深入理解Spring系列之七：web应用自动装配Spring配置

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在《深入理解Spring系列之一：开篇》的示例代码中使用如下方式去加载Spring的配置文件并初始化容器。

  ApplicationContext applicationContext =
                new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

在web应用中，配置文件都是自动加载的，示例代码中的方式就不能满足需求了。在web应用中使用Spring，需要在web.xml中添加如下配置

    <listener>
        <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
    </listener>
    
    <context-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>
            classpath:applicationContext.xml;
        </param-value>
    </context-param>

先了解一下ServletContext和ServletContextListener。ServletContext定义了一些方法方便Servlet和Servlet容器进行通讯，在一个web应用中所有的Servlet都公用一个ServletContext，Spring在和web应用结合使用的时候，是将Spring的容器存到ServletContext中的，通俗的说就是将一个ApplicationContext存储到ServletContext的一个Map属性中；

而ServletContextListener用于监听ServletContext一些事件。分析就从ContextLoaderListener开始。在web应用启动读取web.xml时，发现配置了ContextLoaderListener，而ContextLoaderListener实现了ServletContextListener接口，因此会执行ContextLoaderListener类中的contextInitialized方法，方法的具体代码如下。

	@Override
	public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
		initWebApplicationContext(event.getServletContext());
	}

继续进入initWebApplicationContext方法，这个方法在其父类ContextLoader实现，根据方法名可以看出这个方法是用于初始化一个WebApplicationContext，简单理解就是初始化一个Web应用下的Spring容器。方法的具体代码如下。

public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
            // 检查servletContext是否已经存储了一个默认名称的WebApplicationContext
		if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {
			throw new IllegalStateException(
					"Cannot initialize context because there is already a root application context present - " +
					"check whether you have multiple ContextLoader* definitions in your web.xml!");
		}

		Log logger = LogFactory.getLog(ContextLoader.class);
		servletContext.log("Initializing Spring root WebApplicationContext");
		if (logger.isInfoEnabled()) {
			logger.info("Root WebApplicationContext: initialization started");
		}
		long startTime = System.currentTimeMillis();

		try {
			// Store context in local instance variable, to guarantee that
			// it is available on ServletContext shutdown.
			if (this.context == null) {
				this.context = createWebApplicationContext(servletContext);
			}
			if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
				ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;
				if (!cwac.isActive()) {
					// The context has not yet been refreshed -> provide services such as
					// setting the parent context, setting the application context id, etc
					if (cwac.getParent() == null) {
						// The context instance was injected without an explicit parent ->
						// determine parent for root web application context, if any.
						ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
						cwac.setParent(parent);
					}
					configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);
				}
			}
			servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);

			ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
			if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
				currentContext = this.context;
			}
			else if (ccl != null) {
				currentContextPerThread.put(ccl, this.context);
			}

			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Published root WebApplicationContext as ServletContext attribute with name [" +
						WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE + "]");
			}
			if (logger.isInfoEnabled()) {
				long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
				logger.info("Root WebApplicationContext: initialization completed in " + elapsedTime + " ms");
			}

			return this.context;
		}
		catch (RuntimeException ex) {
			logger.error("Context initialization failed", ex);
			servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, ex);
			throw ex;
		}
		catch (Error err) {
			logger.error("Context initialization failed", err);
			servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, err);
			throw err;
		}
	}

方法的第一行就是检查servletContext是否已经存储了一个默认名称的WebApplicationContext，因为在一个应用中Spring容器只能有一个，所以需要校验，至于这个默认的名称为什么是WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE，这个变量声明代码如下：

String ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT";

看到后面就会慢慢明白。直接关注重点代码，代码如下。

	if (this.context == null) {
				this.context = createWebApplicationContext(servletContext);
			}

这里的context是ContextLoader的一个变量，声明代码如下。

private WebApplicationContext context;

继续进入createWebApplicationContext方法，具体代码如下。

protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(ServletContext sc) {
		Class<?> contextClass = determineContextClass(sc);
		if (!ConfigurableWebApplicationContext.class.isAssignableFrom(contextClass)) {
			throw new ApplicationContextException("Custom context class [" + contextClass.getName() +
					"] is not of type [" + ConfigurableWebApplicationContext.class.getName() + "]");
		}
		return (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
	}

这个方法主要用于创建一个WebApplicationContext对象。因为WebApplicationContext只是一个接口，不能创建对象，所以需要找到一个WebApplicationContext接口的实现类，determineContextClass方法就是用于寻找实现类，

WebApplicationContext的实现类

如果开发人员在web.xml中配置了一个参数名为contextClass，值为WebApplicationContext接口实现类，那就会返回这个配置的实现类Class；如果没有配置，则会返回Spring默认的实现类XmlWebApplicationContext。直接进入determineContextClass方法体，代码如下。

protected Class<?> determineContextClass(ServletContext servletContext) {
		String contextClassName = servletContext.getInitParameter(CONTEXT_CLASS_PARAM);
		if (contextClassName != null) {
			try {
				return ClassUtils.forName(contextClassName, ClassUtils.getDefaultClassLoader());
			}
			catch (ClassNotFoundException ex) {
				throw new ApplicationContextException(
						"Failed to load custom context class [" + contextClassName + "]", ex);
			}
		}
		else {
		    // 用于获取Spring默认的WebApplicationContext接口实现类XmlWebApplicationContext.java
			contextClassName = defaultStrategies.getProperty(WebApplicationContext.class.getName());
			try {
				return ClassUtils.forName(contextClassName, ContextLoader.class.getClassLoader());
			}
			catch (ClassNotFoundException ex) {
				throw new ApplicationContextException(
						"Failed to load default context class [" + contextClassName + "]", ex);
			}
		}
	}

