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详解Spring IOC 容器启动流程分析

程序员文章站 2023-12-26 14:27:33
使用 spring 时,xml 和注解是使用得最多的两种配置方式,虽然是两种完全不同的配置方式,但对于 ioc 容器来说,两种方式的不同主要是在 beandefinitio...

使用 spring 时,xml 和注解是使用得最多的两种配置方式,虽然是两种完全不同的配置方式,但对于 ioc 容器来说,两种方式的不同主要是在 beandefinition 的解析上。而对于核心的容器启动流程,仍然是一致的。

abstractapplicationcontext 的 refresh 方法实现了 ioc 容器启动的主要逻辑,启动流程中的关键步骤在源码中也可以对应到独立的方法。接下来以  abstractapplicationcontext 的实现类  classpathxmlapplicationcontext 为主 ,并对比其另一个实现类 annotationconfigapplicationcontext , 解读 ioc 容器的启动过程。

abstractapplicationcontext.refresh

@override
 public void refresh() throws beansexception, illegalstateexception {
 synchronized (this.startupshutdownmonitor) {
  // prepare this context for refreshing.
  preparerefresh();

  // tell the subclass to refresh the internal bean factory.
  configurablelistablebeanfactory beanfactory = obtainfreshbeanfactory();

  // prepare the bean factory for use in this context.
  preparebeanfactory(beanfactory);

  try {
  // allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
  postprocessbeanfactory(beanfactory);

  // invoke factory processors registered as beans in the context.
  invokebeanfactorypostprocessors(beanfactory);

  // register bean processors that intercept bean creation.
  registerbeanpostprocessors(beanfactory);

  // initialize message source for this context.
  initmessagesource();

  // initialize event multicaster for this context.
  initapplicationeventmulticaster();

  // initialize other special beans in specific context subclasses.
  onrefresh();

  // check for listener beans and register them.
  registerlisteners();

  // instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
  finishbeanfactoryinitialization(beanfactory);

  // last step: publish corresponding event.
  finishrefresh();
  }

  // ...
 }
 }

applicationcontext 和 beanfactory 的关系

classpathxmlapplicationcontext 和  annotationconfigapplicationcontext 的继承树如下所示。两者都继承自  abstractapplicationcontext 。

详解Spring IOC 容器启动流程分析 

applicationcontext 继承树( 高清大图 )

详解Spring IOC 容器启动流程分析 

beanfactory 继承树( 高清大图 )

applicationcontext 是 ioc 容器的承载体,而  beanfactory 是操作这个容器的工具,两者关系紧密,相互协作。 refresh 方法实现了 applicationcontext 和 beanfactory 相互协作的主要过程,不同之处主要在子类  abstractrefreshableapplicationcontext 和 genericapplicationcontext 中实现,两者使用的 beanfactory 都为 defaultlistablebeanfactory , defaultlistablebeanfactory 的定义如下:

defaultlistablebeanfactory :

public class defaultlistablebeanfactory extends abstractautowirecapablebeanfactory
  implements configurablelistablebeanfactory, beandefinitionregistry, serializable

可见 defaultlistablebeanfactory 实现了  configurablelistablebeanfactory ,意味着是可配置,可遍历的,至于为什么可以,让我们继续往下寻找找答案。

beandefinition 的获取

defaultlistablebeanfactory 中使用 map 结构保存所有的 beandefinition 信息:

defaultlistablebeanfactory :

private final map<string, beandefinition> beandefinitionmap = new concurrenthashmap<>(256);


classpathxmlapplicationcontext 中的解析
使用 beandefinitiondocumentreader (可参看 defaultbeandefinitiondocumentreader.processbeandefinition 方法) 将 xml 中的 bean 解析为 beandefinition , 然后由 beandefinitionregistry 注册到 beanfactory 中。 入口: abstractapplicationcontext.refreshbeanfactory (在 refresh 中调用)

annotationconfigapplicationcontext 中的解析
通过 beandefinitionscanner 扫描 bean 声明,解析为 beandefinition 并由 beandefinitionregistry 注册到 beanfactory 中。 入口: annotationconfigapplicationcontext 的构造函数。

