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IoC容器的高级特性的源码

1、介绍

通过前面4篇文章对Spring IoC容器的源码分析,我们已经基本上了解了Spring IoC容器对Bean定义资源的定位、读入和解析过程,同时也清楚了当用户通过get bean 方法向IoC容器获取被管理的Bean时,IoC容器对Bean进行的初始化和依赖注入过程,这些是Spring IoC容器的基本功能特性。Spring IoC容器还有一些高级特性,如使用lazy-init属性对Bean预初始化、FactoryBean产生或者修饰Bean对象的生成、IoC容器初始化Bean过程中使用BeanPostProcessor后置处理器对Bean声明周期事件管理和IoC容器的autowiring自动装配功能等。

2、Spring IoC容器的lazy-init属性实现预实例化:

通过前面我们对IoC容器的实现和工作原理分析,我们知道IoC容器的初始化过程就是对Bean定义资源的定位、载入和注册,此时容器对Bean的依赖注入并没有发生,依赖注入主要是在应用程序第一次向容器索取Bean时,通过getBean方法的调用完成。

当Bean定义资源的<Bean>元素中配置了lazy-init属性时,容器将会在初始化的时候对所配置的Bean进行预实例化,Bean的依赖注入在容器初始化的时候就已经完成。这样,当应用程序第一次向容器索取被管理的Bean时,就不用再初始化和对Bean进行依赖注入了,直接从容器中获取已经完成依赖注入的现成Bean,可以提高应用第一次向容器获取Bean的性能。

下面我们通过代码分析容器预实例化的实现过程:

(1).refresh()

先从IoC容器的初始会过程开始,通过前面文章分析,我们知道IoC容器读入已经定位的Bean定义资源是从refresh方法开始的,我们首先从AbstractApplicationContext类的refresh方法入手分析,源码如下:

在refresh方法中ConfigurableListableBeanFactorybeanFactory = obtainFreshBeanFactory();启动了Bean定义资源的载入、注册过程,而finishBeanFactoryInitialization方法是对注册后的Bean定义中的预实例化(lazy-init=false,Spring默认就是预实例化,即为true)的Bean进行处理的地方。

(2).finishBeanFactoryInitialization处理预实例化Bean:

当Bean定义资源被载入IoC容器之后,容器将Bean定义资源解析为容器内部的数据结构BeanDefinition注册到容器中,AbstractApplicationContext类中的finishBeanFactoryInitialization方法对配置了预实例化属性的Bean进行预初始化过程,源码如下:

ConfigurableListableBeanFactory是一个接口,其preInstantiateSingletons方法由其子类DefaultListableBeanFactory提供。

(3)、DefaultListableBeanFactory对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化:

通过对lazy-init处理源码的分析,我们可以看出,如果设置了lazy-init属性,则容器在完成Bean定义的注册之后,会通过getBean方法,触发对指定Bean的初始化和依赖注入过程,这样当应用第一次向容器索取所需的Bean时,容器不再需要对Bean进行初始化和依赖注入,直接从已经完成实例化和依赖注入的Bean中取一个线程的Bean,这样就提高了第一次获取Bean的性能。

3、FactoryBean的实现:

在Spring中,有两个很容易混淆的类:BeanFactory和FactoryBean。

BeanFactory:Bean工厂,是一个工厂(Factory),我们Spring IoC容器的最顶层接口就是这个BeanFactory,它的作用是管理Bean,即实例化、定位、配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。

FactoryBean:工厂Bean,是一个Bean,作用是产生其他bean实例。通常情况下,这种bean没有什么特别的要求,仅需要提供一个工厂方法,该方法用来返回其他bean实例。通常情况下,bean无须自己实现工厂模式,Spring容器担任工厂角色;但少数情况下,容器中的bean本身就是工厂,其作用是产生其它bean实例。

当用户使用容器本身时,可以使用 转义字符 ”&”来得到FactoryBean本身,以区别通过FactoryBean产生的实例对象和FactoryBean对象本身。在BeanFactory中通过如下代码定义了该转义字符:

StringFACTORY_BEAN_PREFIX = “&”;

如果myJndiObject是一个FactoryBean,则使用&myJndiObject得到的是myJndiObject对象,而不是myJndiObject产生出来的对象。

(1).FactoryBean的源码如下:

(2). AbstractBeanFactory的getBean方法调用FactoryBean:

在前面我们分析Spring Ioc容器实例化Bean并进行依赖注入过程的源码时,提到在getBean方法触发容器实例化Bean的时候会调用AbstractBeanFactory的doGetBean方法来进行实例化的过程,源码如下:

在上面获取给定Bean的实例对象的getObjectForBeanInstance方法中,会调用FactoryBeanRegistrySupport类的getObjectFromFactoryBean方法,该方法实现了Bean工厂生产Bean实例对象。

Dereference(解引用):一个在C/C++中应用比较多的术语,在C++中,”*”是解引用符号,而”&”是引用符号,解引用是指变量指向的是所引用对象的本身数据,而不是引用对象的内存地址。

(3)、AbstractBeanFactory生产Bean实例对象:

AbstractBeanFactory类中生产Bean实例对象的主要源码如下:

从上面的源码分析中,我们可以看出,BeanFactory接口调用其实现类的getObject方法来实现创建Bean实例对象的功能。

(4).工厂Bean的实现类getObject方法创建Bean实例对象:

FactoryBean的实现类有非常多,比如:Proxy、RMI、JNDI、ServletContextFactoryBean等等,FactoryBean接口为Spring容器提供了一个很好的封装机制,具体的getObject有不同的实现类根据不同的实现策略来具体提供,我们分析一个最简单的AnnotationTestFactoryBean的实现源码:

其他的Proxy,RMI,JNDI等等,都是根据相应的策略提供getObject的实现。这里不做一一分析,这已经不是Spring的核心功能,有需要的时候再去深入研究。

4.BeanPostProcessor后置处理器的实现:

BeanPostProcessor后置处理器是Spring IoC容器经常使用到的一个特性,这个Bean后置处理器是一个监听器,可以监听容器触发的Bean声明周期事件。后置处理器向容器注册以后,容器中管理的Bean就具备了接收IoC容器事件回调的能力。

BeanPostProcessor的使用非常简单,只需要提供一个实现接口BeanPostProcessor的实现类,然后在Bean的配置文件中设置即可。

(1).BeanPostProcessor的源码如下:

这两个回调的入口都是和容器管理的Bean的生命周期事件紧密相关,可以为用户提供在Spring IoC容器初始化Bean过程中自定义的处理操作。

(2).AbstractAutowireCapableBeanFactory类对容器生成的Bean添加后置处理器:

BeanPostProcessor后置处理器的调用发生在Spring IoC容器完成对Bean实例对象的创建和属性的依赖注入完成之后,在对Spring依赖注入的源码分析过程中我们知道,当应用程序第一次调用getBean方法(lazy-init预实例化除外)向Spring IoC容器索取指定Bean时触发Spring IoC容器创建Bean实例对象并进行依赖注入的过程,其中真正实现创建Bean对象并进行依赖注入的方法是AbstractAutowireCapableBeanFactory类的doCreateBean方法,主要源码如下:

从上面的代码中我们知道,为Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器的入口的是initializeBean方法。

(3).initializeBean方法为容器产生的Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器:

同样在AbstractAutowireCapableBeanFactory类中,initializeBean方法实现为容器创建的Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器,源码如下:

BeanPostProcessor是一个接口,其初始化前的操作方法和初始化后的操作方法均委托其实现子类来实现,在Spring中,BeanPostProcessor的实现子类非常的多,分别完成不同的操作,如: AOP 面向切面编程的注册通知适配器、Bean对象的数据校验、Bean继承属性/方法的合并等等,我们以最简单的AOP切面织入来简单了解其主要的功能。

(4).AdvisorAdapterRegistrationManager在Bean对象初始化后注册通知适配器:

AdvisorAdapterRegistrationManager是BeanPostProcessor的一个实现类,其主要的作用为容器中管理的Bean注册一个面向切面编程的通知适配器,以便在Spring容器为所管理的Bean进行面向切面编程时提供方便,其源码如下:

其他的BeanPostProcessor接口实现类的也类似,都是对Bean对象使用到的一些特性进行处理,或者向IoC容器中注册,为创建的Bean实例对象做一些自定义的功能增加,这些操作是容器初始化Bean时自动触发的,不需要认为的干预。

5.Spring IoC容器autowiring实现原理:

Spring IoC容器提供了两种管理Bean依赖关系的方式:

a. 显式管理:通过BeanDefinition的属性值和构造方法实现Bean依赖关系管理。

b. autowiring:Spring IoC容器的依赖自动装配功能,不需要对Bean属性的依赖关系做显式的声明,只需要在配置好autowiring属性,IoC容器会自动使用反射查找属性的类型和名称,然后基于属性的类型或者名称来自动匹配容器中管理的Bean,从而自动地完成依赖注入。

通过对autowiring自动装配特性的理解,我们知道容器对Bean的自动装配发生在容器对Bean依赖注入的过程中。在前面对Spring IoC容器的依赖注入过程源码分析中,我们已经知道了容器对Bean实例对象的属性注入的处理发生在AbstractAutoWireCapableBeanFactory类中的populateBean方法中,我们通过程序流程分析autowiring的实现原理:

(1). AbstractAutoWireCapableBeanFactory对Bean实例进行属性依赖注入:

应用第一次通过getBean方法(配置了lazy-init预实例化属性的除外)向IoC容器索取Bean时,容器创建Bean实例对象,并且对Bean实例对象进行属性依赖注入,AbstractAutoWireCapableBeanFactory的populateBean方法就是实现Bean属性依赖注入的功能,其主要源码如下:

(2).Spring IoC容器根据Bean名称或者类型进行autowiring自动依赖注入:

通过上面的源码分析,我们可以看出来通过属性名进行自动依赖注入的相对比通过属性类型进行自动依赖注入要稍微简单一些,但是真正实现属性注入的是DefaultSingletonBeanRegistry类的registerDependentBean方法。

(3).DefaultSingletonBeanRegistry的registerDependentBean方法对属性注入:

通过对autowiring的源码分析,我们可以看出,autowiring的实现过程:

a. 对Bean的属性迭代调用getBean方法,完成依赖Bean的初始化和依赖注入。

b. 将依赖Bean的属性引用设置到被依赖的Bean属性上。

c. 将依赖Bean的名称和被依赖Bean的名称存储在IoC容器的集合中。

Spring IoC容器的autowiring属性自动依赖注入是一个很方便的特性,可以简化开发时的配置,但是凡是都有两面性,自动属性依赖注入也有不足,首先,Bean的依赖关系在配置文件中无法很清楚地看出来,对于维护造成一定困难。其次,由于自动依赖注入是Spring容器自动执行的,容器是不会智能判断的,如果配置不当,将会带来无法预料的后果,所以自动依赖注入特性在使用时还是综合考虑。

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