向spring大佬低头 大量源码流出解析

来源:
三产
最后修订:
2017年07月26日 09:22:38
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优秀的源码中有着多年沉积下来的精华,这些精华是非常值得我们学习的。放弃阅读源码,你将失去一个和大师学习的机会。

本文转载自:向spring大佬低头--大量源码流出解析

       用spring框架做了几年的开发,只停留在会用的阶段上,然而spring的设计思想和原理确实一个巨大的宝库。大部分人仅仅知道怎么去配,或着加上什么属性就能达到什么效果,这些东西都可以通过查文档,查google来解决。关键是在怎么理解它,把它的思想变为自己的东西。博主这几天没有学习(装逼),感觉心里甚是空虚,索性研究了下一直很好奇的spring大佬,毕竟写代码天天都在用。

        前方高能,非战斗人员迅速投入战斗:

        1.spring ioc容器

        2.ApplicationContext与BeanFactory探究.

        3.bean的加载

        4.FactoryBean

        5.spring Aop实现原理及实战

      文章篇幅有限,只对spring几个重要的知识点进行简单阐述,有兴趣的可以看看《spring源码深度解析》,本文也是基于该书总结出来的。

1.spring ioc容器

     很多人一提ioc,便张口就来:控制反转。究竟哪些方面被反转了呢?答案是依赖对象的获得被反转了。很多时候,我们通过多个对象之间的协作来完成一个功能,如果获取所依赖对象靠自身来实现,这将导致代码的耦合度高和难以测试。当然,控制反转还有一个好听的名字:依赖注入。

    spring ioc通过引入xml配置,由ioc容器来管理对象的生命周期,依赖关系等。

             {width=“1100” height=“236”}

它的加载过程是什么样的呢?

         {width=“736” height=“75”}

         BeanDefinition是一个接口,用于属性承载,比如<bean>元素标签拥有class、scope、lazy-init等配置。bean的定义方式有千千万万种,无论是何种标签,无论是何种资源定义,无论是何种容器,只要按照spring的规范编写xml配置文件,最终的bean定义内部表示都将转换为内部的唯一结构:BeanDefinition。当BeanDefinition注册完毕以后,spring的BeanFactory就可以随时根据需要进行实例化了。

2.ApplicationContext与BeanFactory探究.

    实例化的工作会在容器启动后过AbstractApplicationContext中reflash方法自动进行。我们常用的ApplicationContext实现类ClassPathXmlApplicationContext继承了AbstractApplicationContext类,继承关系如下图.

                                {width=“330” height=“325”}

AbstractApplicationContext里的reflash方法是spring初始ioc容器一个非常重要的方法,不管你是ApplicationContext哪个实现类,最终都会进入这个方法。

    @Override  
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {  
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {  
            // 设置和校验系统变量和环境变量的值
            prepareRefresh();  

            //主要是创建beanFactory,同时加载配置文件.xml中的beanDefinition  
            //通过String[] configLocations = getConfigLocations()获取资源路径,然后加载beanDefinition  
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();  


            //给beanFactory注册一些标准组建,如ClassLoader,StandardEnvironment,BeanProcess  
            prepareBeanFactory(beanFactory);  

            try {  

                //提供给子类实现一些postProcess的注册,如AbstractRefreshableWebApplicationContext注册一些Servlet相关的  
                //postProcess,真对web进行生命周期管理的Scope,通过registerResolvableDependency()方法注册指定ServletRequest,HttpSession,WebRequest对象的工厂方法  
                postProcessBeanFactory(beanFactory);  

                //调用所有BeanFactoryProcessor的postProcessBeanFactory()方法  
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);  

                //注册BeanPostProcessor,BeanPostProcessor作用是用于拦截Bean的创建  
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);  

                //初始化消息Bean  
                initMessageSource();  

                //初始化上下文的事件多播组建,ApplicationEvent触发时由multicaster通知给ApplicationListener  
                initApplicationEventMulticaster();  

                //ApplicationContext初始化一些特殊的bean  
                onRefresh();  

                //注册事件监听器,事件监听Bean统一注册到multicaster里头,ApplicationEvent事件触发后会由multicaster广播  
                registerListeners();  

                //非延迟加载的单例Bean实例化  
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);  

                finishRefresh();  
            }  

            catch (BeansException ex) {  
                logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt", ex);  

                destroyBeans();  

                cancelRefresh(ex);  

                throw ex;  
            }  
        }  
    }  

        代码逻辑清晰的值得mark一下。这个方法的作用是创建加载Spring容器配置(包括.xml配置,property文件和数据库模式等),BeanFactory仅是个接口,并不是IOC容器的具体实现,具体的实现有:如 DefaultListableBeanFactory 、 XmlBeanFactory 、 ApplicationContext 等。那么,究竟BeanFactory里到底是什么样的呢?

package org.springframework.beans.factory;

public interface BeanFactory {

    /**
     * 用来引用一个实例,或把它和工厂产生的Bean区分开,就是说,如果一个FactoryBean的名字为a,那么,&a会得到那个Factory
     */
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    /*
     * 四个不同形式的getBean方法,获取实例
     */
    Object getBean(String name) throws BeansException;

