Spring ApplicationContext上下文核心容器深入探究
赵韩兵先生 人气:0Spring 容器核心可归纳为两个类： BeanFactory 和 ApplicationContext，ApplicationContext 继承自 BeanFactory ，其不仅包含 BeanFactory 所有功能，还扩展了容器功能。ApplicationContext 核心其实是 refresh 方法，容器一系列功能都在该方法中实现，如：注册 Bean、注入 Bean 等。
整体流程
refresh 方法定义在 ConfigurableApplicationContext 接口中，被 AbstractApplicationContext 抽象类实现，该方法由十几个子方法组成，这些子方法各司其职完成容器的初始化。
public interface ConfigurableApplicationContext extends ApplicationContext, Lifecycle, Closeable {
......
//加载或刷新配置的持久表示形式，
//可能是XML文件、属性文件或关系数据库模式。
//由于这是一个启动方法，它应该销毁已经创建的单例
//如果失败，则避免悬而未决的资源。换句话说，在调用该方法之后，要么全部实例化，要么根本不实例化。
//如果无法初始化bean工厂，则抛出BeanException异常，抛出IllegalStateException异常
//如果已初始化且不支持多次刷新尝试
void refresh() throws BeansException, IllegalStateException;
......
}public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader
implements ConfigurableApplicationContext {
......
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// 准备此上下文以进行刷新
prepareRefresh();
// 告诉子类刷新内部bean工厂
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
// 准备bean工厂，以便在此上下文中使用
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
// 允许在上下文子类中对bean工厂进行后处理
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// 调用在上下文中注册为bean的工厂处理器
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// 注册拦截bean创建的bean处理器
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// 为此上下文初始化消息源。
initMessageSource();
// 为此上下文初始化事件多播
initApplicationEventMulticaster();
// 初始化特定上下文子类中的其他特殊bean
onRefresh();
// 检查侦听器bean并注册它们
registerListeners();
// 实例化所有剩余的（非懒加载）单例
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// 最后一步：发布相应的事件
finishRefresh();
}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
"cancelling refresh attempt: " + ex);
}
// 销毁已创建的单例以避免悬空资源
destroyBeans();
// 重置“活动”标志
cancelRefresh(ex);
// 将异常传播到调用方
throw ex;
}
finally {
// 重置Spring核心中的常见内省缓存，因为我们可能不再需要单例bean的元数据。。。
resetCommonCaches();
}
}
}
......
}在spring中AbstractApplicationContext的实现类通过调用父类的方法完成容器的初始化,下文以ClassPathXmlApplicationContext为例来追踪容器的创建流程。
public class contextText {
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-bean.xml");
}public class ClassPathXmlApplicationContext extends AbstractXmlApplicationContext {
......
public ClassPathXmlApplicationContext(
String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent)
throws BeansException {
super(parent);
setConfigLocations(configLocations);
if (refresh) {
refresh();
}
}
......
}refresh 方法中，前四个子方法主要进行上下文准备工作。
prepareRefresh
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// 初始化上下文环境，就是记录下容器的启动时间、活动状态等
prepareRefresh();
...
}
}public abstract class AbstractApplicationContext {
...
private long startupDate;
private final AtomicBoolean active = new AtomicBoolean();
private final AtomicBoolean closed = new AtomicBoolean();
private Set<ApplicationEvent> earlyApplicationEvents;
...
protected void prepareRefresh() {
// 记录此上下文开始时的系统时间（以毫秒为单位）
this.startupDate = System.currentTimeMillis();
// 记录此上下文是否已关闭，这里设置为未关闭
this.closed.set(false);
// 记录此上下文是否处于活动状态，这里设置为活动状态
this.active.set(true);
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Refreshing " + this);
}
// 这也是交由子类扩展的方法。具体子类为 GenericWebApplicationContext，主要是初始化属性源，
// 将 ServletContext 和 ServletConfig 属性配置添加到 Environment 环境上下文中
initPropertySources();
// 校验 Environment 中那些必备的属性配置是否存在，不存在则抛异常。
getEnvironment().validateRequiredProperties();
// 创建 ApplicationEvent 事件集合
this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<>();
}
}refresh 中的 prepareRefresh 方法执行结束，主要是记录容器的启动时间、活动状态、检查必备属性是否存在。
obtainFreshBeanFactory
public abstract class AbstractApplicationContext {
...
