Spring IOC及Bean的生命周期

Spring容器高层视图

　　　　Spring 启动时读取应用程序提供的Bean配置信息，并在Spring容器中生成一份相应的Bean配置注册表，然后根据这张注册表实例化Bean，装配好Bean之间的依赖关系，为上层应用提供准备就绪的运行环境。

　　

　　Bean缓存池：HashMap实现

IOC容器介绍

　　　　Spring 通过一个配置文件描述 Bean 及 Bean 之间的依赖关系，利用 Java 语言的反射功能实例化 Bean 并建立 Bean 之间的依赖关系。 Spring 的 IoC 容器在完成这些底层工作的基础上，还提供了 Bean 实例缓存、生命周期管理、

　　Bean 实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

• BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身； 

• ApplicationContext 面向使用 Spring 框架的开发者，几乎所有的应用场合我们都直接使用 ApplicationContext 而非底层的 BeanFactory

BeanFactory

　　BeanFactory体系架构：

　　　　

• BeanDefinitionRegistry： Spring 配置文件中每一个<bean>节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象表示，它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册 BeanDefinition 对象的方法。
• BeanFactory 接口位于类结构树的顶端 ，它最主要的方法就是 getBean(String beanName)，该方法从容器中返回特定名称的 Bean，BeanFactory 的功能通过其他的接口得到不断扩展：
• ListableBeanFactory：该接口定义了访问容器中 Bean 基本信息的若干方法，如查看Bean 的个数、获取某一类型 Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法；
• HierarchicalBeanFactory：父子级联 IoC 容器的接口，子容器可以通过接口方法访问父容器； 通过 HierarchicalBeanFactory 接口， Spring 的 IoC 容器可以建立父子层级关联的容器体系，子容器可以访问父容器中的 Bean，但父容器不能访问子容器的 Bean。Spring 使用父子容器实现了很多功能，比如在 Spring MVC 中，展现层 Bean 位于一个子容器中，而业务层和持久层的 Bean 位于父容器中。这样，展现层 Bean 就可以引用业务层和持久层的 Bean，而业务层和持久层的 Bean 则看不到展现层的 Bean。
• ConfigurableBeanFactory：是一个重要的接口，增强了 IoC 容器的可定制性，它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法；
• AutowireCapableBeanFactory：定义了将容器中的 Bean 按某种规则（如按名字匹配、按类型匹配等）进行自动装配的方法；
• SingletonBeanRegistry：定义了允许在运行期间向容器注册单实例 Bean 的方法；

使用 Spring 配置文件为 Car 提供配置信息：beans.xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> 
<beans xmlns="Index of /schema/beans" 
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
    xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" 
    xsi:schemaLocation="Index of /schema/beans 
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"> 
    
    <bean id="car1" class="com.baobaotao.Car" 
        p:brand="红旗" 
        p:color="黑色" 
        p:maxSpeed="200" /> 
</beans>

通过 BeanFactory 装载配置文件，启动 Spring IoC 容器：

public class BeanFactoryTest { 
    public static void main(String[] args) throws Throwable{
        ResourcePatternResolver resolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();
        Resource res = resolver.getResource("classpath:com/baobaotao/beanfactory/beans.xml"); 
        BeanFactory bf = new XmlBeanFactory(res);
        System.out.println("init BeanFactory.");
        Car car = bf.getBean("car",Car.class);
        System.out.println("car bean is ready for use!");
}

• XmlBeanFactory 通过 Resource 装载 Spring 配置信息并启动 IoC 容器，然后就可以通过 BeanFactory#getBean(beanName)方法从 IoC 容器中获取 Bean 了。通过 BeanFactory 启动IoC 容器时，并不会初始化配置文件中定义的 Bean，初始化动作发生在第一个调用时。
• 对于单实例（ singleton）的 Bean 来说，BeanFactory会缓存 Bean 实例，所以第二次使用 getBean() 获取 Bean 时将直接从 IoC 容器的缓存中获取 Bean 实例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 类中提供了一个用于缓存单实例 Bean 的缓存器，它是一个用HashMap 实现的缓存器，单实例的 Bean 以 beanName 为键保存在这个HashMap 中。
• 值得一提的是，在初始化 BeanFactory 时，必须为其提供一种日志框架，比如使用Log4J， 即在类路径下提供 Log4J 配置文件，这样启动 Spring 容器才不会报错。

ApplicationContext

　　ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。

　　在BeanFactory 中，很多功能需要以编程的方式实现，而在 ApplicationContext 中则可以通过配置的方式实现。

ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基础上，还通过多个其他的接口扩展了 BeanFactory 的功能：

