03-Spring IOC容器加载重要组件

Spring容器加载流程图：

https://www.processon.com/view/link/5f15341b07912906d9ae8642?cid=5f15341b7d9c081beac17a19

课上图（可转存自己编辑）：

https://www.processon.com/view/link/662dd98a21fb06109ba2e316?cid=6624d18e404949098c6c4526 访问密码：1nfk

1.读取配置

如果配置了这样的Bean:

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或者

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这些是不同定义bean的方式， 他们最终都会生成bean。 那Spring为了生成bean代码复用，使用统一的创建流程，所以通过多态方式读取不同的配置会有不同的读取器，读取完后后续创建bean的流程是通用的。

不同的spring容器会使用不同的读取器：

  1. AnnotationConfigApplicationContext------AnnotatedBeanDefinitionReader
  2. ClassPathXmlApplicationContext-------XmlBeanDefinitionReader

1.读取器：BeanDefinitionReader

接下来，我们来介绍几种在Spring源码中所提供的BeanDefinition读取器（BeanDefinitionReader），这些BeanDefinitionReader在我们使用Spring时用得少，但在Spring源码中用得多，相当于Spring源码的基础设施。

AnnotatedBeanDefinitionReader

可以直接把某个类转换为BeanDefinition，并且会解析该类上的注解，比如

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(context); 

// 将User.class解析为BeanDefinition 

annotatedBeanDefinitionReader.register(User.class);

System.out.println(context.getBean("user"));

注意：它能解析的注解是：@Conditional，@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description

XmlBeanDefinitionReader

可以解析bean标签

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ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml"); XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(context); 
int i = xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions("spring.xml"); System.out.println(context.getBean("user"));

2. 扫描器ClassPathBeanDefinitionScanner

ClassPathBeanDefinitionScanner是扫描器，但是它的作用和BeanDefinitionReader类似，它可以进行扫描，扫描某个包路径，对扫描到的类进行解析，比如，扫描到的类上如果存在@Component注解，那么就会把这个类解析为一个BeanDefinition，比如：

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); 
context.refresh(); 

ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(context); scanner.scan("com.xs"); 

System.out.println(context.getBean("userService"));

3.注册BeanDefinition

Spring为了使用通用的创建bean流程， 不同的配置最终会成为通用的对象：BeanDefinition

BeanDefinition表示Bean定义，BeanDefinition中存在很多属性用来描述一个Bean的特点。比如：

  • class，表示Bean类型
  • scope，表示Bean作用域，单例或原型等
  • lazyInit：表示Bean是否是懒加载
  • initMethodName：表示Bean初始化时要执行的方法
  • destroyMethodName：表示Bean销毁时要执行的方法
  • 还有很多…

在Spring中，我们经常会通过以下几种方式来定义Bean：

  2. @Bean
  3. @Component(@Service,@Controller)

这些，我们可以称之申明式定义Bean。

我们还可以编程式定义Bean，那就是直接通过BeanDefinition，比如：

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

// 生成一个BeanDefinition对象，并设置beanClass为User.class，并注册到ApplicationContext中 
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition(); beanDefinition.setBeanClass(User.class); 
context.registerBeanDefinition("user", beanDefinition); 

System.out.println(context.getBean("user"));

我们还可以通过BeanDefinition设置一个Bean的其他属性

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beanDefinition.setScope("prototype"); // 设置作用域 
beanDefinition.setInitMethodName("init"); // 设置初始化方法 
beanDefinition.setLazyInit(true); // 设置懒加载

和申明式事务、编程式事务类似，通过，@Bean，@Component等申明式方式所定义的Bean，最终都会被Spring解析为对应的BeanDefinition对象，并放入Spring容器中。

MetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadata

在Spring中需要去解析类的信息，比如类名、类中的方法、类上的注解，这些都可以称之为类的元数据，所以Spring中对类的元数据做了抽象，并提供了一些工具类。

MetadataReader表示类的元数据读取器，默认实现类为SimpleMetadataReader。比如：

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public class Test {  
    public static void main(String[] args) throws IOException {  					                SimpleMetadataReaderFactory simpleMetadataReaderFactory = new SimpleMetadataReaderFactory();          
                      // 构造一个MetadataReader      
  MetadataReader metadataReader=simpleMetadataReaderFactory.getMetadataReader("com.xs.service.UserService"); 
                      // 得到一个ClassMetadata，并获取了类名        
  ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata();                                             System.out.println(classMetadata.getClassName());               
                          // 获取一个AnnotationMetadata，并获取类上的注解信息        
  AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();          
  for (String annotationType : annotationMetadata.getAnnotationTypes()) {
      System.out.println(annotationType);      
   }         
  } 
}

