转：Spring技术内幕——深入解析Spring架构与设计原理（一）IOC实现原理

IOC的基础
下面我们从IOC/AOP开始，它们是Spring平台实现的核心部分；虽然，我们一开始大多只是在这个层面上，做一些配置和外部特性的使用工 作，但对这两个核心模块工作原理和运作机制的理解，对深入理解Spring平台，却是至关重要的；因为，它们同时也是Spring其他模块实现的基础。从 Spring要做到的目标，也就是从简化Java EE开发的出发点来看，简单的来说，它是通过对POJO开发的支持，来具体实现的；具体的说，Spring通过为应用开发提供基于POJO的开发模式，把 应用开发和复杂的Java EE服务，实现解耦，并通过提高单元测试的覆盖率，从而有效的提高整个应用的开发质量。这样一来，实际上，就需要把为POJO提供支持的，各种Java EE服务支持抽象到应用平台中去，去封装起来；而这种封装功能的实现，在Spring中，就是由IOC容器以及AOP来具体提供的，这两个模块，在很大程 度上，体现了Spring作为应用开发平台的核心价值。它们的实现，是Rod.Johnson在他的另一本著作《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》 中，所提到Without EJB设计思想的体现；同时也深刻的体现了Spring背后的设计理念。

从更深一点的技术层面上来看，因为Spring是一个基于Java语言的应用平台，如果我们能够对Java计算模型，比如像JVM虚拟机实现技术 的基本原理有一些了解，会让我们对Spring实现的理解，更加的深入，这些JVM虚拟机的特性使用，包括像反射机制，代理类，字节码技术等等。它们都是 在Spring实现中，涉及到的一些Java计算环境的底层技术；尽管对应用开发人员来说，可能不会直接去涉及这些JVM虚拟机底层实现的工作，但是了解 这些背景知识，或多或少，对我们了解整个Spring平台的应用背景有很大的帮助；打个比方来说，就像我们在大学中，学习的那些关于计算机组织和系统方面 的基本知识，比如像数字电路，计算机组成原理，汇编语言，操作系统等等这些基本课程的学习。虽然，坦率的来说，对我们这些大多数课程的学习者，在以后的工 作中，可能并没有太多的机会，直接从事这么如此底层的技术开发工作；但具备这些知识背景，为我们深入理解基于这些基础技术构架起来的应用系统，毫无疑问， 是不可缺少的。随着JVM虚拟机技术的发展，可以设想到的是，更多虚拟机级别的基本特性，将会持续的被应用平台开发者所关注和采用，这也是我们在学习平台 实现的过程中，非常值得注意的一点，因为这些底层技术实现，毫无疑问，会对Spring应用平台的开发路线，产品策略产生重大的影响。同时，在使用 Spring作为应用平台的时候，如果需要更深层次的开发和性能调优，这些底层的知识，也是我们知识库中不可缺少的部分。有了这些底层知识，理解整个系 统，想来就应该障碍不大了。

IOC的一点认识
对Spring IOC的理解离不开对依赖反转模式的理解，我们知道，关于如何反转对依赖的控制，把控制权从具体业务对象手中转交到平台或者框架中，是解决面向对象系统设 计复杂性和提高面向对象系统可测试性的一个有效的解决方案。这个问题触发了IoC设计模式的发展，是IoC容器要解决的核心问题。同时，也是产品化的 IoC容器出现的推动力。而我觉得Spring的IoC容器，就是一个开源的实现依赖反转模式的产品。

