Spring源码分析之IOC容器（一）

　　Spring作为当今风靡世界的Web领域的第一框架，作为一名Java开发程序员是一定要掌握的，除了需要掌握基本的使用之外，更需要掌握其实现原理，因为我们往往在开发的过程中，会出现各种各样的异常问题。而且这样的问题去百度有时候往往也找不到特别有效的解决方法，因为问题的原因非常多而百度的又不准确，这个时候怎么办呢？在熟练掌握Spring代码的情况下，我们可以根据提示的异常信息，去跟到源代码的地方，可以准确的定位到异常的所在，这就犹如debug调试自己的业务逻辑一样轻松了，所以Spring的源代码非常值得一读。还有另外一个好处就是，Spring的构建非常的复杂，但同时它的设计也是非常的灵性的，不仅对我们自身的软件设计能力会有很大的提高，感受到软件设计的魅力所在。其实我本来是想等我把Spring的代码完全读透之后再写下这些博文，但是感觉写博客就相当于对自己的一个总结，可能边分析边学下来比较好，下面，就让我来一点一点分析Spring的源码。

　　Spring家族的构成非常的庞大，网上有很多图，我也随手拎了一张过来，如下图所示：

 

　　通过这张图，我们可以看到处于最下面的是Beans、Core、Context和SpEl四个模块，SpEl是Spring的一个表达式，并没有那么重要，所以我们暂时就不去分析这个了。重点讲一讲其他的三个模块。我借用淘宝大神许令波在《深入分析Web技术内幕》一书中的比喻，Beans相当于Java的对象，而Java对象封装了数据，一个IOC容器中往往会有很多的Bean，我们在这里可以将Bean比喻成演员。Context就相当于容器，给演员，也就是Bean提供了一个舞台，那么最后演员有了，舞台也有了，每个演员不可能只会自己演自己的，也不可能没有道具和服装，所以这个时候Core组件排上用场了，按照这么说的话，Core组件可以维护每个Bean之间的关系，也就相当于这些演员在舞台上要演出的“道具”和“服装”等等。如果这个比喻你还不能理解的话，可以再打一个比喻。三国演义中，每个主公都有自己的武将，可以把武将就看作一个Bean，主公作为一城之主，当敌人来犯的时候必须调配武将，给他们分配兵马，而且打仗的时候需要各个武将之间的配合方能取胜，这个时候我们就可以把主公当作一个容器，主公分发的兵马，粮草器械等等是Core组件，这个用来维持每个武将之间的关系。这三者之间的关系大概就是这样了，只要理解了其实很多情景都可以用IOC来解释了。今天我们就主要说说IIOC三大组件之一的Bean组件。

　　首先我们要知道Bean组件是怎么设计的，有哪些类和接口定义了这些功能，画出UML图来表示这些结构和组成。Bean组件位于Spring的org.springframework.beans包下面，如图所示：

这个包其实解决了三件事情：Bean的定义、Bean的创建和Bean的解析。而我们在使用Spring框架的时候要做的就是完成Bean的创建，也就是编写配置文件。Spring的Bean组件的实现完全上是一个工厂模式，位于最顶层的是一个名叫BeanFactory的接口，IOC功能的Bean组件的类结构如下图所示：

最终的实现类是DefaultListableBeanFactory，它实现了所有的接口和类。最顶层的类是BeanFactory，从字面的意思可以理解为bean工厂，是bean组成的最基本的类。它有三个子接口：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory和AutowireCapableBeanFactory三个接口。这三个接口的功能肯定是不一样的，分别将代码贴出来。

ListableBeanFactory：这个接口的Bean工厂表示里面的bean元素是可列表的

package org.springframework.beans.factory;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.util.Map;

import org.springframework.beans.BeansException;

public interface ListableBeanFactory extends BeanFactory {
      
      boolean containsBeanDefinition(String beanName);
　　　　
      int getBeanDefinitionCount();
      
      String[] getBeanDefinitionNames();
  　　 
      String[] getBeanNamesForType(Class<?> type);
　　　　
      String[] getBeanNamesForType(Class<?> type, boolean includeNonSingletons, boolean allowEagerInit);

      <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type) throws BeansException;

      <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type, boolean includeNonSingletons, boolean allowEagerInit)
            throws BeansException;

      Map<String, Object> getBeansWithAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationType)
            throws BeansException;

      <A extends Annotation> A findAnnotationOnBean(String beanName, Class<A> annotationType);
}   

HierarchicalBeanFactory：这个接口的Bean表示这些Bean是有继承关系的。

package org.springframework.beans.factory;


public interface HierarchicalBeanFactory extends BeanFactory {
    
    
    BeanFactory getParentBeanFactory();

    boolean containsLocalBean(String name);

}

AutowireCapableBeanFactory：表示Bean是可以自动装配的。

package org.springframework.beans.factory.config;

import java.util.Set;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.TypeConverter;
import org.springframework.beans.factory.BeanFactory;

public interface AutowireCapableBeanFactory extends BeanFactory {

    int AUTOWIRE_NO = 0;

    int AUTOWIRE_BY_NAME = 1;

    int AUTOWIRE_BY_TYPE = 2;

    int AUTOWIRE_CONSTRUCTOR = 3;

    @Deprecated
    int AUTOWIRE_AUTODETECT = 4;


    //-------------------------------------------------------------------------
    // Typical methods for creating and populating external bean instances
    //-------------------------------------------------------------------------

    <T> T createBean(Class<T> beanClass) throws BeansException;

    void autowireBean(Object existingBean) throws BeansException;

    Object configureBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;

    Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName) throws BeansException;


    //-------------------------------------------------------------------------
    // Specialized methods for fine-grained control over the bean lifecycle
    //-------------------------------------------------------------------------

    Object createBean(Class beanClass, int autowireMode, boolean dependencyCheck) throws BeansException;

    Object autowire(Class beanClass, int autowireMode, boolean dependencyCheck) throws BeansException;

    void autowireBeanProperties(Object existingBean, int autowireMode, boolean dependencyCheck)
            throws BeansException;

    void applyBeanPropertyValues(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;

    Object initializeBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;

    Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
            throws BeansException;

    Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
            throws BeansException;

    Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName,
            Set<String> autowiredBeanNames, TypeConverter typeConverter) throws BeansException;

}

这四个接口共同定义了Bena的集合，Bean之间的关系和Bean的行为。

 

Bean的定义

Bean的定义主要由BeanDefinition描述，类的结构图如下：

Bean的解析

Bean解析的过程非常的复杂，功能被分得很细，因为这里需要被扩展的地方很多，必须保证有足够的灵活性，以应对可能的变化。Bean的解析主要就是对Spring配置文件的解析，这个解析过程如图所示：

以上就包括了Spring IOC中的Bean组件的一些基本的定义和类的结构，请大家参考。