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深入理解Spring IoC的原理(转发)

分类: 文章 • 2024-01-30 16:46:10

前言

本文转发自好好学java，作者：莫那·鲁道(点击蓝色字体即可跳转)，本文有所修删改。
原作者的这篇文章对Spring IoC的实现原理讲的挺详细的。当然，也正因为如此，所以理解起来有些难度，估计本文不止需要二刷，三刷四刷都是免不了的！

广义的IOC

  1. IoC(Inversion of Control): 控制反转。
    两种实现方法: 依赖查找(DL)和依赖注入(DI)。
    IOC和DI、DL的关系(这个DL，Avalon和EJB就是使用这种方式实现的IoC)：
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  2. DL已经被抛弃，因为它需要用户自己去使用API进行查找资源和组装对象。即有侵入性。
  3. DI是Spring使用的方式，容器负责组件的装配。

注意：Java使用DI(依赖注入)方式实现IoC的不止Spring，包括Google和Guice，还有一个冷门的PicoContainer(极度轻量，但只提供IoC)。

Spring的IoC

Spring的IoC设计支持以下功能：

  1. 依赖注入
  2. 依赖检查
  3. 自动装配
  4. 支持集合
  5. 指定初始化方法和销毁方法
  6. 支持回调某些方法(但是需要实现Spring接口，略有侵入)

其中，最重要的就是依赖注入，从XML的配置上说，即ref标签。对应Spring RuntimeBeanReference对象。

对于IoC来说，最重要的就是容器。容器管理着Bean的生命周期，控制着Bean的依赖注入。

那么，Spring是如何设计容器的呢？
Spring作者Rod Johnson设计了两个接口用以表示容器。

  1. BeanFactory
  2. ApplicationContext

BeanFactory可以理解为就是个HashMap，Key是BeanName，Value是Bean实例。通常只提供注册(put)，获取(get)这两个功能。我们可以称之为“低级容器”。

ApplicationContext可以称之为“高级容器”。因为他比BeanFactory多了更多的功能。他继承了多个接口，因此具备了更多的功能。

例如资源的获取，支持多种消息(例如JSP tag的支持)，对BeanFactory多了工具级别的支持等等。所以你看它的名字，已经不是BeanFactory之类的工厂了，而是“应用上下文”，代表着整个大容器的所有功能。

该接口定义了一个refresh方法，此方法是所有阅读Spring源码的人最熟悉的方法，用于刷新整个容器，即重新加载/刷新所有的bean。

为了更直观的展示“低级容器”和“高级容器”的关系，我这里通过常用的ClassPathXmlApplicationContext类，来展示整个容器的层级UML关系。
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上图详解：

  1. 最上面的BeanFactory: 就是我们前面所说的“低级容器”，它由org.springframework.beans.factory.BeanFactory接口定义，是基础类型的IoC容器。
  2. 下面3个绿色的：HierarchicalBeanFactory、ListableBeanFactory、MessageSource：都是功能扩展接口。
  3. 下面的隶属ApplicationContext粉红色的“高级容器”，依赖着“低级容器”，这里说的是依赖，不是继承哦。它依赖着“低级容器”的getBean()功能。而高级容器有更多的功能：支持不同的信息源头，可以访问文件资源，支持应用事件(Observer模式)。
  4. 通常用户看到的就是“高级容器”。但BeanFactory也非常够用啦！
  5. 左边灰色区域的是“低级容器”，只负责加载Bean，获取Bean。容器其他的高级功能是没有的。例如上图画的**refresh刷新Bean工厂所有配置、生命周期事件回调**等。

解释了低级容器和高级容器，我们可以看看一个IoC启动过程是什么样子的。即：ClassPathXmlApplicationContext这个类在启动时，都做了啥。

下图是ClassPathXmlApplicationContext的构造过程，实际就是Spring IoC的初始化过程。
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上图具体过程详解：

  1. 用户构造ClassPathXmlApplicationContext(简称CPAC)
  2. CPAC首先访问了“抽象高级容器”的final的refresh方法，这个方法是模板方法，所以要回调子类(低级容器)的refreshBeanFactory方法，这个方法的作用是使用低级容器加载所有BeanDefinition和Properties到容器中。
  3. 低级容器加载成功后，高级容器开始处理一些回调，例如Bean后置处理器。回调setBeanFactory方法，或者注册监听器等，发布事件、实例化单例Bean等等功能。

简单说就是：

  1. 低级容器加载配置文件(从XML、数据库、Applet)，并解析成BeanDefinition到低级容器中。
  2. 加载完成后，高级容器启动高级功能，例如接口回调，监听器，自动实例化单例，发布事件等功能。

注: 一定要把“低级容器”和“高级容器”的区别弄清楚，不能一叶障目不见泰山。

当我们创建好容器，就会使用getBean方法获取Bean。

getBean()的流程如下所示：
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从图中可以看出，getBean的操作都是在低级容器里操作的。其中有个递归操作，这个是什么意思呢？

假设：当Bean_A依赖着Bean_B，而这个Bean_A在加载的时候，其配置的ref = "Bean_B"在解析的时候只是一个占位符，被放入了Bean_A的属性集合中，当调用getBean时，需要真正Bean_B注入到Bean_A内容时，就需要从容器中获取这个Bean_B，因此产生了递归。

为什么不是在加载的时候，就直接注入呢？因为加载的顺序不同，很可能Bean_A依赖的Bean_B还没有加载好，也就无法从容器中获取。

所以，Spring将其分为了2个步骤：

  1. 加载所有的Bean配置成BeanDefinition到容器中，如果Bean有依赖关系，则使用占位符暂时代替。
  2. 然后，在调用getBean时，进行真正的依赖注入，即如果碰到了属性是ref的(占位符)，那么就从容器里获取这个Bean，然后注入到实例中——称之为依赖注入。可以看到，依赖注入实际上，只需要“低级容器”就可以实现了。

这就是IoC。

所以ApplicationContext refresh方法里面的操作不只是IoC，是高级容器的所有功能(包括IoC)，IoC的功能在低级容器里就可以实现。

总结

小结一下：IoC在Spring里，只需要低级容器就可以实现，共需要2个步骤：

  1. 加载配置文件，解析成BeanDefiniton放在Map里。
  2. 调用getBean的时候，从BeanDefinition所属的Map里，拿出Class对象进行实例化，同时，如果有依赖关系，将递归调用getBean方法——完成依赖注入。

至于高级容器 ApplicationContext，它包含了低级容器的功能，当他执行 refresh 模板方法的时候，将刷新整个容器的 Bean。同时其作为高级容器，包含了太多的功能。一句话，它不仅仅是 IoC。他支持不同信息源头，支持 BeanFactory 工具类，支持层级容器，支持访问文件资源，支持事件发布通知，支持接口回调等等。

可以预见，随着 Spring 的不断发展，高级容器的功能会越来越多。

诚然，了解 IoC 的过程，实际上为了了解 Spring 初始化时，各个接口的回调时机。例如 InitializingBean，BeanFactoryAware，ApplicationListener 等等接口。

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