那具体什么是IoC容器呢？它在Spring框架中到底长什么样？说了这么多，其实对IoC容器的使用者来说，我们常常接触到的 BeanFactory和ApplicationContext都可以看成是容器的具体表现形式。这些就是IoC容器，或者说在Spring中提IoC容 器，从实现来说，指的是一个容器系列。这也就是说，我们通常所说的IoC容器，如果深入到Spring的实现去看，会发现IoC容器实际上代表着一系列功 能各异的容器产品。只是容器的功能有大有小，有各自的特点。打个比方来说，就像是百货商店里出售的商品，我们举水桶为例子，在商店中出售的水桶有大有小； 制作材料也各不相同，有金属的，有塑料的等等，总之是各式各样，但只要能装水，具备水桶的基本特性，那就可以作为水桶来出售来让用户使用。这在 Spring中也是一样，它有各式各样的IoC容器的实现供用户选择和使用；使用什么样的容器完全取决于用户的需要，但在使用之前如果能够了解容器的基本 情况，那会对容器的使用是非常有帮助的；就像我们在购买商品时进行的对商品的考察和挑选那样。

我们从最基本的XmlBeanFactory看起，它是容器系列的最底层实现，这个容器的实现与我们在Spring应用中用到的那些上下文相比， 有一个非常明显的特点，它只提供了最基本的IoC容器的功能。从它的名字中可以看出，这个IoC容器可以读取以XML形式定义的 BeanDefinition。理解这一点有助于我们理解ApplicationContext与基本的BeanFactory之间的区别和联系。我们可 以认为直接的BeanFactory实现是IoC容器的基本形式，而各种ApplicationContext的实现是IoC容器的高级表现形式。

仔细阅读XmlBeanFactory的源码，在一开始的注释里面已经对 XmlBeanFactory的功能做了简要的说明，从代码的注释还可以看到，这是Rod Johnson在2001年就写下的代码，可见这个类应该是Spring的元老类了。它是继承DefaultListableBeanFactory这个 类的，这个DefaultListableBeanFactory就是一个很值得注意的容器！

Java代码

1. public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {  
2.     private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);  
3.     public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {  
4.         this(resource, null);  
5.     }  
6.     public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {  
7.         super(parentBeanFactory);  
8.         this.reader.loadBeanDefinitions(resource);  
9.     }  
10. }  

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory { private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this); public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException { this(resource, null); } public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException { super(parentBeanFactory); this.reader.loadBeanDefinitions(resource); } }


XmlBeanFactory的功能是建立在DefaultListableBeanFactory这个基本容器的基础上的，在这个基本容器的基 础上实现了其他诸如XML读取的附加功能。对于这些功能的实现原理，看一看XmlBeanFactory的代码实现就能很容易地理解。在如下的代码中可以 看到，在XmlBeanFactory构造方法中需要得到Resource对象。对XmlBeanDefinitionReader对象的初始化，以及使 用这个这个对象来完成loadBeanDefinitions的调用，就是这个调用启动了从Resource中载入BeanDefinitions的过 程，这个loadBeanDefinitions同时也是IoC容器初始化的重要组成部分。

简单来说，IoC容器的初始化包括BeanDefinition的Resouce定位、载入和注册这三个基本的过程。我觉得重点是在载入和对 BeanDefinition做解析的这个过程。可以从DefaultListableBeanFactory来入手看看IoC容器是怎样完成 BeanDefinition载入的。在refresh调用完成以后，可以看到loadDefinition的调用：
Java代码

1. public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {  
2.     public AbstractXmlApplicationContext() {  
3.     }  
4.     public AbstractXmlApplicationContext(ApplicationContext parent) {  
5.         super(parent);  
6.     }  
7.     //这里是实现loadBeanDefinitions的地方  
8.     protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {  
9.         // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.  
10.         // 创建 XmlBeanDefinitionReader，并通过回调设置到 BeanFactory中去，创建BeanFactory的使用的也是 DefaultListableBeanFactory。  
11.         XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);  
12.   
13.         // Configure the bean definition reader with this context's  
14.         // resource loading environment.  
15.         // 这里设置 XmlBeanDefinitionReader， 为XmlBeanDefinitionReader 配置ResourceLoader，因为DefaultResourceLoader是父类，所以this可以直接被使用  
16.         beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);  
17.         beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));  
18.   
19.         // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,  
20.         // then proceed with actually loading the bean definitions.  
21.     // 这是启动Bean定义信息载入的过程  
22.         initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);  
23.         loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);  
24.     }  
25.   
26.     protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {  
27.     }