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
...
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
...
}
}
...
protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
// 该方法也是由子类扩展，其子类有 AbstractRefreshableApplicationContext 和 GenericApplicationContext，
// 该方法主要设置 BeanFactory 的 serializationId 属性值，也就是序列化id
refreshBeanFactory();
// 通过 getBeanFactory 返回 BeanFactory 对象。同样也是由子类扩展，调用的是 GenericApplicationContext 类中的 getBeanFactory 方法。
// 返回的是 DefaultListableBeanFactory 。
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);
}
return beanFactory;
}
...
}obtainFreshBeanFactory 方法很简单，因为当前使用的是ClasspathXmlApplicationContext容器类，从类的继承关系可以看出执行的就是 AbstractRefreshableApplicationContext 中的 refreshBeanFactory 方法，返回的是DefaultListableBeanFactory，之后该方法还返回了 BeanFactory 对象，从这也可以看出 ApplicationContext 底层是以 BeanFactory 为基础，逐步扩展 Spring 容器功能。
public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {
......
/** Bean factory for this context */
@Nullable
private DefaultListableBeanFactory beanFactory;
......
@Override
public final ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() {
synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
if (this.beanFactory == null) {
throw new IllegalStateException("BeanFactory not initialized or already closed - " +
"call 'refresh' before accessing beans via the ApplicationContext");
}
return this.beanFactory;
}
}
......
}prepareBeanFactory
prepareBeanFactory 方法主要是对 BeanFactory 做一些配置，包含各种类加载器、需要忽略的依赖以及后置处理器、解析器等
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
...
prepareBeanFactory(beanFactory);
...
}
...
}
protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// 设置类加载器
beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());
// 设置表达式解析器，主要用来解析 EL 表达式； Bean 初始化完成后填充属性时会用到
beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
// 设置属性注册解析器，主要用来解析 Bean 中的各种属性类型，如 String、int 等
beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));
// 添加一个后置处理器：ApplicationContextAwareProcessor。
// 该后置处理器用于向实现了 Aware 系列接口的 bean 设置相应属性。
// （后置处理器和 Aware 接口也是比较核心的概念，后面会有文章详细讨论）
beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
// 以下接口，在自动注入时会被忽略，其都是 Aware 系列接口
beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
// 当以下特殊的 Bean 需自动注入时，指定其注入的类型 。
// 如：注入 BeanFactory 时，注入的类型对象为 ConfigurableListableBeanFactory 。
beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);
// 添加 ApplicationListenerDetector 后置处理器。
// 该后置处理器用来检测那些实现了 ApplicationListener 接口的 bean，并将其添加到应用上下文的事件广播器上。
beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));
// 判断容器中是否存在 loadTimeWeaver Bean，如果存在则上下文使用临时的 ClassLoader 进行类型匹配。
// 集成 AspectJ 时会用到 loadTimeWeaver 对象。
if (beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
}
// 注册和环境相关的 Bean，如 environment、systemProperties、systemEnvironment
if (!beanFactory.containsLocalBean(ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
beanFactory.registerSingleton(ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment());
}
if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME)) {
beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemProperties());
}
if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemEnvironment());
}
}在 prepareBeanFactory 方法中，主要对 BeanFactory 添加了一系列属性项，如添加忽略自动注入的接口、添加 BeanPostProcessor 后置处理器、手动注册部分特殊的 Bean及环境相关的 Bean 。
postProcessBeanFactory
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
...
postProcessBeanFactory(beanFactory);
...
}
}postProcessBeanFactory 方法是上下文准备的最后一步,spring中并没有具体去实现postProcessBeanFactory方法，是提供给想要实现BeanPostProcessor的三方框架使用的。谁要使用谁就去实现。作用是在BeanFactory准备工作完成后做一些定制化的处理，一般结合BeanPostProcessor接口的实现类一起使用，注入一些重要资源（类似Application的属性和ServletContext的属性）。最后需要设置忽略这类BeanPostProcessor子接口的自动装配。
总结
ApplicationContext 上下文准备工作基本结束，主要还是在 BeanFactory 中添加一系列后置处理器、注册特殊的 Bean 及设置忽略自动注入的接口。其中还提到了 Spring 容器的三个核心部分：Aware 系列接口、BeanPostProcessor 后置处理器、BeanDefinition ，这部分在后面的文章会逐步跟踪。
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