Spring源代码解析:IoC容器在Web容器中的启动

以下引用自博客:http://jiwenke-spring.blogspot.com/ 
上面我们分析了IOC容器本身的实现,下面我们看看在典型的web环境中,Spring IOC容器是怎样被载入和起作用的。 
简单的说,在web容器中,通过ServletContextSpringIOC容器提供宿主环境,对应的建立起一个IOC容器的体系。其中,首先需要建立的是根上下文,这个上下文持有的对象可以有业务对象,数据存取对象,资源,事物管理器等各种中间层对象。在这个上下文的基础上,和web MVC相关还会有一个上下文来保存控制器之类的MVC对象,这样就构成了一个层次化的上下文结构。在web容器中启动Spring应用程序就是一个建立这个上下文体系的过程。Springweb应用提供了上下文的扩展接口 
WebApplicationContext:
 

Java代码  

1.  public interface WebApplicationContext extends ApplicationContext {  

2.      //这里定义的常量用于在ServletContext中存取根上下文  

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

4.      ......  

5.      //WebApplicationContext来说,需要得到Web容器的ServletContext  

6.      ServletContext getServletContext();  

7.  }  


而一般的启动过程,Spring会使用一个默认的实现,XmlWebApplicationContext - 这个上下文实现作为在web容器中的根上下文容器被建立起来,具体的建立过程在下面我们会详细分析。 

Java代码  

1.  public class XmlWebApplicationContext extends AbstractRefreshableWebApplicationContext {  

2.    

3.      /** 这是和web部署相关的位置信息,用来作为默认的根上下文bean定义信息的存放位置*/  

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

5.      public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX = "/WEB-INF/";  

6.      public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX = ".xml";  

7.       

8.      //我们又看到了熟悉的loadBeanDefinition,就像我们前面对IOC容器的分析中一样,这个加载工程在容器的refresh()的时候启动。  

9.      protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {  

10.         //对于XmlWebApplicationContext,当然使用的是XmlBeanDefinitionReader来对bean定义信息来进行解析  

11.         XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);  

12.   

13.         beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);  

14.         beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));  

15.   

16.         initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);  

17.         loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);  

18.     }  

19.   

20.     protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {  

21.     }  

22.     //使用XmlBeanDefinitionReader来读入bean定义信息  

23.     protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {  

24.         String[] configLocations = getConfigLocations();  

25.         if (configLocations != null) {  

26.             for (int i = 0; i < configLocations.length; i++) {  

27.                 reader.loadBeanDefinitions(configLocations[i]);  

28.             }  

29.         }  

30.     }  

31.     //这里取得bean定义信息位置,默认的地方是/WEB-INF/applicationContext.xml  

32.     protected String[] getDefaultConfigLocations() {  

33.         if (getNamespace() != null) {  

34.             return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX + getNamespace() + DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX};  

35.         }  

36.         else {  

37.             return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION};  

38.         }  

39.     }  

40. }  


对于一个Spring激活的web应用程序,可以通过使用Spring代码声明式的指定在web应用程序启动时载入应用程序上下文(WebApplicationContext),SpringContextLoader是提供这样性能的类,我们可以使用 ContextLoaderServlet或者ContextLoaderListener的启动时载入的Servlet来实例化Spring IOC容器 - 为什么会有两个不同的类来装载它呢,这是因为它们的使用需要区别不同的Servlet容器支持的Serlvet版本。但不管是 ContextLoaderSevlet还是 ContextLoaderListener都使用ContextLoader来完成实际的WebApplicationContext的初始化工作。这个ContextLoder就像是Spring Web应用程序在Web容器中的加载器booter。当然这些Servlet的具体使用我们都要借助web容器中的部署描述符来进行相关的定义。 
下面我们使用ContextLoaderListener作为载入器作一个详细的分析,这个Servlet的监听器是根上下文被载入的地方,也是整个 Spring web应用加载上下文的第一个地方;从加载过程我们可以看到,首先从Servlet事件中得到ServletContext,然后可以读到配置好的在web.xml的中的各个属性值,然后ContextLoder实例化WebApplicationContext并完成其载入和初始化作为根上下文。当这个根上下文被载入后,它被绑定到web应用程序的ServletContext上。任何需要访问该ApplicationContext的应用程序代码都可以从WebApplicationContextUtils类的静态方法来得到: 

