
        String[] configLocations = getConfigLocations();
        if (configLocations != null) {
            reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
        }
    }

　　跟到这里，到底是走哪个方法呢？我们再回过头看一下，FileSystemXmlApplicationContext的那个构造器，其中有个setConfigLocations(configLocations)方法，通过这个方法将我们配置的XML文件的路径设置进来了，跟代码，发现它调用的是父类的方法，并将路径赋给了AbstractRefreshableConfigApplicationContext类中的configLocations成员变量，而getConfigLocations()方法也是AbstractRefreshableConfigApplicationContext类中的，它正好获取了configLocations的值，所以configLocations一定不为null，上面方法应该走下面的loadBeanDefinitions()方法。跟进，其代码如下：

public int loadBeanDefinitions(String... locations) throws BeanDefinitionStoreException {
        Assert.notNull(locations, "Location array must not be null");
        int counter = 0;
        for (String location : locations) {
            counter += loadBeanDefinitions(location);
        }
        return counter;
    }

public int loadBeanDefinitions(String location) throws BeanDefinitionStoreException {
        return loadBeanDefinitions(location, null);
    }

public int loadBeanDefinitions(String location, Set<Resource> actualResources) throws BeanDefinitionStoreException {
        ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
        if (resourceLoader == null) {
            throw new BeanDefinitionStoreException(
                    "Cannot import bean definitions from location [" + location + "]: no ResourceLoader available");
        }

        if (resourceLoader instanceof ResourcePatternResolver) {
            // Resource pattern matching available.
            try {
                Resource[] resources = ((ResourcePatternResolver) resourceLoader).getResources(location);
                int loadCount = loadBeanDefinitions(resources);
                if (actualResources != null) {
                    for (Resource resource : resources) {
                        actualResources.add(resource);
                    }
                }
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location pattern [" + location + "]");
                }
                return loadCount;
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(
                        "Could not resolve bean definition resource pattern [" + location + "]", ex);
            }
        }
        else {
            // Can only load single resources by absolute URL.
            Resource resource = resourceLoader.getResource(location);
            int loadCount = loadBeanDefinitions(resource);
            if (actualResources != null) {
                actualResources.add(resource);
            }
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Loaded " + loadCount + " bean definitions from location [" + location + "]");
            }
            return loadCount;
        }
    }

　　这里先得到一个ResourceLoader对象。在类AbstractXmlApplicationContext中的loadBeanDefinitions()方法中有beanDefinitionReader.setResourceLoader(this)这段代码，而

DefaultListableBeanFactory又是继承了DefaultResourceLoader的，所以，这里的resourceLoader对象是DefaultResourceLoader类型的，所以走下面的逻辑。首先，获取一个resource
对象，getResource方法在DefaultResourceLoader中有实现，其代码如下：

public Resource getResource(String location) {
        Assert.notNull(location, "Location must not be null");

        for (ProtocolResolver protocolResolver : this.protocolResolvers) {
            Resource resource = protocolResolver.resolve(location, this);
            if (resource != null) {
                return resource;
            }
        }

        if (location.startsWith("/")) {
            return getResourceByPath(location);
        }
        else if (location.startsWith(CLASSPATH_URL_PREFIX)) {
            return new ClassPathResource(location.substring(CLASSPATH_URL_PREFIX.length()), getClassLoader());
        }
        else {
            try {
                // Try to parse the location as a URL...
                URL url = new URL(location);
                return new UrlResource(url);
            }
            catch (MalformedURLException ex) {
                // No URL -> resolve as resource path.
                //如果都不是，则使用子类重写的方法，例如子类FileSystemXMLApplicationContext中就重写了这个方法
                return getResourceByPath(location);
            }
        }
    }

　　根据不同的情况，生成一个ResourceLoader对象，这样就完成了对配置的xml文件的定位。

　　经过这么一长条的跟踪，终于完成了XML资源的定位工作。spring的继承体系特别深，刚开始的时候感觉特别绕，但是多跟着代码跟几遍，基本就清晰了，关键是要有耐心。在上面的分析中，我们发现，spring使用了很多的模板方法，比如getResource方法，还有就是单一职责原则，每个类很清晰，每个方法中都是一个一个方法的调用，而不是代码的堆砌，这点是值得我们平时好好学习和运用的。