• ClassPathXmlApplicationContext：默认从类路径加载配置文件
• FileSystemXmlApplicationContext：默认从文件系统中装载配置文件
• ApplicationEventPublisher：让容器拥有发布应用上下文事件的功能，包括容器启动事件、关闭事件等。实现了 ApplicationListener 事件监听接口的 Bean 可以接收到容器事件 ， 并对事件进行响应处理 。 在 ApplicationContext 抽象实现类AbstractApplicationContext 中，我们可以发现存在一个 ApplicationEventMulticaster，它负责保存所有监听器，以便在容器产生上下文事件时通知这些事件监听者。
• MessageSource：为应用提供 i18n 国际化消息访问的功能；
• ResourcePatternResolver ： 所 有 ApplicationContext 实现类都实现了类似于PathMatchingResourcePatternResolver 的功能，可以通过带前缀的 Ant 风格的资源文件路径装载 Spring 的配置文件。
• LifeCycle：该接口是 Spring 2.0 加入的，该接口提供了 start()和 stop()两个方法，主要用于控制异步处理过程。在具体使用时，该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体 Bean 实现， ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean，以达到管理和控制 JMX、任务调度等目的。
• ConfigurableApplicationContext 扩展于 ApplicationContext，它新增加了两个主要的方法： refresh()和 close()，让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。在应用上下文关闭的情况下调用 refresh()即可启动应用上下文，在已经启动的状态下，调用 refresh()则清除缓存并重新装载配置信息，而调用close()则可关闭应用上下文。这些接口方法为容器的控制管理带来了便利，但作为开发者，我们并不需要过多关心这些方法。

WebApplicationContext

　　WebApplication体系架构：　

• WebApplicationContext 的初始化方式：WebApplicationContext 需要 ServletContext 实例，它必须在拥有 Web 容器的前提下才能完成启动的工作。可以在 web.xml 中配置自启动的 Servlet 或定义 Web 容器监听器（ ServletContextListener），借助这两者中的任何一个就可以完成启动 Spring Web 应用上下文的工作。Spring 分别提供了用于启动 WebApplicationContext 的 Servlet 和 Web 容器监听器：
• org.springframework.web.context.ContextLoaderServlet；
• org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
• 由于 WebApplicationContext 需要使用日志功能，比如日志框架使用Log4J，用户可以将 Log4J 的配置文件放置到类路径 WEB-INF/classes 下，这时 Log4J 引擎即可顺利启动。如果 Log4J 配置文件放置在其他位置，用户还必须在 web.xml 指定 Log4J 配置文件位置。

Bean的生命周期

• 当调用者通过 getBean(beanName)向容器请求某一个 Bean 时，如果容器注册了org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口，在实例化 Bean 之前，将调用接口的 postProcessBeforeInstantiation()方法；
• 根据配置情况调用 Bean 构造函数或工厂方法实例化 Bean；
• 如果容器注册了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口，在实例化 Bean 之后，调用该接口的 postProcessAfterInstantiation()方法，可在这里对已经实例化的对象进行一些“梳妆打扮”；
• 如果 Bean 配置了属性信息，容器在这一步着手将配置值设置到 Bean 对应的属性中，不过在设置每个属性之前将先调用InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口的postProcessPropertyValues()方法；
• 调用 Bean 的属性设置方法设置属性值；
• 如果 Bean 实现了 org.springframework.beans.factory.BeanNameAware 接口，将调用setBeanName()接口方法，将配置文件中该 Bean 对应的名称设置到 Bean 中；
• 如果 Bean 实现了 org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware 接口，将调用 setBeanFactory()接口方法，将 BeanFactory 容器实例设置到 Bean 中；
• 如果 BeanFactory 装配了 org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor后处理器，将调用 BeanPostProcessor 的 Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)接口方法对 Bean 进行加工操作。其中入参 bean 是当前正在处理的 Bean，而 beanName 是当前 Bean 的配置名，返回的对象为加工处理后的 Bean。用户可以使用该方法对某些 Bean 进行特殊的处理，甚至改变 Bean 的行为， BeanPostProcessor 在 Spring 框架中占有重要的地位，为容器提供对 Bean 进行后续加工处理的切入点， Spring 容器所提供的各种“神奇功能”（如 AOP，动态代理等）都通过 BeanPostProcessor 实施；
• 如果 Bean 实现了 InitializingBean 的接口，将调用接口的 afterPropertiesSet()方法；
• 如果在<bean>通过 init-method 属性定义了初始化方法，将执行这个方法；
• BeanPostProcessor 后处理器定义了两个方法：其一是 postProcessBeforeInitialization() 在第 8 步调用；其二是 Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)方法，这个方法在此时调用，容器再次获得对 Bean 进行加工处理的机会；
• 如果在<bean>中指定 Bean 的作用范围为 scope=“prototype”，将 Bean 返回给调用者，调用者负责 Bean 后续生命的管理， Spring 不再管理这个 Bean 的生命周期。如果作用范围设置为 scope=“singleton”，则将 Bean 放入到 Spring IoC 容器的缓存池中，并将 Bean引用返回给调用者， Spring 继续对这些 Bean 进行后续的生命管理；
• 对于 scope=“singleton”的 Bean，当容器关闭时，将触发 Spring 对 Bean 的后续生命周期的管理工作，首先如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口，则将调用接口的afterPropertiesSet()方法，可以在此编写释放资源、记录日志等操作；
• 对于 scope=“singleton”的 Bean，如果通过<bean>的 destroy-method 属性指定了 Bean 的销毁方法， Spring 将执行 Bean 的这个方法，完成 Bean 资源的释放等操作。