为什么 classpathxmlapplicationcontext 的入口是在 refreshbeanfactory 方法中 ?
abstractapplicationcontext.refreshbeanfactory 定义如下:

abstractapplicationcontext :

protected abstract void refreshbeanfactory() throws beansexception, illegalstateexception

可见是一个抽象方法,具体实现在子类中。只有 "refreshable" 的 beanfactory 才会在该方法中实现具体操作,如  abstractrefreshableapplicationcontext :

abstractrefreshableapplicationcontext :

@override
 protected final void refreshbeanfactory() throws beansexception {
 if (hasbeanfactory()) {
  destroybeans();
  closebeanfactory();
 }
 try {
  defaultlistablebeanfactory beanfactory = createbeanfactory();
  beanfactory.setserializationid(getid());
  customizebeanfactory(beanfactory);
  loadbeandefinitions(beanfactory);
  synchronized (this.beanfactorymonitor) {
  this.beanfactory = beanfactory;
  }
 }
 catch (ioexception ex) {
  throw new applicationcontextexception("i/o error parsing bean definition source for " + getdisplayname(), ex);
 }
 }

可见 abstractrefreshableapplicationcontext.``refreshbeanfactory 方法会检查 beanfactory 是否已经存在( hasbeanfactory ),已经存在就先销毁所有的 bean( destorybeans )并关闭( closebeanfactory ) beanfactory ,然后再创建( createbeanfactory )新的。 而  genericapplicationcontext.refreshbeanfactory 中会检查是否为第一次调用,不是就抛出异常,不执行其他逻辑,即  genericapplicationcontext 不是 "refreshable"的。

主流程分析

refresh 方法在  abstractapplicationcontext 中定义,其中的  obtainfreshbeanfactory 方法调用了 getbeanfactory 方法,该方法用于获取  beanfactory ,这里为  defaultlistablebeanfactory ,接下来无特别说明,大部分的方法和变量都将取自  abstractapplicationcontext 和   defaultlistablebeanfactory 。 

详解Spring IOC 容器启动流程分析 

高清大图

beanpostprocessor

beanpostprocessor 接口让开发者在 ioc 容器对 bean 进行实例化时收到回调( postprocessafterinitialization 和  postprocessbeforeinitialization 方法)。spring 框架内部的许多通知( aware )就是通过这个接口实现,如  applicationcontextawareprocessor ,  servletcontextawareprocessor ,他们的实现会在  postprocessbeforeinitialization 方法中进行检查,若实现了特定接口,就会调用 aware 的回调方法,给予通知:

servletcontextawareprocessor :

@override
 public object postprocessbeforeinitialization(object bean, string beanname) throws beansexception {
 if (getservletcontext() != null && bean instanceof servletcontextaware) {
  ((servletcontextaware) bean).setservletcontext(getservletcontext());
 }
 if (getservletconfig() != null && bean instanceof servletconfigaware) {
  ((servletconfigaware) bean).setservletconfig(getservletconfig());
 }
 return bean;
 }

在 postprocessbeanfactory 方法中,子类可以通过 beanfactory.addbeanpostprocessor 方法添加自己的 beanpostprocessor 到 beanfactory 中,最终将保存到 beanfactory 的  beanpostprocessors (实为 copyonwritearraylist ) 中。 preparebeanfactory 和 registerbeanpostprocessors 方法是集中实例化并添加这些 bean 的地方。

beanfactorypostprocessor 和 beandefinitionregistrypostprocessor
从"beandefinition 的获取"的介绍可以知道 beandefinitionregistry 用于将  beandefinition 注册到 beanfactory 中, genericapplicationcontext 和  defaultlistablebeanfactory 都实现了该接口, genericapplicationcontext 中的实现直接调用了 beanfactory 的实现。

