Spring底层原理由浅入深探究

Spring简介

ClassPathXmlApplicationContext context = new classPathXmlApplicationContext("spring.xml");
UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
userService.test();

上面一段代码是我们开始学习spring时看到的，光看这三行代码，其实并不能体现出来Spring的强大之处。

但其实ClassPathXmlApplicationContext早已经过时，新版的Spring MVC和SpringBoot的底层中主要用的都是AnnotationConfigApplication，例如：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
//ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
userService.test();

两者写法基本类似，区别在于前者需要传入的是一个xml文件，后者传入的是一个class。都可以指定扫描路径，也可以定义Bean。例如：

spring.xml文件样例：

<context:component-scan base-package="com.zhouyu"/>
<bean id="userService" class="com.zhouyu.service.UserService"/>

AppConfig.java文件样例：

@ComponentScan("com.zhouyu")
public class AppConfig {
	@Bean
	public UserService userService(){
		return new UserService();
	}
}

不过我们很少这样使用Spring，而是使用Spring MVC 或者 SpringBoot，但是它们都是基于上面这种方式的，都需要在内部去创建一个ApplicationContext的，只不过：

• Spring MVC创建的是XmlWebApplicationContext，和ClassPathXmlApplicationContext类似，都是基于XML配置的
• Spring Boot创建的是AnnotationConfigApplicationContext

Spring中是如何创建一个对象

先看下面代码

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
userService.test();

当我们调用context.getBean(“userService”)时，就会去创建一个对象，但是getBean方法内部怎么知道"userService"对应的是UserService类呢？

所以，我们就可以分析出来，在调用AnnotationConfigApplicationContext的构造方法时，也就是第一行代码，会去做一些事情：

• 解析APPConfig.class，得到包扫描路径
• 遍历扫描路径下的所有Java类，如果如果发现带有@Component、@Service等注解时，Spring会把这个类记录下来，存在一个Map中，比如Map<String,Class>。（实际上,Srping源码中确实存在这么类似的Map，叫BeanDefinitionMap）
• Spring会根据某个规则生成当前类对应的beanName，作为key存入Map，并把当前作为Value存入

这样，但调用context.getBean(“userService”)时，就可以根据"userService"找到UserService类，从而就可以去创建对象了。

Bean的创建过程

• 利用该类的构造方法来实例化得到一个对象
• 得到一个对象后，Spring 会判断该对象中是否存在被@Autowire注解了的属性，吧这些属性找出来并由Spring进行赋值（依赖注入）。
• 依赖注入后，Spring会判断该对象是否实现了BeanNameAware接口、BeanClassLoaderAware接口、BeanFactoryAware接口，如果实现了，就表示当前对象必须实现该接口中所定义的setBeanName()、setBeanClassLoader()、setBeanFactory()方法，那Spring就会调用这些方法并传入相应的参数（Aware回调）
• Aware回调后，Spring会判断该对象中是否存在某个方法被@PostConstruct注解了，如果存在，Spring会调用当前对象的此方法（初始化前）。
• 紧接着，Spring会判断该对象是否实现了InitializingBean接口，如果实现了，就表示当前对象必须实现afterPropertiesSet()方法，那Spring就会调用当前对象中的afterPropertiesSet()方法（初始化）
• 最后Spring会判断当前对象需不需进行AOP，如果不需要，那么Bean就创建完成了，如果需要进行AOP，则会进行动态代理并生成一个代理对象作为Bean（初始化后）。

通过最后一步，我们发现，当Spring根据UserService类来创建一个Bean时：

• 如果不用进行AOP，那么Bean就是UserService累的构造方法所得到的对象。
• 如果进行AOP，那么Bean就是UserService的代理类所实例化得到的对象，而不是UserService本身所得到的对象。

Bean创建出来后：

• 如果当前Bean是单例Bean，那么会把该Bean存入一个Map<String,Object>，Map的key为beanName，value为Bean对象。这样下次getBean时就可以直接从Map中拿到Bean对象了。（实际上，在Spring源码中，这个Map就是单例池）
• 如果当前Bean是原型Bean，那么后续没有其他动作，不会存入一个Map，下次getBean时会再次执行上述创建过程，得到一个新的Bean对象。

UserService.class —> 无参构造方法 —>普通对象—>依赖注入（属性赋值、BeanNameAware接口、BeanClassLoaderAware接口、BeanFactoryAware接口）—>初始化前（postconstruct)—>初始化（initializingBean)—>初始化后（aop)—>代理对象—>Bean

推断构造方法

Spring在基于某个类生成Bean的过程中，需要利用该类的构造方法来实例化一个对象，但是如果一个类存在多个构造方法，Spring会使用哪个呢？

Spring的判断逻辑如下：

如果一个类只存在一个构造方法，不管该构造方法是无参构造方法还是有参构造方法，Spring都会使用这个构造方法。

如果一个类存在多个构造方法

• 这些构造方法中，存在一个无参的构造方法，那么Spring就会用这个无参的构造方法
• 这些构造方法中，如果不存在无参的构造方法，那么Spring就会报错

Spring的设计思想是这样的：

• 如果一个类只有一个构造方法，那么没得选择，只能用这个构造方法
• 如果一个类存在多个构造方法，Spring不知道如何选择，就会看是否有无参的构造方法，因为无参构造方法本身表示了一种默认的意义
• 不过如果某个构造方法上加了@Autowired注解，那就表示程序员告诉Spring就用这个加了注解的方法，那Spring就会用这个加了@Autowired注解构造方法了

如果Spring选择了一个有参的构造方法，Spring在调用这个有参构造方法时，需要传入参数，那这个参数是怎么来的呢？

• 现根据入参类型找，如果只找到一个，那么久直接用来作为入参
• 如果根据类型找到多个，则再根据入参名字来确定唯一一个
• 最终如果没有找到，则会报错，无法创建Bean对象

确定用哪个构造方法，确定入参的Bean对象，这个过程就叫做推断构造方法。

AOP大致流程

AOP就是动态代理，在创建一个Bean的过程中，Spring在最后一步会去判断这个Bean是不是需要进行AOP，如果需要则会进行动态代理。

如何判断当前Bean对象是否需要进行AOP：

• 找出所有的切面Bean
• 遍历切面中的每个方法，看看是否写了@before、@After等注解
• 如果写了，则判断所对应的pointcut是否和当前Bean对象的类是否匹配。
• 如果匹配则表示当前Bean对象有匹配的pointcut，表示需要进行AOP

利用cglib进行AOP的大致流程：

生成代理类UserServiceProxy，代理类继承UserService

代理类中重写了父类的方法，比如UserService的Test()方法

代理类中还会有一个target属性，该属性的值为被代理的对象

代理类中的test()方法被执行时逻辑如下：

• 执行切面逻辑（@Before）
• 调用target.test()

当我们从Spring容器得到UserService的Bean对象时，拿到的就是UserServiceProxy所生成的对象，也就是代理对象。

UserService代理对象.test()—>执行切面逻辑—>target.test()，注意target对象不是代理对象，而是被代理对象。

Spring事务

当我们在某个方法上加了@Transactional注解后

Spring事务的代理对象执行某个方法时的步骤：

• 判断当前执行的方法是否存在@Transactional注解
• 如果存在，则利用事务管理器（transactionManager）新建一个数据库连接
• 修改数据库连接的autocommit为false
• 执行target.test()，执行业务逻辑代码，执行SQL
• 执行完成如果无异常，则提交，否则回滚。

Spring事务是否会失效的判断标准：某个加了@Transaction注解的方法被调用时，要判断到底是不是直接被代理的对象调用的，如果是则事务会生效，如果不是则失败。