前面 13 篇博文从源码层次,分析了 IoC BeanDefinition 装载的整个过程,这篇就这些内容做一个总结将其连贯起来。
在前文提过,IoC 容器的初始化过程分为三步骤:Resource 定位、BeanDefinition 的载入和解析,BeanDefinition 注册。
- Resource 定位。我们一般用外部资源来描述 Bean 对象,所以在初始化 IoC 容器的第一步就是需要定位这个外部资源。在上一篇博客(《【死磕 Spring】—— IoC 之 Spring 统一资源加载策略》)已经详细说明了资源加载的过程。
- BeanDefinition 的装载和解析。装载就是 BeanDefinition 的载入。BeanDefinitionReader 读取、解析 Resource 资源,也就是将用户定义的 Bean 表示成 IoC 容器的内部数据结构:BeanDefinition 。
- 在 IoC 容器内部维护着一个 BeanDefinition Map 的数据结构
- 在配置文件中每一个
<bean>
都对应着一个 BeanDefinition 对象。
- BeanDefinition 注册。向 IoC 容器注册在第二步解析好的 BeanDefinition,这个过程是通过 BeanDefinitionRegistry 接口来实现的。在 IoC 容器内部其实是将第二个过程解析得到的 BeanDefinition 注入到一个 HashMap 容器中,IoC 容器就是通过这个 HashMap 来维护这些 BeanDefinition 的。
- 在这里需要注意的一点是这个过程并没有完成依赖注入(Bean 创建),Bean 创建是发生在应用第一次调用
#getBean(...)
方法,向容器索要 Bean 时。 - 当然我们可以通过设置预处理,即对某个 Bean 设置
lazyinit = false
属性,那么这个 Bean 的依赖注入就会在容器初始化的时候完成。
- 在这里需要注意的一点是这个过程并没有完成依赖注入(Bean 创建),Bean 创建是发生在应用第一次调用
还记得在博客 《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 BeanDefinition》 中提供的一段代码吗?这里我们同样也以这段代码作为我们研究 IoC 初始化过程的开端,如下:
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刚刚开始的时候可能对上面这几行代码不知道什么意思,现在应该就一目了然了:
ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
: 根据 Xml 配置文件创建 Resource 资源对象。ClassPathResource 是 Resource 接口的子类,bean.xml
文件中的内容是我们定义的 Bean 信息。DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
:创建一个 BeanFactory 。DefaultListableBeanFactory 是 BeanFactory 的一个子类,BeanFactory 作为一个接口,其实它本身是不具有独立使用的功能的,而 DefaultListableBeanFactory 则是真正可以独立使用的 IoC 容器,它是整个 Spring IoC 的始祖,在后续会有专门的文章来分析它。XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
:创建 XmlBeanDefinitionReader 读取器,用于载入 BeanDefinition 。reader.loadBeanDefinitions(resource);
:开始 BeanDefinition 的载入和注册进程,完成后的 BeanDefinition 放置在 IoC 容器中。
1. Resource 定位
Spring 为了解决资源定位的问题,提供了两个接口:Resource、ResourceLoader,其中:
- Resource 接口是 Spring 统一资源的抽象接口
- ResourceLoader 则是 Spring 资源加载的统一抽象。
- 关于Resource、ResourceLoader 的更多知识请关注 《【死磕 Spring】—— IoC 之 Spring 统一资源加载策略》
Resource 资源的定位需要 Resource 和 ResourceLoader 两个接口互相配合,在上面那段代码中 new ClassPathResource("bean.xml")
为我们定义了资源,那么 ResourceLoader 则是在什么时候初始化的呢?看 XmlBeanDefinitionReader 构造方法:
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直接调用父类 AbstractBeanDefinitionReader 构造方法,代码如下:
// AbstractBeanDefinitionReader.java protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) { Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null"); this.registry = registry; // Determine ResourceLoader to use. if (this.registry instanceof ResourceLoader) { this.resourceLoader = (ResourceLoader) this.registry; } else { this.resourceLoader = new PathMatchingResourcePatternResolver(); } // Inherit Environment if possible if (this.registry instanceof EnvironmentCapable) { this.environment = ((EnvironmentCapable) this.registry).getEnvironment(); } else { this.environment = new StandardEnvironment(); } }
- 核心在于设置 resourceLoader 这段,如果设置了 ResourceLoader 则用设置的,否则使用 PathMatchingResourcePatternResolver ,该类是一个集大成者的 ResourceLoader。
2. BeanDefinition 的载入和解析
reader.loadBeanDefinitions(resource);
代码段,开启 BeanDefinition 的解析过程。如下:
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在这个方法会将资源 resource 包装成一个 EncodedResource 实例对象,然后调用
#loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource)