Java代码  

1.  WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc)  


Tomcat作为Servlet容器为例,下面是具体的步骤: 
1.Tomcat 
启动时需要从web.xml中读取启动参数,在web.xml中我们需要对ContextLoaderListener进行配置,对于在web应用启动入口是在ContextLoaderListener中的初始化部分;从Spring MVC上看,实际上在web容器中维护了一系列的IOC容器,其中在ContextLoader中载入的IOC容器作为根上下文而存在于 ServletContext中。 

Java代码  

1.  //这里对根上下文进行初始化。  

2.  public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {  

3.      //这里创建需要的ContextLoader  

4.      this.contextLoader = createContextLoader();  

5.      //这里使用ContextLoader对根上下文进行载入和初始化  

6.      this.contextLoader.initWebApplicationContext(event.getServletContext());  

7.  }  


通过ContextLoader建立起根上下文的过程,我们可以在ContextLoader中看到: 

Java代码  

1.  public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext)  

2.          throws IllegalStateException, BeansException {  

3.      //这里先看看是不是已经在ServletContext中存在上下文,如果有说明前面已经被载入过,或者是配置文件有错误。  

4.      if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {  

5.      //直接抛出异常  

6.      .........  

7.      }  

8.      

9.      ...............  

10.     try {  

11.         // 这里载入根上下文的父上下文  

12.         ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);  

13.   

14.         //这里创建根上下文作为整个应用的上下文同时把它存到ServletContext中去,注意这里使用的ServletContext的属性值是  

15.         //ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE,以后的应用都是根据这个属性值来取得根上下文的 - 往往作为自己上下文的父上下文  

16.         this.context = createWebApplicationContext(servletContext, parent);  

17.         servletContext.setAttribute(  

18.                 WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);  

19.         ..........  

20.   

21.         return this.context;  

22.     }  

23.        ............  

24. }  


建立根上下文的父上下文使用的是下面的代码,取决于在web.xml中定义的参数:locatorFactorySelector,这是一个可选参数: 

Java代码  

1.  protected ApplicationContext loadParentContext(ServletContext servletContext)  

2.          throws BeansException {  

3.    

4.      ApplicationContext parentContext = null;  

5.    

6.      String locatorFactorySelector = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_SELECTOR_PARAM);  

7.      String parentContextKey = servletContext.getInitParameter(LOCATOR_FACTORY_KEY_PARAM);  

8.    

9.      if (locatorFactorySelector != null) {  

10.         BeanFactoryLocator locator = ContextSingletonBeanFactoryLocator.getInstance(locatorFactorySelector);  

11.         ........  

12.         //得到根上下文的父上下文的引用  

13.         this.parentContextRef = locator.useBeanFactory(parentContextKey);  

14.         //这里建立得到根上下文的父上下文  

15.         parentContext = (ApplicationContext) this.parentContextRef.getFactory();  

16.     }  

17.   

18.     return parentContext;  

19. }  


得到根上下文的父上下文以后,就是根上下文的创建过程: 

Java代码  

1.  protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(  

2.          ServletContext servletContext, ApplicationContext parent) throws BeansException {  

3.      //这里需要确定我们载入的根WebApplication的类型,由在web.xml中配置的contextClass中配置的参数可以决定我们需要载入什么样的ApplicationContext,  

4.      //如果没有使用默认的。  

5.      Class contextClass = determineContextClass(servletContext);  

6.      .........  

