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Spring官网阅读系列(一):Spring容器及实例化

从今天开始,我们一起过一遍Spring的官网,一边读,一边结合在路神课堂上学习的知识,讲一讲自己的理解。不管是之前关于动态代理的文章,还是读Spring的官网,都是为了之后对Spring的源码做更全面细致的学习,所以在这个过程中,不会涉及过多底层的代码,更多是通过例子证明我们在官网得出的结论,希望自己可以坚持下来,给自己加个油!!!

本文主要涉及到官网中的1.2,1.3节。

[TOC]

Spring容器
容器是什么?

我们先看官网中的一句话:

The org.springframework.context.ApplicationContext interface represents the Spring IoC container and is responsible for instantiating, configuring, and assembling the beans.

翻译下来大概就是:

  1. Spring IOC容器就是一个org.springframework.context.ApplicationContext的实例化对象
  2. 容器负责了实例化,配置以及装配一个bean

那么我们可以说:

从代码层次来看:Spring容器就是一个实现了ApplicationContext接口的对象

从功能上来看: Spring 容器是 Spring 框架的核心,是用来管理对象的。容器将创建对象,把它们连接在一起,配置它们,并管理他们的整个生命周期从创建到销毁。

容器如何工作?

我们直接看官网上的一张图片,如下:

Spring容器通过我们提交的pojo类以及配置元数据产生一个充分配置的可以使用的系统

这里说的配置元数据,实际上我们就是我们提供的XML配置文件,或者通过注解方式提供的一些配置信息

Spring Bean
如何实例化一个Bean?

从官网上来看,主要有以下三种方法

  1. 构造方法
  2. 通过静态工厂方法
  3. 通过实例工厂方法

这三种例子,官网都有具体的演示,这里就不再贴了,我们通过自己查阅部分源码,来验证我们在官网得到的结论,然后通过debug等方式进行验证。

我们再从代码的角度进行一波分析,这里我们直接定位到org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance这个方法中,具体定位步骤不再演示了,大家可以通过形如下面这段代码:

ClassPathXmlApplicationContext cc =
    // 这里我们通过xml配置实例化一个容器
    new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application.xml");
MyServiceImpl luBan = (MyServiceImpl) cc.getBean("myServiceImpl");

直接main方法运行,然后在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance这个方法的入口打一个断点,如图:

接下来我们对这个方法进行分析,代码如下:

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
        // 1.获取这个bean的class属性,确保beanDefinition中beanClass属性已经完成解析
        // 我们通过xml从<bean>标签中解析出来的class属性在刚刚开始的时候必定是个字符串
        Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

        // 省略异常判断代码.....

        // 2.通过beanDefinition中的supplier实例化这个bean
        Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
        if (instanceSupplier != null) {
            return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
        }

        // 3.通过FactoryMethod实例化这个bean
        if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
            return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
        }

        // 4.下面这段代码都是在通过构造函数实例化这个Bean,分两种情况,一种是通过默认的无参构造,一种                   是通过推断出来的构造函数
        boolean resolved = false;
        boolean autowireNecessary = false;
        if (args == null) {
            synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
                if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
                    resolved = true;
                    autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
                }
            }
        }



        if (resolved) {
            if (autowireNecessary) {
                return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
            }
            else {
                return instantiateBean(beanName, mbd);
            }
        }

        // Candidate constructors for autowiring?
        Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
        if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
                mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
            return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
        }

        // Preferred constructors for default construction?
        ctors = mbd.getPreferredConstructors();
        if (ctors != null) {
            return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
        }

        // No special handling: simply use no-arg constructor.
        return instantiateBean(beanName, mbd);
    }

我们主要关注进行实例化的几个方法:

  1. 通过BeanDefinition中的instanceSupplier直接获取一个实例化的对象。这个instanceSupplier属性我本身不是特别理解,在xml中的标签以及注解的方式都没有找到方式配置这个属性。后来在org.springframework.context.support.GenericApplicationContext这个类中找到了以下两个方法

经过断点测试,发现这种情况下,在实例化对象时会进入上面的supplier方法。下面是测试代码:

public static void main(String[] args) {
    // AnnotationConfigApplicationContext是GenericApplicationContext的一个子类
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext();
        ac.registerBean("service", Service.class,Service::new);
        ac.refresh();
        System.out.println(ac.getBean("service"));
    }

可以发现进入了这个方法进行实例化

这个方法一般不常用,平常我们也使用不到,就不做过多探究,笔者认为,这应该是Spring提供的一种方便外部扩展的手段,让开发者能够更加灵活的实例化一个bean。

  1. 接下来我们通过不同的创建bean的手段,来分别验证对象的实例化方法
  • 通过@compent,@Service等注解的方式

测试代码:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过配置类扫描
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        System.out.println(ac.getBean(Service.class));
    }
}

@Component
public class Service {

}

观察debug:

可以发现,代码执行到最后一行,同时我们看代码上面的注释可以知道,当没有进行特殊的处理的时候,默认会使用无参构造函数进行对象的实例化

  • 通过普通XML的方式(同@compent注解,这里就不赘诉了)
  • 通过@Configuration注解的方式

测试代码:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过配置类扫描
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        // 这里将测试对象换为config即可,同时记得将条件断点更改为beanName.equlas("config")
        System.out.println(ac.getBean(config.class));
    }
}

同样,断点也进入最后一行

  • 通过@Bean的方式

测试代码:

@Configuration
@ComponentScan("com.dmz.official")
public class Config {
    @Bean
    public Service service(){
        return new Service();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext ac =
                new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        System.out.println(ac.getBean("service"));
    }
}

断点结果:

可以发现,通过@Bean方法创建对象时,Spring底层是通过factoryMethod的方法进行实例化对象的。Spring会在我们需要实例化的这个对象对应的BeanDefinition中记录factoryBeanName是什么(在上面的例子中factoryBeanName就是config),同时会记录这个factoryBean中创建对象的factoryMethodName是什么,最后通过factoryBeanName获取一个Bean然后反射调用factoryMethod实例化一个对象。

这里我们需要注意几个概念:

  1. 这里所说的通过静态工厂方式通过factoryBeanName获取一个Bean,注意,这个Bean,不是一个FactoryBean。也就是说不是一个实现了org.springframework.beans.factory.FactoryBean接口的Bean。至于什么是FactoryBean我们在后面的文章会认真分析
  2. 提到了一个概念BeanDefinition,它就是Spring对自己所管理的Bean的一个抽象。不懂可以暂且跳过,后面有文章会讲到。
  • 通过静态工厂方法的方式

测试代码:

public static void main(String[] args) {
    ClassPathXmlApplicationContext cc =
        new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
    System.out.println(cc.getBean("service"));
}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<!--    <bean id="myServiceImpl" class="com.dmz.official.service.Service"/>-->

    <!-- the factory bean, which contains a method called get() -->
    <bean id="myFactoryBean" class="com.dmz.official.service.MyFactoryBean">
        <!-- inject any dependencies required by this locator bean -->
    </bean>

    <!-- 测试实例工厂方法创建对象-->
    <bean id="clientService"
          factory-bean="myFactoryBean"
          factory-method="get"/>

    <!--测试静态工厂方法创建对象-->
    <bean id="service"
          class="com.dmz.official.service.MyFactoryBean"
          factory-method="staticGet"/>
</beans>

断点如下:

可以发现,这种情况也进入了instantiateUsingFactoryMethod方法中。通过静态工厂方法这种方式特殊之处在于,包含这个静态方法的类,不需要实例化,不需要被Spring管理。Spring的调用逻辑大概是:

  1. 通过<bean>标签中的class属性得到一个Class对象
  2. 通过Class对象获取到对应的方法名称的Method对象
  3. 最后反射调用Method.invoke(null,args)

因为是静态方法,方法在执行时,不需要一个对象。

  • 通过实例工厂方法的方式

测试代码(配置文件不变):

public static void main(String[] args) {
    ClassPathXmlApplicationContext cc =
        new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
    System.out.println(cc.getBean("clientService"));
}

断点如下:

还是执行的这个方法。这个方法的执行过程我断点跟踪了以后,发现跟@Bean方式执行的流程是一样的。这里也不再赘述了。

到这里,这段代码我们算结合官网大致过了一遍。其实还遗留了以下几个问题:

  1. Spring是如何推断构造函数的?我们在上面验证的都是无参的构造函数,并且只提供了一个构造函数
  2. Spring是如何推断方法的?不管是静态工厂方法,还是实例工厂方法的方式,我们都只在类中提供了一个跟配置匹配的方法名,假设我们对方法进行了重载呢?

要说清楚这两个问题需要比较深入的研究代码,同时进行测试。我们在官网学习过程中,暂时不去强求这类问题。这里提出来是为了在源码学习过程中,我们可以带一定目的性去阅读。

实例化总结:
  1. 对象实例化,只是得到一个对象,还不是一个完全的Spring中的Bean,我们实例化后的这个对象还没有完成依赖注入,没有走完一系列的声明周期,这里需要大家注意
  2. Spring官网上指明了,在Spring中实例化一个对象有三种方式:构造函数实例工厂方法静态工厂方法
  3. 我自己总结如下结论:Spring通过解析我们的配置元数据,以及我们提供的类对象得到一个Beanfinition对象。通过这个对象可以实例化出一个java bean对象。主要流程如图:

这篇文章到这里就结束了,主要学习了Spring官网中的1.2,1.3两小节。下篇文章,我们开始学习1.4中的知识。主要涉及到依赖注入的一些内容,也是我们Spring中非常重要的一块内容哦!

看完记得点个关注+分享,我们下篇文章再见!


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