方法。而将 Resource 封装成 EncodedResource 主要是为了对 Resource 进行编码,保证内容读取的正确性。代码如下:// XmlBeanDefinitionReader.java public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException { // ... 省略一些代码 try { // 将资源文件转为 InputStream 的 IO 流 InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream(); try { // 从 InputStream 中得到 XML 的解析源 InputSource inputSource = new InputSource(inputStream); if (encodedResource.getEncoding() != null) { inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding()); } // ... 具体的读取过程 return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource()); } finally { inputStream.close(); } } // 省略一些代码 }
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从
encodedResource
源中获取 xml 的解析源,然后调用#doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
方法,执行具体的解析过程。// XmlBeanDefinitionReader.java protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException { try { // 获取 XML Document 实例 Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource); // 根据 Document 实例,注册 Bean 信息 int count = registerBeanDefinitions(doc, resource); return count; } // ... 省略一堆配置 }
- 在该方法中主要做两件事:
- 1、根据 xml 解析源获取相应的 Document 对象。详细解析,见 「2.1 转换为 Document 对象」 。
- 2、调用
#registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource)
方法,开启 BeanDefinition 的解析注册过程。详细解析,见 「2.2 注册 BeanDefinition」 。
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2.1 转换为 Document 对象
调用 #doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource)
方法,会将 Bean 定义的资源转换为 Document 对象。代码如下:
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该方法接受五个参数:
inputSource
:加载 Document 的 Resource 源。entityResolver
:解析文件的解析器。- 【重要】详细解析,见 《【死磕 Spring】—— IoC 之获取 Document 对象》 。
errorHandler
:处理加载 Document 对象的过程的错误。validationMode
:验证模式。- 【重要】详细解析,见 《【死磕 Spring】—— IoC 之获取验证模型》 。
namespaceAware
:命名空间支持。如果要提供对 XML 名称空间的支持,则为true
。
#loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver, ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware)
方法,在类 DefaultDocumentLoader 中提供了实现。代码如下:
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2.2 注册 BeanDefinition 流程
这到这里,就已经将定义的 Bean 资源文件,载入并转换为 Document 对象了。那么,下一步就是如何将其解析为 SpringIoC 管理的 BeanDefinition 对象,并将其注册到容器中。这个过程由方法 #registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource)
方法来实现。代码如下:
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- 首先,创建 BeanDefinition 的解析器 BeanDefinitionDocumentReader 。
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然后,调用该 BeanDefinitionDocumentReader 的
#registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext)
方法,开启解析过程,这里使用的是委派模式,具体的实现由子类 DefaultBeanDefinitionDocumentReader 完成。代码如下:// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java @Override public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) { this.readerContext = readerContext; // 获得 XML Document Root Element // 执行注册 BeanDefinition doRegisterBeanDefinitions(doc.getDocumentElement()); }
2.2.1 对 Document 对象的解析
从 Document 对象中获取根元素 root,然后调用 #doRegisterBeanDefinitions(Element root)` 方法,开启真正的解析过程。代码如下:
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#preProcessXml(Element root)
、#postProcessXml(Element root)
为前置、后置增强处理,目前 Spring 中都是空实现。-
#parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate)
是对根元素 root 的解析注册过程。代码如下:// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) { // 如果根节点使用默认命名空间,执行默认解析 if (delegate.isDefaultNamespace(root)) { // 遍历子节点 NodeList nl = root.getChildNodes(); for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) { Node node = nl.item(i); if (node instanceof Element) { Element ele = (Element) node; // 如果该节点使用默认命名空间,执行默认解析 if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) { parseDefaultElement(ele, delegate); // 如果该节点非默认命名空间,执行自定义解析 } else { delegate.parseCustomElement(ele); } } } // 如果根节点非默认命名空间,执行自定义解析 } else { delegate.parseCustomElement(root); } }
