Spring容器技术内幕之内部工作机制

引言

Spring容器就像一台构造精妙的机器，我们通过配置文件向机器传达控制信息，机器就能够按照设定的模式工作。如果将Spring容器比作一辆车，那么可以将BeanFactory看成汽车的发动机，而ApplicationContext则是一辆完整的汽车，它不但包括发动机，还包括离合器、变速器及底盘、车身、电气设备等其他组件。在ApplicationContext内，各个组件按部就班、有条不絮地完成汽车的各项功能。

内部工作机制

Spring的AbstractApplicationContext是ApplicationContext的抽象实现类，该抽象类的refresh()方法定义了Spring容器在加载配置文件后的各项处理过程，这些处理过程清新地刻画了Spring容器启动时所执行地各项操作：

       @Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			// Prepare this context for refreshing.
			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();
			}
		}
	}

1. 初始化BeanFactory：根据配置文件实例化BeanFactory,在obtainFreshBeanFactory()方法中，首先调用refreshBeanFactory()方法刷新BeanFactory，然后调用getBeanFactory()方法获取BeanFactory,这两个方法都是由具体子类实现。在这一步里，Spring将配置文件的信息装入容器的Bean定义注册表(BeanDefinitionRegistry)中，但是此时Bean还没有初始化；
2. 调用工厂后处理器：根据反射机制从BeanDefinitionRegistry中找出所有实现了BeanFactoryPostProcessor接口的Bean,并调用其postProcessBeanFactory()接口方法；
3. 注册Bean后处理器：根据反射机制从BeanDefintionRegistry中找出所有实现了BeanPostProcessor接口的Bean，并将它们注册到容器Bean后处理的注册表；
4. 初始化消息源：初始化容器的国际化消息资源；
5. 初始化应用上下文事件广播器；
6. 初始化其他特殊的Bean:这是一个钩子方法。子类可以借助这个方法执行一些特殊的操作，如AbstractRefreshableWebApplicationContext就使用该方法执行初始化ThemeSource的操作；
7. 注册事件监听器；
8. 初始化所有单实例的Bean，使用懒加载模式的Bean初始化：初始化Bean后，将它们放入Spring容器的缓存池中；
9. 初始化上下文刷新事件：创建上下文刷新事件，事件广播器负责将这些事件广播到每个注册的事件监听器中。

Spring容器从加载配置文件到创建一个完整Bean的作业流程及参与的角色

1. ResourceLoader从存储介质中加载Spring配置信息，并使用Resource表示这个配置文件资源；
2. BeanDefinitionReader读取Resource所指向的配置文件资源，然后解析配置文件。配置文件中的每个< bean >解析成一个BeanDefinition对象，并保存到BeanDefinitionRegistry中；
3. 容器扫描BeanDefintionRegistry中的BeanDefintion，使用Java反射机制自动识别出Bean工厂后处理器(实现BeanFactoryPostProcessor接口的Bean)，然后调用这些Bean工厂后处理对BeanDefinitionRegistry中的BeanDefinition进行加工处理。主要完成一下两项工作:
   1). 对使用占位符的< bean >元素标签进行解析，得到最终的配置值。这意味着对一些半成品式的BeanDefinition对象进行加工处理并得到成品的BeanDefinition对象；
   2). 对BeanDefinitionRegistry中的BeanDefinition进行扫描，通过Java反射机制找出所有属性编辑器的Bean(实现java.beans.PropertyEditor接口的Bean)，并自动将它们注册到Spring容器的属性器注册表中(PropertyEditorRegistry)。
4. Spring容器从BeanDefinitionRegistry中取出加工后的BeanDefinition，并调用InstantiationStarategy着手进行Bean实例化的工作；
5. 在实例化Bean时，Spring容器使用BeanWrapper对Bean进行封装。BeanWrapper提供了很多以Java反射机制操作Bean的方法，它将结合该Bean的BeanDefintion及容器中的属性编辑器，完成Bean属性注入工作；
6. 利用容器中的Bean后处理器(实现BeanPostProcessor接口的Bean)对己经完成属性设置工作的Bean进行后续加工，直接装配出一个准备就绪的Bean；

小结

Spring容器堪称一部设计精密的机器，其内部拥有众多的组件和装置。Spring的高明之处在于，它使用众多接口描绘除了所有的装置的协作蓝图，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。所有在查看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框架地高层功能，框架脉络呼之欲出。有了接口层抽象地描述后，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的实现，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发展，分步骤地实现框架地功能，这种实现方案保证了框架功能不会堆积在某些类身上，从而造成过重地代码逻辑负载，框架的复杂度被完美地分解开了。