    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;

    boolean containsBean(String name); // 是否存在

    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;// 是否为单实例

    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;// 是否为原型(多实例)

    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> targetType)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;// 名称、类型是否匹配

    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException; // 获取类型

    String[] getAliases(String name);// 根据实例的名字获取实例的别名

}

        我们看出在BeanFactory里只对IOC容器的基本行为作了定义,但是BeanFactory有几个比较重要的实现类需要知道ref:【Spring4揭秘 BeanFactory】基本容器-BeanFactory。BeanFactory与ApplicationContext有什么区别呢?答案是bean的加载。

3.bean的加载。

          我们先看一道面试经常会问到的问题:spring的bean在什么时候实例化? ——第一:如果你使用BeanFactory,如XmlBeanFactory作为Spring Bean的工厂类,则所有的bean都是在第一次使用该bean的时候实例化 。第二:如果你使用ApplicationContext作为Spring Bean的工厂类,则又分为以下几种情况: 

       1.如果bean的scope是singleton的,并且lazy-init为false(默认是false,所以可以不用设置),则ApplicationContext启动的时候就实例化该bean,并且将实例化的bean放在一个线程安全的 ConcurrentHashMap 结构的缓存中,下次再使用该Bean的时候,直接从这个缓存中取 。

        2.如果bean的scope是singleton的,并且lazy-init为true,则该bean的实例化是在第一次使用该bean的时候进行实例化 。

       3.如果bean的scope是prototype的,则该bean的实例化是在第一次使用该Bean的时候进行实例化 。

ClassPathXmlApplicationContext有几个重载的构造函数最终都会调用父类AbstractApplicationContext的reflash方法,这个在前文有介绍,作用是创建加载Spring容器配置,而它也有getBean方法:

AbstractApplicationContext下的代码:
public Object getBean(String name) throws BeansException {
        //Bean的获取外部容器交给了内部容器
        return getBeanFactory().getBean(name);
}

内部容器由DefaultListableBeanFactory承当,但真实的getBean方法实现是由其父类AbstractBeanFactory实现的,AbstractBeanFactory类同样实现了BeanFactory接口的方法,它有四个重载的getBean方法,不管哪一个都会去调用doGetBean方法:

                {width=“802” height=“469”}

                {width=“788” height=“86”}

那么doGetBean里干了什么事情呢?

protected <T> T doGetBean(
            final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
            throws BeansException { 
//bean name处理,去除FactoryBean前缀等  
     final String beanName = transformedBeanName(name);  
     Object bean = null;  

//先从singleton缓存中查看是否已经实例化过该Bean,根据是否有缓存分为两个分支分别处理  
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);  
    if (sharedInstance != null && args == null) {  
// 分支一,若缓存中获取到了并且该BeanDefinition信息表明该bean是singleton的,直接将获取到的缓存Bean  
//(有可能是半成品)交给getObjectForBeanInstance处理  
 /*.........省略logger部分代码............*/  
//调用getObjectForBeanInstance处理  
     bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);  
    }else {  
// 分之二:没有缓存,则需要从头实例化该bean  
            // We're assumably within a circular reference.  
      if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {   
           throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);}  

// 检查BeanDefinition是否在当前工厂或父工厂  
            BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();  
            if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {  
                // Not found -> check parent.  
                String nameToLookup = originalBeanName(name);  
                if (args != null) {  
// 父工厂getBean  
                    return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);  
                }  
                else {  
                    // No args -> delegate to standard getBean method.  
                    return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);  
                }  
            }  
//将bean加入“正在创建”的集合,完成后会remove,对应afterSingletonCreation/afterPrototypeCreation方法  
            if (!typeCheckOnly) {  
                markBeanAsCreated(beanName);  
            }  

            final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);  
            checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);  

// 解决依赖关系,将依赖的bean提前实例化  
            String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();  
            if (dependsOn != null) {  
                for (int i = 0; i < dependsOn.length; i++) {  
                    String dependsOnBean = dependsOn[i];  
                    getBean(dependsOnBean);  
                    registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);  
                }  
            }  

// 这里又需要根据bean的类型分为三种情况:singleton、prototype、request/session  
            if (mbd.isSingleton()) {  
                           //通过自定义ObjectFactory实例化Bean,此结果可能是半成品(是FactoryBean等)  
                sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory() {  
                    public Object getObject() throws BeansException {  
                        try {  
                          //真正实例化装配的逻辑在createBean方法中  
                            return createBean(beanName, mbd, args);  
                        }  
                        catch (BeansException ex) {   
                            destroySingleton(beanName);  
                            throw ex;  
                        }  
                    }  
                });  
                        //上一步半成品的Bean交给getObjectForBeanInstance方法处理  
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);  
            }  

            else if (mbd.isPrototype()) {  
                Object prototypeInstance = null;  
                try {  
                    beforePrototypeCreation(beanName);  
                     //真正实例化装配的逻辑在createBean方法中  
                    prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);  
                }  
                finally {  
                    afterPrototypeCreation(beanName);  
                }  
                    //上一步半成品的Bean交给getObjectForBeanInstance方法处理  
               bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);  
            }  