- 迭代 root 元素的所有子节点,对其进行判断:
- 若节点为默认命名空间,则调用
#parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)
方法,开启默认标签的解析注册过程。详细解析,见 「2.2.1.1 默认标签解析」 。 - 否则,调用
BeanDefinitionParserDelegate#parseCustomElement(Element ele)
方法,开启自定义标签的解析注册过程。详细解析,见 「2.2.1.2 自定义标签解析」 。
- 若节点为默认命名空间,则调用
- 迭代 root 元素的所有子节点,对其进行判断:
2.2.1.1 默认标签解析
若定义的元素节点使用的是 Spring 默认命名空间,则调用 #parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)
方法,进行默认标签解析。代码如下:
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对四大标签:<import>
、<alias>
、<bean>
、<beans>
进行解析。其中 <bean>
标签的解析为核心工作。关于各个标签的解析过程,见如下文章:
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签》
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签:开启解析进程》
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签:BeanDefinition》
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签:meta、lookup-method、replace-method》
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签:constructor-arg、property、qualifier》
- 《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签:解析自定义标签》
2.2.1.2 自定义标签解析
对于默认标签则由 parseCustomElement(Element ele)
方法,负责解析。代码如下:
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获取节点的 namespaceUri
,然后根据该 namespaceUri
获取相对应的 NamespaceHandler,最后调用 NamespaceHandler 的 #parse(Element element, ParserContext parserContext)
方法,即完成自定义标签的解析和注入。
想了解更多,可参考:《【死磕 Spring】—— IoC 之解析自定义标签》 。
2.2.2 注册 BeanDefinition
经过上面的解析,则将 Document 对象里面的 Bean 标签解析成了一个个的 BeanDefinition ,下一步则是将这些 BeanDefinition 注册到 IoC 容器中。动作的触发是在解析 Bean 标签完成后,代码如下:
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调用
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition()
方法,来注册。其实,这里面也是调用 BeanDefinitionRegistry 的#registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
方法,来注册 BeanDefinition 。不过,最终的实现是在 DefaultListableBeanFactory 中实现,代码如下:// DefaultListableBeanFactory.java @Override public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) throws BeanDefinitionStoreException { // ...省略校验相关的代码 // 从缓存中获取指定 beanName 的 BeanDefinition BeanDefinition existingDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName); // 如果已经存在 if (existingDefinition != null) { // 如果存在但是不允许覆盖,抛出异常 if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) { throw new BeanDefinitionOverrideException(beanName, beanDefinition, existingDefinition); } else { // ...省略 logger 打印日志相关的代码 } // 【重点】允许覆盖,直接覆盖原有的 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。 this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); // 如果未存在 } else { // ... 省略非核心的代码 // 【重点】添加到 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。 this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); } // 重新设置 beanName 对应的缓存 if (existingDefinition != null || containsSingleton(beanName)) { resetBeanDefinition(beanName); } }
- 这段代码最核心的部分是这句
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition)
代码段。所以,注册过程也不是那么的高大上,就是利用一个 Map 的集合对象来存放:key
是beanName
,value
是 BeanDefinition 对象。
- 这段代码最核心的部分是这句
想了解更多,可参考:《【死磕 Spring】—— IoC 之注册解析的 BeanDefinitions》 。
3. 小结
至此,整个 IoC 的初始化过程就已经完成了,从 Bean 资源的定位,转换为 Document 对象,接着对其进行解析,最后注册到 IoC 容器中,都已经完美地完成了。现在 IoC 容器中已经建立了整个 Bean 的配置信息,这些 Bean 可以被检索、使用、维护,他们是控制反转的基础,是后面注入 Bean 的依赖。最后用一张流程图来结束这篇总结之文。
另外,艿艿推荐几篇不错的 Srping IoC 容器相关的博客:
- JavaDoop 《Spring IOC 容器源码分析》
- Yikun 《Spring IOC 核心源码学习》
- DearBelinda 《Spring专题之 IOC 源码分析》