可以将这些方法大致划分为三类：

• Bean 自身的方法：如调用 Bean 构造函数实例化 Bean，调用 Setter 设置 Bean 的属性值以及通过<bean>的 init-method 和 destroy-method 所指定的方法；
• Bean 级生命周期接口方法：如 BeanNameAware、 BeanFactoryAware、 InitializingBean 和 DisposableBean，这些接口方法由 Bean 类直接实现；
• 容器级生命周期接口方法：在上图中带“★” 的步骤是由 InstantiationAwareBean PostProcessor 和 BeanPostProcessor 这两个接口实现，一般称它们的实现类为“ 后处理器” 。 后处理器接口一般不由 Bean 本身实现，它们独立于 Bean，实现类以容器附加装置的形式注册到 Spring 容器中并通过接口反射为 Spring 容器预先识别。当Spring 容器创建任何 Bean 的时候，这些后处理器都会发生作用，所以这些后处理器的影响是全局性的。当然，用户可以通过合理地编写后处理器，让其仅对感兴趣Bean 进行加工处理

ApplicationContext 和 BeanFactory 另一个最大的不同之处在于：ApplicationContext会利用 Java 反射机制自动识别出配置文件中定义的 BeanPostProcessor、 InstantiationAwareBeanPostProcessor 和 BeanFactoryPostProcessor，并自动将它们注册到应用上下文中；而后者需要在代码中通过手工调用 addBeanPostProcessor()方法进行注册。这也是为什么在应用开发时，我们普遍使用 ApplicationContext 而很少使用 BeanFactory 的原因之一

Bean加载过程

Spring的高明之处在于，它使用众多接口描绘出了所有装置的蓝图，构建好Spring的骨架，继而通过继承体系层层推演，不断丰富，最终让Spring成为有血有肉的完整的框架。所以查看Spring框架的源码时，有两条清晰可见的脉络：
1）接口层描述了容器的重要组件及组件间的协作关系；
2）继承体系逐步实现组件的各项功能。

接口层清晰地勾勒出Spring框架的高层功能，框架脉络呼之欲出。有了接口层抽象的描述后，不但Spring自己可以提供具体的实现，任何第三方组织也可以提供不同实现， 可以说Spring完善的接口层使框架的扩展性得到了很好的保证。纵向继承体系的逐步扩展，分步骤地实现框架的功能，这种实现方案保证了框架功能不会堆积在某些类的身上，造成过重的代码逻辑负载，框架的复杂度被完美地分解开了。

Spring组件按其所承担的角色可以划分为两类：

　　　　　　物料组件：Resource、BeanDefinition、PropertyEditor以及最终的Bean等，它们是加工流程中被加工、被消费的组件，就像流水线上被加工的物料；

• • 　　BeanDefinition：Spring通过BeanDefinition将配置文件中的<bean>配置信息转换为容器的内部表示，并将这些BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中。Spring容器的后续操作直接从BeanDefinitionRegistry中读取配置信息。
• 加工设备组件：ResourceLoader、BeanDefinitionReader、BeanFactoryPostProcessor、InstantiationStrategy以及BeanWrapper等组件像是流水线上不同环节的加工设备，对物料组件进行加工处理。
  • 　　InstantiationStrategy：负责实例化Bean操作，相当于Java语言中new的功能，并不会参与Bean属性的配置工作。属性填充工作留待BeanWrapper完成
  • 　　BeanWrapper：继承了PropertyAccessor和PropertyEditorRegistry接口，BeanWrapperImpl内部封装了两类组件：（1）被封装的目标Bean（2）一套用于设置Bean属性的属性编辑器；具有三重身份：（1）Bean包裹器（2）属性访问器 （3）属性编辑器注册表。PropertyAccessor：定义了各种访问Bean属性的方法。PropertyEditorRegistry：属性编辑器的注册表