beanfactorypostprocessor 和 beandefinitionregistrypostprocessor 与  beanpostprocessor 类似,但从他们的命名就可以看出,所针对的目标不同,分别是 beanfactory 和  beandefinitionregistry: 1 beanfactorypostprocessor 回调让开发者有机会在 beanfactory 已经初始化好的情况下对 beanfactory 的一些属性进行覆盖,或是对  beandefinitionmap 中的  beandefinition 进行修改。 2 beandefinitionregistrypostprocessor 则让开发者可以继续添加  beandefinition 到 beanfactory 中。

具体逻辑在 invokebeanfactorypostprocessors 中实现,这里首先会将所有实现了 beanfactorypostprocessors 的 bean 实例化,然后调用其回调方法( postprocessbeandefinitionregistry 或  postprocessbeanfactory 方法)。

对于这部分 bean 的实例化和进行回调有一定的优先级规则。 priorityordered 继承自 ordered 接口,实现了  priorityordered 的  beandefinitionregistrypostprocessor 将最先被实例化并调用,然后同样的规则来回调实现了  beanfactorypostprocessor 的 bean: priorityordered > ordered > 未实现 ordered 的

在 registerbeanpostprocessors 方法中对 beanpostprocessor 的实例化也有这样的优先级规则: priorityordered > ordered > 未实现 ordered 的 > mergedbeandefinitionpostprocessor

applicationeventmulticaster

在 initapplicationeventmulticaster 中会对  applicationeventmulticaster 进行初始化: 首先会检查是否已经有了 applicationeventmulticaster 的  beandefinition (在  beandefinitionmap 中检查),有就让容器进行实例化,没有就使用框架默认的  applicationeventmulticaster (即 simpleapplicationeventmulticaster ),先实例化,然后注册到容器中( messagesource 在 initmessagesource 方法中也是同样的方式进行初始化)。

事件的起始发送处将事件包装为 applicationevent ,并通过  applicationeventpublisher 提交给  applicationeventmulticaster , applicationeventmulticaster 会将事件广播给  applicationlistener ,处理最终的分发。

abstractapplicationeventmulticaster 中的 applicationlisteners( 实为 linkedhashset<applicationlistener>) 变量保存了所有的广播接收者, registerlisteners 方法会将所有的  applicationlistener 添加到该集合中。

finishrefresh 方法中有一个对  contextrefreshedevent 事件的广播可以作为参考,最终事件会由  multicastevent 方法处理:

simpleapplicationeventmulticaster.multicastevent

@override
 public void multicastevent(final applicationevent event, @nullable resolvabletype eventtype) {
 resolvabletype type = (eventtype != null ? eventtype : resolvedefaulteventtype(event));
 executor executor = gettaskexecutor();
 for (applicationlistener<?> listener : getapplicationlisteners(event, type)) {
  if (executor != null) {
  executor.execute(() -> invokelistener(listener, event));
  }
  else {
  invokelistener(listener, event);
  }
 }
 }

那么在我们自己的 bean 中如何得到这个 applicationeventpublisher 呢? applicationcontext 的定义如下:

applicationcontext :

public interface applicationcontext extends environmentcapable, listablebeanfactory, hierarchicalbeanfactory,
 messagesource, applicationeventpublisher, resourcepatternresolver {

可见 applicationcontext 继承了  applicationeventpublisher ,这就说明  abstractapplicationcontext 也是一个  applicationeventpublisher 。在我们自己的 bean 中通过实现  applicationeventpublisheraware ,我们就能通过  setapplicationeventpublisher 回调得到  applicationeventpublisher 。

上面我们提到 spring 的许多 aware 是通过  beanpostprocessor 实现的, applicationeventpublisheraware 也不例外:

applicationcontextawareprocessor :