            else {  
                            //request、session 的bean  
                String scopeName = mbd.getScope();  
                final Scope scope = (Scope) this.scopes.get(scopeName);  
                if (scope == null) {  
        throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope '" + scopeName + "'");  
                }  
                try {  
                    Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory() {  
                        public Object getObject() throws BeansException {  
                            beforePrototypeCreation(beanName);  
                            try {  
                         //真正实例化装配的逻辑在createBean方法中  
                                return createBean(beanName, mbd, args);  
                            }  
                            finally {  
                                afterPrototypeCreation(beanName);  
                            }  
                        }  
                    });  
                       //上一步半成品的Bean交给getObjectForBeanInstance方法处理  
                bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);  
                }  
                catch (IllegalStateException ex) {  
                    throw new BeanCreationException(beanName,  
                "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; " +  
    "consider defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",  
                            ex);  
                }  
            }  
        }  

        if (requiredType != null && bean != null &&  
                              !requiredType.isAssignableFrom(bean.getClass())) {  
            throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());  
        }  
        return bean;  
    }  

    bean的加载经历了一个复杂的过程,上面代码主要做了以下几件事(此段摘抄自《spring源码深度解析》):

        1.转换对应的beanName。如果name=“&aa”的,会去除&符号。或者<bean>标签带有alias(别名的意思),则取alias所表示最终的beanName。

         2.尝试从缓存中加载单例bean。如果加载不成功,会再次尝试从singletonFactories中加载。

        3.bean的实例化。假如我们需要对工厂bean进行处理,那么这里得到的其实是工厂bean 的初始状态。真正干活的则是getObjectForBeanInstance定义factory-method方法返回的bean。

        4.原型模式的依赖检查。如果A类有B的属性,B中有A的属性,则会产生循环依赖。spring如何解决循环依赖问题

        5.将存储的Xml配置文件的GernericBeanDefinition转换为RootBeanDefinition。前文提到的用于承载属性的BeanDefinition有三个实现,GernericBeanDefinition,RootBeanDefinition和ChildBeanDefinition,如果父类bean不为空的话,这里会把所有的属性一并合并父类属性,因为后续所有的Bean都是针对RootBeanDefinition的。

        6.寻找依赖。在初始化一个bean的时候,会首先初始化这个bean所对应的依赖。

        7.根据不同的scope创建bean。scope属性默认是singleton,还有prototype、request等。

        8.类型转换。如果bean是个String,而requiredType传入了Integer,然后返回bean,加载结束。

其中,最重要的步骤是(7),spring的常用特性都在那里实现.

4.FactoryBean

        首先要分辨BeanFactory 与 FactoryBean的区别, 两个名字很像,所以容易搞混。这里做一个简单的比喻你就明白了:

         1.FactoryBean:工厂类接口,用户可以通过实现该接口定制实例化 bean的逻辑。我们把bean比作是人,那么FactoryBean则是女娲,首先它本身有人的特征,但它能够生产人。

         2.BeanFactory :BeanFactory定义了 IOC 容器的最基本形式。如果bean还比作是人,那么它可以理解成三界,三界里有各种功能的人,它是一个容器,可以管理很多的人。

FactoryBean里干了什么事情?

public interface FactoryBean<T> {

    //返回由FactoryBean创建的Bean实例,如果isSingleton返回true,则该实例会放到spring容器中单例缓存池中.
    T getObject() throws Exception;

   //返回FactoryBean创建的bean类型.
    Class<?> getObjectType();

    //返回由FactoryBean创建的bean实例的作用域是singleton还是prototype
    boolean isSingleton();

}

它的作用不在这里做阐述,ref:Spring的FactoryBean使用

写到这里,博主总结一下阅读spring源码的心得:

      1.学习spring思想和编码规范。spring的很多函数代码量大,逻辑复杂,而spring的编码风格就是将复杂的逻辑分解,分成N个小函数的嵌套,每一层都是对下一层的总结和概要。博主在工作中最佩服的一个大神说过:学习spring源码思想为我所用,哪怕是一天学习一个变量名,他在工作中设计很多小组件的时候都是基于spring思想和规范。他说,不要迷茫学什么技术,其实每天只要进步一点点就好,突破的是自己,而不是某个领域。用10年其实才敢说入门一门技术。

    2.跟了spring代码的函数,你会或多或少发现一些规律:一个真正干活的函数其实是以do开头的,如doGetBean,而给我们错觉的函数,如getBean和createBean等等方法,其实只是从全局角度做一些统筹工作。

     3.放弃阅读源码是一个不明智的选择,因为你失去了跟大师学习的机会。当你硬着头皮读完一个框架的源码,则其他框架都是相通的。

     4.博主的下一篇文章:spring AOP是什么?你都拿它做什么?   因为篇幅有限,而博主的已经搞了一天代码,手已经快练成麒麟臂,Aop又是一个重要且内容比较多的部分,所以打算单独拿出来搞事情。