需要注意的是，SimpleMetadataReader去解析类时，使用的ASM技术。

为什么要使用ASM技术，Spring启动的时候需要去扫描，如果指定的包路径比较宽泛，那么扫描的类是非常多的，那如果在Spring启动时就把这些类全部加载进JVM了，这样不太好，所以使用了ASM技术。

4.BeanFactory

BeanFactory表示Bean工厂，所以很明显，BeanFactory会负责创建Bean，并且提供获取Bean的API。

而ApplicationContext是BeanFactory的一种，在Spring源码中，是这么定义的：

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public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,  MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {  
    ... 
}

首先，在Java中，接口是可以多继承的，我们发现ApplicationContext继承了ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory，而ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory都继承至BeanFactory，所以我们可以认为ApplicationContext继承了BeanFactory，相当于苹果继承水果，宝马继承汽车一样，**ApplicationContext也是BeanFactory的一种，拥有BeanFactory支持的所有功能，不过ApplicationContext比BeanFactory更加强大，ApplicationContext还继承了其他接口，也就表示ApplicationContext还拥有其他功能，**比如MessageSource表示国际化，ApplicationEventPublisher表示事件发布，EnvironmentCapable表示获取环境变量，等等，关于ApplicationContext后面再详细讨论。

在Spring的源码实现中，当我们new一个ApplicationContext时，其底层会new一个BeanFactory出来，当使用ApplicationContext的某些方法时，比如getBean()，底层调用的是BeanFactory的getBean()方法。

在Spring源码中，BeanFactory接口存在一个非常重要的实现类是：**DefaultListableBeanFactory，也是非常核心的。**具体重要性，随着后续课程会感受更深。

所以，我们可以直接来使用DefaultListableBeanFactory，而不用使用ApplicationContext的某个实现类，比如：

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DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); 

AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition(); beanDefinition.setBeanClass(User.class); 

beanFactory.registerBeanDefinition("user", beanDefinition); 

System.out.println(beanFactory.getBean("user"));

DefaultListableBeanFactory是非常强大的，支持很多功能，可以通过查看DefaultListableBeanFactory的类继承实现结构来看

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这部分现在看不懂没关系，源码熟悉一点后回来再来看都可以。

它实现了很多接口，表示，它拥有很多功能：

  1. AliasRegistry：支持别名功能，一个名字可以对应多个别名
  2. BeanDefinitionRegistry：可以注册、保存、移除、获取某个BeanDefinition
  3. BeanFactory：Bean工厂，可以根据某个bean的名字、或类型、或别名获取某个Bean对象
  4. SingletonBeanRegistry：可以直接注册、获取某个单例Bean
  5. SimpleAliasRegistry：它是一个类，实现了AliasRegistry接口中所定义的功能，支持别名功能
  6. ListableBeanFactory：在BeanFactory的基础上，增加了其他功能，可以获取所有BeanDefinition的beanNames，可以根据某个类型获取对应的beanNames，可以根据某个类型获取{类型：对应的Bean}的映射关系
  7. HierarchicalBeanFactory：在BeanFactory的基础上，添加了获取父BeanFactory的功能
  8. DefaultSingletonBeanRegistry：它是一个类，实现了SingletonBeanRegistry接口，拥有了直接注册、获取某个单例Bean的功能
  9. ConfigurableBeanFactory：在HierarchicalBeanFactory和SingletonBeanRegistry的基础上，添加了设置父BeanFactory、类加载器（表示可以指定某个类加载器进行类的加载）、设置Spring EL表达式解析器（表示该BeanFactory可以解析EL表达式）、设置类型转化服务（表示该BeanFactory可以进行类型转化）、可以添加BeanPostProcessor（表示该BeanFactory支持Bean的后置处理器），可以合并BeanDefinition，可以销毁某个Bean等等功能
  10. FactoryBeanRegistrySupport：支持了FactoryBean的功能
  11. AutowireCapableBeanFactory：是直接继承了BeanFactory，在BeanFactory的基础上，支持在创建Bean的过程中能对Bean进行自动装配
  12. AbstractBeanFactory：实现了ConfigurableBeanFactory接口，继承了FactoryBeanRegistrySupport，这个BeanFactory的功能已经很全面了，但是不能自动装配和获取beanNames
  13. ConfigurableListableBeanFactory：继承了ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ConfigurableBeanFactory
  14. AbstractAutowireCapableBeanFactory：继承了AbstractBeanFactory，实现了AutowireCapableBeanFactory，拥有了自动装配的功能
  15. DefaultListableBeanFactory：继承了AbstractAutowireCapableBeanFactory，实现了ConfigurableListableBeanFactory接口和BeanDefinitionRegistry接口，所以DefaultListableBeanFactory的功能很强大