7.      //这里就是上下文的创建过程  

8.      ConfigurableWebApplicationContext wac =  

9.              (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);  

10.     //这里保持对父上下文和ServletContext的引用到根上下文中  

11.     wac.setParent(parent);  

12.     wac.setServletContext(servletContext);  

13.   

14.     //这里从web.xml中取得相关的初始化参数  

15.     String configLocation = servletContext.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM);  

16.     if (configLocation != null) {  

17.         wac.setConfigLocations(StringUtils.tokenizeToStringArray(configLocation,  

18.                 ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));  

19.     }  

20.    //这里对WebApplicationContext进行初始化,我们又看到了熟悉的refresh调用。  

21.     wac.refresh();  

22.     return wac;  

23. }  


初始化根ApplicationContext后将其存储到SevletContext中去以后,这样就建立了一个全局的关于整个应用的上下文。这个根上下文会被以后的DispatcherServlet初始化自己的时候作为自己ApplicationContext的父上下文。这个在对 DispatcherServlet做分析的时候我们可以看看到。 

3.
完成对ContextLoaderListener的初始化以后, Tomcat开始初始化DispatchServlet还记得我们在web.xml中队载入次序进行了定义。DispatcherServlet会建立自己的ApplicationContext,同时建立这个自己的上下文的时候会从ServletContext中得到根上下文作为父上下文,然后再对自己的上下文进行初始化,并最后存到 ServletContext中去供以后检索和使用。 
可以从DispatchServlet的父类FrameworkServlet的代码中看到大致的初始化过程,整个ApplicationContext的创建过程和ContextLoder创建的过程相类似: 

Java代码  

1.  protected final void initServletBean() throws ServletException, BeansException {  

2.      .........  

3.      try {  

4.          //这里是对上下文的初始化过程。  

5.          this.webApplicationContext = initWebApplicationContext();  

6.          //在完成对上下文的初始化过程结束后,根据bean配置信息建立MVC框架的各个主要元素  

7.          initFrameworkServlet();  

8.      }  

9.     ........  

10. }  


initWebApplicationContext()调用的代码如下: 

Java代码  

1.  protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() throws BeansException {  

2.      //这里调用WebApplicationContextUtils静态类来得到根上下文  

3.      WebApplicationContext parent = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());  

4.       

5.      //创建当前DispatcherServlet的上下文,其上下文种类使用默认的在FrameworkServlet定义好的:DEFAULT_CONTEXT_CLASS = XmlWebApplicationContext.class;  

6.      WebApplicationContext wac = createWebApplicationContext(parent);  

7.      ........  

8.      if (isPublishContext()) {  

9.          //把当前建立的上下文存到ServletContext中去,注意使用的属性名是和当前Servlet名相关的。  

10.         String attrName = getServletContextAttributeName();  

11.         getServletContext().setAttribute(attrName, wac);  

12.     }  

13.     return wac;  

14. }  


其中我们看到调用了WebApplicationContextUtils的静态方法得到根ApplicationContext: 

Java代码  

1.      public static WebApplicationContext getWebApplicationContext(ServletContext sc) {  

2.          //很简单,直接从ServletContext中通过属性名得到根上下文  

3.          Object attr = sc.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE);  

4.          .......  

5.          return (WebApplicationContext) attr;  

6.      }  

7.  然后创建DispatcherServlet自己的WebApplicationContext:  

8.      protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(WebApplicationContext parent)  

9.              throws BeansException {  

10.         .......  

11.         //这里使用了BeanUtils直接得到WebApplicationContext,ContextClass是前面定义好的DEFAULT_CONTEXT_CLASS =                             

12.         //XmlWebApplicationContext.class;  

13.         ConfigurableWebApplicationContext wac =  

14.                 (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(getContextClass());  

15.   

16.         //这里配置父上下文,就是在ContextLoader中建立的根上下文  

17.         wac.setParent(parent);  

18.   

19.         //保留ServletContext的引用和相关的配置信息。  

20.         wac.setServletContext(getServletContext());  

21.         wac.setServletConfig(getServletConfig());  

22.         wac.setNamespace(getNamespace());  

23.   