@override
 @nullable
 public object postprocessbeforeinitialization(final object bean, string beanname) throws beansexception {
 // ...
    if (bean instanceof aware) {
  if (bean instanceof environmentaware) {
  ((environmentaware) bean).setenvironment(this.applicationcontext.getenvironment());
  }
  if (bean instanceof embeddedvalueresolveraware) {
  ((embeddedvalueresolveraware) bean).setembeddedvalueresolver(this.embeddedvalueresolver);
  }
  if (bean instanceof resourceloaderaware) {
  ((resourceloaderaware) bean).setresourceloader(this.applicationcontext);
  }
  if (bean instanceof applicationeventpublisheraware) {
  ((applicationeventpublisheraware) bean).setapplicationeventpublisher(this.applicationcontext);
  }
  if (bean instanceof messagesourceaware) {
  ((messagesourceaware) bean).setmessagesource(this.applicationcontext);
  }
  if (bean instanceof applicationcontextaware) {
  ((applicationcontextaware) bean).setapplicationcontext(this.applicationcontext);
  }
 }
    // ...
 }

ioc 容器在实例化我们的 bean 时会调用 applicationcontextawareprocessor . postprocessbeforeinitialization 方法,该方法会检查我们的 bean,我们的 bean 如果实现了  applicationeventpublisheraware ,那么就会回调  setapplicationeventpublisher 方法将  applicationcontext (即 applicationeventpublisher ) 传给我们,我们就能够发布事件。

beanfactory.getbean

beanfactory 的几个重载了的 getbean 方法是 bean 最终进行实例化的地方, registerbeanpostprocessors ,  invokebeanfactorypostprocessors 和  finishbeanfactoryinitialization 方法都调用了 getbean 方法对一些特定 bean 进行了实例化。

finishbeanfactoryinitialization 中通过调用 beanfactory 的  preinstantiatesingletons 对单例 bean 进行实例化。 beanfactory 和  beandefinition 都具有父子的概念,在子级找不到指定的 bean 时将一直往上(父级)找,找到就进行实例化

总结

spring ioc 容器的启动步骤可总结如下: 1 初始化 applicationcontext 环境属性的初始化和验证,启动时间记录和相关标记设置,应用事件和监听者的初始化。

2 准备好容器中的 beandefinition (eager-initializing beans) 对 beandefinition 的解析、扫描和注册, beandefinition 的扫描和注册大致可以分为 xml 和注解两种,两种方式各自使用的组件有所不同,该步骤的时间也可以在最前面。

3 初始化 beanfactory 准备好 beanfactory 以供 applicationcontext 进行使用,对接下来将要使用到的 bean 进行实例化,资源进行准备,属性进行设置。

4 注册 beanpostprocessors beanpostprocessors 是进行扩展的关键组件,需要在该步骤中进行注册,可分为两种类型: 一种是框架使用者提供的,用于特定业务功能的,另一种是框架开发者提供的,用于扩展框架功能。

5 调用 beandefinitionregistrypostprocessor beandefinitionregistrypostprocessor 是一种功能增强,可以在这个步骤添加新的  beandefinition 到 beanfactory 中。

6 调用 beanfactorypostprocessor beanfactorypostprocessor 是一种功能增强,可以在这个步骤对已经完成初始化的 beanfactory 进行属性覆盖,或是修改已经注册到 beanfactory 的  beandefinition 。

7 初始化 messagesource 和  applicationeventmulticaster messagesource 用于处理国际化资源, applicationeventmulticaster 是应用事件广播器,用于分发应用事件给监听者。

8 初始化其他 bean 和进行其他的的上下文初始化 主要用于扩展

9 注册 applicationlistene 将  applicationlistene 注册到 beanfactory 中,以便后续的事件分发

10 实例化剩余的 bean 单例 步骤 4 到 9 都对一些特殊的 bean 进行了实例化,这里需要对所有剩余的单例 bean 进行实例化

11 启动完成 资源回收,分发"刷新完成"事件。

总结

以上所述是小编给大家介绍的spring ioc 容器启动流程分析,希望对大家有所帮助

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