5. ApplicationContext

上面有分析到，ApplicationContext是个接口，实际上也是一个BeanFactory，不过比BeanFactory更加强大，比如：

  1. HierarchicalBeanFactory：拥有获取父BeanFactory的功能
  2. ListableBeanFactory：拥有获取beanNames的功能
  3. ResourcePatternResolver：资源加载器，可以一次性获取多个资源（文件资源等等）
  4. EnvironmentCapable：可以获取运行时环境（没有设置运行时环境功能）
  5. ApplicationEventPublisher：拥有广播事件的功能（没有添加事件监听器的功能）
  6. MessageSource：拥有国际化功能

具体的功能演示，后面会有。

我们先来看ApplicationContext两个比较重要的实现类：

  1. AnnotationConfigApplicationContext
  2. ClassPathXmlApplicationContext

AnnotationConfigApplicationContext

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这部分现在看不懂没关系，源码熟悉一点后回来再来看都可以。

  1. ConfigurableApplicationContext：继承了ApplicationContext接口，增加了，添加事件监听器、添加BeanFactoryPostProcessor、设置Environment，获取ConfigurableListableBeanFactory等功能
  2. AbstractApplicationContext：实现了ConfigurableApplicationContext接口
  3. GenericApplicationContext：继承了AbstractApplicationContext，实现了BeanDefinitionRegistry接口，拥有了所有ApplicationContext的功能，并且可以注册BeanDefinition，注意这个类中有一个属性(DefaultListableBeanFactory beanFactory)
  4. AnnotationConfigRegistry：可以单独注册某个为类为BeanDefinition（可以处理该类上的**@Configuration注解**，已经可以处理**@Bean注解**），同时可以扫描
  5. AnnotationConfigApplicationContext：继承了GenericApplicationContext，实现了AnnotationConfigRegistry接口，拥有了以上所有的功能

ClassPathXmlApplicationContext

它也是继承了AbstractApplicationContext，但是相对于AnnotationConfigApplicationContext而言，功能没有AnnotationConfigApplicationContext强大，比如不能注册BeanDefinition

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ApplicationContext=BeanFactory的全自动版+ 服务周到版

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// 读取配置 
DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); 

AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(defaultListableBeanFactory); 

annotatedBeanDefinitionReader.register(MainStart.class);  

// 解析配置 
AnnotatedBeanDefinition beanDefinition = (AnnotatedBeanDefinition) defaultListableBeanFactory.getBeanDefinition("mainStart");

if(beanDefinition.getMetadata().hasAnnotation(ComponentScan.class.getName())){     
    // 读取为BeanDefintion    
    ClassPathBeanDefinitionScanner classPathBeanDefinitionScanner = new      				                     ClassPathBeanDefinitionScanner(defaultListableBeanFactory);   
    
    classPathBeanDefinitionScanner.scan("com.xushu.all"); } 
	// 一个个创建bean 
	defaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons();

除了这些基本的以外， 还有国际化、资源加载、 运行时环境、事件、BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor

国际化

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先定义一个MessageSource:

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@Bean public MessageSource messageSource() { 
    ResourceBundleMessageSource messageSource = new ResourceBundleMessageSource(); 		                  		messageSource.setBasename("messages"); 
    return messageSource; 
}

有了这个Bean，你可以在你任意想要进行国际化的地方使用该MessageSource。

同时，因为ApplicationContext也拥有国家化的功能，所以可以直接这么用：

context.getMessage(“test”, null, new Locale(“en”))

资源加载

ApplicationContext还拥有资源加载的功能，比如，可以直接利用ApplicationContext获取某个文件的内容：

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); 

Resource resource = context.getResource("file://D:\\IdeaProjects\\spring-framework\\luban\\src\\main\\java\\com\\luban\\entity\\User.java"); 

System.out.println(resource.contentLength());

你可以想想，如果你不使用ApplicationContext，而是自己来实现这个功能，就比较费时间了。

还比如你可以：

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

Resource resource = context.getResource("file://D:\\IdeaProjects\\spring-framework-5.3.10\\tuling\\src\\main\\java\\com\\xs\\service\\UserService.java"); 
System.out.println(resource.contentLength()); 
System.out.println(resource.getFilename()); 

Resource resource1 = context.getResource("https://www.baidu.com"); System.out.println(resource1.contentLength()); 
System.out.println(resource1.getURL()); 

Resource resource2 = context.getResource("classpath:spring.xml"); System.out.println(resource2.contentLength()); 
System.out.println(resource2.getURL());