24.         //这里得到ApplicationContext配置文件的位置  

25.         if (getContextConfigLocation() != null) {  

26.             wac.setConfigLocations(  

27.                 StringUtils.tokenizeToStringArray(  

28.                             getContextConfigLocation(), ConfigurableWebApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));  

29.         }  

30.          

31.         //这里调用ApplicationContext的初始化过程,同样需要使用refresh()  

32.         wac.refresh();  

33.         return wac;  

34.     }  


4. 
然后就是DispatchServlet中对Spring MVC的配置过程,首先对配置文件中的定义元素进行配置 - 请注意这个时候我们的WebApplicationContext已经建立起来了,也意味着DispatcherServlet有自己的定义资源,可以需要从web.xml中读取bean的配置信息,通常我们会使用单独的xml文件来配置MVC中各个要素定义,这里和web容器相关的加载过程实际上已经完成了,下面的处理和普通的Spring应用程序的编写没有什么太大的差别,我们先看看MVC的初始化过程: 

Java代码  

1.  protected void initFrameworkServlet() throws ServletException, BeansException {  

2.      initMultipartResolver();  

3.      initLocaleResolver();  

4.      initThemeResolver();  

5.      initHandlerMappings();  

6.      initHandlerAdapters();  

7.      initHandlerExceptionResolvers();  

8.      initRequestToViewNameTranslator();  

9.      initViewResolvers();  

10. }  


5. 
这样MVC的框架就建立起来了,DispatchServlet对接受到的HTTP Request进行分发处理由doService()完成,具体的MVC处理过程我们在doDispatch()中完成,其中包括使用Command模式建立执行链,显示模型数据等,这些处理我们都可以在DispatcherServlet的代码中看到: 

Java代码  

1.  protected void doService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {  

2.      ......  

3.      try {  

4.          doDispatch(request, response);  

5.      }  

6.     .......  

7.  }  


实际的请求分发由doDispatch(request,response)来完成: 

Java代码  

1.  protected void doDispatch(final HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {  

2.       .......  

3.       // 这是Spring定义的执行链,里面放了映射关系对应的handler和定义的相关拦截器。  

4.       HandlerExecutionChain mappedHandler = null;  

5.       

6.        ......  

7.        try {  

8.            //我们熟悉的ModelAndView在这里出现了。  

9.            ModelAndView mv = null;  

10.           try {  

11.               processedRequest = checkMultipart(request);  

12.   

13.               //这里更具request中的参数和映射关系定义决定使用的handler  

14.               mappedHandler = getHandler(processedRequest, false);  

15.   

16.               ......  

17.               //这里是handler的调用过程,类似于Command模式中的execute.  

18.               HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());  

19.               mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());  

20.   

21.               .......  

22.           //这里将模型数据通过视图进行展现  

23.           if (mv != null && !mv.wasCleared()) {  

24.               render(mv, processedRequest, response);  

25.           }  

26.             ........  

27.   }  


这样具体的MVC模型的实现就由bean配置文件里定义好的view resolver,handler这些类来实现用户代码的功能。 
总结上面的过程,我们看到在web容器中,ServletContext可以持有一系列的web上下文,而在整个web上下文中存在一个根上下文来作为其它 Servlet上下文的父上下文。这个根上下文是由ContextLoader载入并进行初始化的,对于我们的web应用, DispatcherSerlvet载入并初始化自己的上下文,这个上下文的父上下文是根上下文,并且我们也能从ServletContext中根据 Servlet的名字来检索到我们需要的对应于这个Servlet的上下文,但是根上下文的名字是由Spring唯一确定的。这个 DispactcherServlet建立的上下文就是我们开发Spring MVC应用的IOC容器。 
具体的web请求处理在上下文体系建立完成以后由DispactcherServlet来完成,上面对MVC的运作做了一个大致的描述,下面我们会具体就SpringMVC的框架实现作一个详细的分析。

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