上面的代码中使用了defaultStrategies，用于获取Spring默认的WebApplicationContext接口实现类XmlWebApplicationContext.java，

defaultStrategies 声明如下。

private static final String DEFAULT_STRATEGIES_PATH = "ContextLoader.properties";
private static final Properties defaultStrategies;

	static {
		// Load default strategy implementations from properties file.
		// This is currently strictly internal and not meant to be customized
		// by application developers.
		try {
			ClassPathResource resource = new ClassPathResource(DEFAULT_STRATEGIES_PATH, ContextLoader.class);
			defaultStrategies = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalStateException("Could not load 'ContextLoader.properties': " + ex.getMessage());
		}
	}

也就是说在ContextLoader.java的路径下，有一个ContextLoader.properties文件，查找并打开这个文件，文件内容如下。

org.springframework.web.context.WebApplicationContext=org.springframework.web.context.support.XmlWebApplicationContext

这里配置了Spring默认的WebApplicationContext接口实现类XmlWebApplicationContext.java。

回到createWebApplicationContext方法，WebApplicationContext接口实现类的Class已经找到，然后就是使用构造函数进行初始化完成WebApplicationContext对象创建。

继续回到initWebApplicationContext方法，此时这个context就指向了刚刚创建的WebApplicationContext对象。因为XmlWebApplicationContext间接实现了ConfigurableWebApplicationContext接口，所以将会执行如下代码。

			if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
				ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;
				if (!cwac.isActive()) {
					// The context has not yet been refreshed -> provide services such as
					// setting the parent context, setting the application context id, etc
					if (cwac.getParent() == null) {
						// The context instance was injected without an explicit parent ->
						// determine parent for root web application context, if any.
						ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
						cwac.setParent(parent);
					}
					configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);
				}
			}

这里关注重点代码configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac,servletContext)，configureAndRefreshWebApplicationContext方法具体代码如下。

protected void configureAndRefreshWebApplicationContext(ConfigurableWebApplicationContext wac, ServletContext sc) {
		if (ObjectUtils.identityToString(wac).equals(wac.getId())) {
			// The application context id is still set to its original default value
			// -> assign a more useful id based on available information
			String idParam = sc.getInitParameter(CONTEXT_ID_PARAM);
			if (idParam != null) {
				wac.setId(idParam);
			}
			else {
				// Generate default id...
				wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX +
						ObjectUtils.getDisplayString(sc.getContextPath()));
			}
		}

		wac.setServletContext(sc);
		//关注重点代码
		String configLocationParam = sc.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM);
		if (configLocationParam != null) {
			wac.setConfigLocation(configLocationParam);
		}

		// The wac environment's #initPropertySources will be called in any case when the context
		// is refreshed; do it eagerly here to ensure servlet property sources are in place for
		// use in any post-processing or initialization that occurs below prior to #refresh
		ConfigurableEnvironment env = wac.getEnvironment();
		if (env instanceof ConfigurableWebEnvironment) {
			((ConfigurableWebEnvironment) env).initPropertySources(sc, null);
		}

		customizeContext(sc, wac);
		wac.refresh();
	}

还是一样，关注重点代码。看一下CONFIG_LOCATION_PARAM这个常量的值是"contextConfigLocation"，OK，这个就是web.xml中配置applicationContext.xml的。这个参数如果没有配置，在XmlWebApplicationContext中是有默认值的，具体的值如下。

public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION = "/WEB-INF/applicationContext.xml";

也就是说，如果没有配置contextConfigLocation参数，将会使用/WEB-INF/applicationContext.xml。关注configureAndRefreshWebApplicationContext方法的最后一行代码wac.refresh()，是不是有点眼熟，继续跟踪代码，refresh方法的具体代码如下。

@Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			//容器预先准备，记录容器启动时间和标记
			prepareRefresh();

			//创建bean工厂，里面实现了BeanDefinition的装载
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

			//配置bean工厂的上下文信息，如类装载器等
			prepareBeanFactory(beanFactory);

			try {
			    //在BeanDefinition被装载后，提供一个修改BeanFactory的入口
				postProcessBeanFactory(beanFactory);

				//在bean初始化之前，提供对BeanDefinition修改入口，PropertyPlaceholderConfigurer 在这里被调用
				invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

			    //注册各种 BeanPostProcessors，用于在bean被初始化时进行拦截，进行额外初始化操作
				registerBeanPostProcessors(beanFactory);

			    //初始化MessageSource
				initMessageSource();

				 //初始化上下文事件广播
				initApplicationEventMulticaster();

				//这是一个模板方法
				onRefresh();

				//注册监听器
				registerListeners();

			   //初始化所有未初始化的非懒加载的单例Bean
				finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

			    //发布事件通知
				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();
			}
		}
	}

这个refresh方法就是《深入理解Spring系列之四：BeanDefinition装载前奏曲》介绍的那个refresh方法，用于完成Bean的解析、实例化及注册。
继续分析，回到 initWebApplicationContext 方法，将执行如下代码。

servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);

可以看到，这里将初始化后的context存到了servletContext中，具体的就是存到了一个Map变量中，key值就是WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE这个常量。

使用Spring的 WebApplicationContextUtils 工具类获取这个 WebApplicationContext 方式如下。

WebApplicationContext applicationContext = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(request.getServletContext());