还可以一次性获取多个：

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Resource[] resources = context.getResources("classpath:com/xs/*.class"); 
for (Resource resource : resources) { 
    System.out.println(resource.contentLength()); 
    System.out.println(resource.getFilename()); 
}

获取运行时环境

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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); 

Map<String, Object> systemEnvironment = context.getEnvironment().getSystemEnvironment(); System.out.println(systemEnvironment); 

System.out.println("======="); 

Map<String, Object> systemProperties = context.getEnvironment().getSystemProperties(); System.out.println(systemProperties); 

System.out.println("=======");

MutablePropertySources propertySources = context.getEnvironment().getPropertySources(); System.out.println(propertySources); 

System.out.println("======="); 

System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("NO_PROXY")); System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("sun.jnu.encoding")); System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("xs"));

注意，可以利用

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@PropertySource("classpath:spring.properties")

来使得某个properties文件中的参数添加到运行时环境中

事件发布

先定义一个事件监听器

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@Bean 
public ApplicationListener applicationListener() { 
    return new ApplicationListener() { 
        @Override  public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {   
            System.out.println("接收到了一个事件");  
        } 
    };
}

然后发布一个事件：

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context.publishEvent("kkk");

BeanPostProcessor

BeanPostProcess表示Bena的后置处理器，我们可以定义一个或多个BeanPostProcessor，比如通过一下代码定义一个BeanPostProcessor：

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@Component 
public class ZhouyuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {  
    @Override public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {  
        if ("userService".equals(beanName)) {   
            System.out.println("初始化前");  
        }   
        return bean; 
    }  
    @Override public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {  
        if ("userService".equals(beanName)) {   
            System.out.println("初始化后");  
        }   
        return bean; 
    }
}

一个BeanPostProcessor可以在任意一个Bean的初始化之前以及初始化之后去额外的做一些用户自定义的逻辑，当然，我们可以通过判断beanName来进行针对性处理（针对某个Bean，或某部分Bean）。

我们可以通过定义BeanPostProcessor来干涉Spring创建Bean的过程。

BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor表示Bean工厂的后置处理器，其实和BeanPostProcessor类似，BeanPostProcessor是干涉Bean的创建过程，BeanFactoryPostProcessor是干涉BeanFactory的创建过程。比如，我们可以这样定义一个BeanFactoryPostProcessor：

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@Component 
public class ZhouyuBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {  
    @Override public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {  
        System.out.println("加工beanFactory"); 
    } 
}

我们可以在postProcessBeanFactory()方法中对BeanFactory进行加工。

FactoryBean

上面提到，我们可以通过BeanPostPorcessor来干涉Spring创建Bean的过程，但是如果我们想一个Bean完完全全由我们来创造，也是可以的，比如通过FactoryBean：

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@Component 
public class ZhouyuFactoryBean implements FactoryBean {  
    @Override public Object getObject() throws Exception {  
        UserService userService = new UserService();   
        return userService; 
    }  
    @Override public Class<?> getObjectType() {  
        return UserService.class; 
    } 
}

通过上面这段代码，我们自己创造了一个UserService对象，并且它将成为Bean。但是通过这种方式创造出来的UserService的Bean，只会经过初始化后，其他Spring的生命周期步骤是不会经过的，比如依赖注入。

有同学可能会想到，通过@Bean也可以自己生成一个对象作为Bean，那么和FactoryBean的区别是什么呢？其实在很多场景下他俩是可以替换的，但是站在原理层面来说的，区别很明显，@Bean定义的Bean是会经过完整的Bean生命周期的。

ExcludeFilter和IncludeFilter

这两个Filter是Spring扫描过程中用来过滤的。ExcludeFilter表示排除过滤器，IncludeFilter表示包含过滤器。

比如以下配置，表示扫描com.xs这个包下面的所有类，但是排除UserService类，也就是就算它上面有@Component注解也不会成为Bean。

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@ComponentScan(value = "com.xs",  excludeFilters = {@ComponentScan.Filter( type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,  classes = UserService.class)}.) 
public class AppConfig { }

再比如以下配置，就算UserService类上没有@Component注解，它也会被扫描成为一个Bean。

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@ComponentScan(value = "com.xs",   includeFilters = {@ComponentScan.Filter(  type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,  classes = UserService.class)}) 
public class AppConfig { }

FilterType分为：

  1. ANNOTATION：表示是否包含某个注解
  2. ASSIGNABLE_TYPE：表示是否是某个类
  3. ASPECTJ：表示否是符合某个Aspectj表达式
  4. REGEX：表示是否符合某个正则表达式
  5. CUSTOM：自定义

在Spring的扫描逻辑中，默认会添加一个AnnotationTypeFilter给includeFilters，表示默认情况下Spring扫描过程中会认为类上有@Component注解的就是Bean。