[Spring系列]-IoC源码分析与手动实现-1

最新推荐文章于 2025-01-02 14:39:27 发布

Java面试教程

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文章标签： spring java 数据库

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2401_89221704/article/details/144807423

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引言

文章针对spring3.x的实现，主要分析xml配置形式下ioc容器相关的内容。同时也会结合我自己的项目minispring做相关的源码/伪代码展示和说明，以辅助理解。

原始ioc

ioc概念

使用spring开发时会经常听到两个术语：ioc容器，bean对象。bean对象就是java中的业务对象，常见的就如xxxservice，xxxcomponent，在java开发中，想要使用这些类，我们需要通过手动new一个该类的实例，再使用这个实例进行具体的操作，如执行业务等等。

对bean的定义，bean一般是无状态的，因此没有并发问题，后面会补充

ioc容器存在的意义：框架代替我们去管理上面说的这些实例，我们不需要去考虑这些实例的生命周期，构建，属性注入等等。ioc本身的含义即：控制反转，让spring框架去控制我们的实例。没有ioc的情况下，构建并使用一个servicebean过程如下：

java

代码解读

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Aservice a = new AserviceImpl(); //如果a里有b的引用 Bservice b = new BserviceImpl(); a.setB(b);

简单的引用关系还好，如果引用关系复杂需要我们去手动管理，非常不便。且这个bean生成的时机也需要coder自己把握，总不能每次用都去new一个，coder可能需要自己实现一个repository去在服务启动的某个时机注册这些实例。

有了ioc的情况下，我们构建并使用一个bean的过程如下：

xml

代码解读

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xml配置 <bean id="aservice" class="com.test.service.Aservice" init-method="init"> <property type="com.test.service.BService" name="bservice" ref="bservice"/> </bean> Aserivce aservice = applicationContext.getBean("aservice");

这样，只需要在xml配置好我们的bean以及其依赖关系，后续使用的时候就可以从spring上下文中的ioc容器获取这个bean。后续会对xml配置的方式进行优化，如包扫描以及引入注解自动扫描依赖等等。获取bean的方式也不是每次都需要手动从ioc中拿取，一般来说在服务启动时，bean们已经被放到该放的位置，只要做到刚刚说的自动扫描依赖，就可以即拿即用。也就是常见的Autowired处理。

ioc容器的存在，让spring框架集中管理实例，方便维护，构建简单，降低耦合度。同时基于此概念可以进行更多有意思的操作。如懒加载等等。

ioc实现

ioc实现的原理就是：jdk提供的反射机制以及工厂模式。

以xml形式引入，首先展示下xml的配置方式

xml

代码解读

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xml配置只是一个形式，理论上来说随便怎么配都行，只要你的applicationcontext解析方案和配置的方式一样。回到xml配置，可以通过saxreader等工具对xml进行解析，并将其映射到内存中的BeanDefinition（bean定义）中，扫描完xml就得到了一个beanDefinitionList。每个BeanDefinition通过反射创建出一个实例，存入beanRepository，与其名称一一对应就是singleton-bean。这就是ioc创建bean的大致流程，实际的创建不会像上面说的这么简单，需要考虑到其他bean的注册等等因素。

组件

BeanDefinition,内含dependsOn，id，className，beanClass，propertyValues，constructorArgumentValues等

BeanFactory 提供getBean(String name)能力，提供beanDefinitionList的存储能力。

SingletonbeanRegistry 实现BeanFactory以及BeanRegistry

ClassPathXmlApplicationContext 提供对这些组件的组合，流程的运行。

xml处理流程

bean存储

实现了BeanRegistry，提供了bean的存储能力，实际上就是有几个容器，展示一下

java

代码解读

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protected List<String> beanNames=new ArrayList<>(); protected Map<String, Object> singletonObjects =new ConcurrentHashMap<>(256); protected Map<String,Set<String>> dependentBeanMap = new ConcurrentHashMap<>(64); protected Map<String,Set<String>> dependenciesForBeanMap = new ConcurrentHashMap<>(64);

beanFactory在后续getBean时会有registryBean的操作，往beanRegistry里的容器放我们的bean。

refresh

直接贴代码加注释，核心是onRefresh方法，真正开始进行bean的实例化，其余的几个方法会提前实例化一些工具bean，例如beanpostprocessor系的实现。onRefresh会进入beanFactory的refresh方法，即对beanDefinitions进行遍历，同时getBean()

java

代码解读

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public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { //bean factory处理器 postProcessBeanFactory(getBeanFactory()); //注册bean处理器,有初始化前和初始化后两个节点插入 registerBeanPostProcessors(getBeanFactory()); //初始化事件发布者 initApplicationEventPublisher(); //开始refresh onRefresh(); //注册listener registerListeners(); //bean处理完后通知listener finishRefresh(); }

getBean

真正实例化bean的方法，autowired、循环依赖处理、aop都与此方法有关联，简单展示一下核心流程。

java

代码解读

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//获取bd BeanDefinition bd = beanDefinitionMap.get(beanName); //创建实例，涉及到createBean和doCreateBean singleton = createBean(bd); //注册一下，主要是在map里记录beanname与beanobject的关系 this.registerBean(beanName, singleton); //bean前置处理器，后续会用到 singleton = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(singleton, beanName); //init invokeInitMethod(bd, singleton); //后置处理器 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(singleton, beanName);

createBean&doCreateBean

java

代码解读

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Object obj = doCreateBean(bd); earlySingletonObjects.put(bd.getId(), obj); clz = Class.forName(bd.getClassName()); //将属性值注入到bean的初始object中,实际调用handlerProperties方法 populateBean(bd, clz, obj); doCreateBean() Class<?>[] paramTypes = new Class<?>[argumentValues.getArgumentCount()]; Object[] paramValues = new Object[argumentValues.getArgumentCount()]; con = clz.getConstructor(paramTypes); obj = con.newInstance(paramValues); return obj;

至此，便得到了一个singleton，完成了ioc容器的初始化。中间涉及到autowired的实现，循环依赖的处理后面会继续讲，aop这边简单带过

aop

java

代码解读

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//此处会把我们的singleton从beanpostprocessor里走一圈，aop可能会对其做一层factorybean的封装，让其有代理能力 singleton = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(singleton, beanName); //此处会进入aop的获取代理bean方法，得到的结果就是被封装上切面的代理bean。 if (singleton instanceof FactoryBean) return this.getObjectForBeanInstance(singleton, beanName);

ioc增强

ioc增强是在其存储，管理bean的基础上，添加一些便于开发者的特性，简单列举几点我的项目中实现的：

bean之间互相引用（简单来说就是aservice里autowired了bservice）
beanPostProcessor（autowired机制，以及后续的mvc和aop都会利用到）
解决循环依赖问题

在实现这些特性的同时，spring构建了一套结构完善的，抽象的Factory体系。

autowired

autowired注解是实际使用spring中用到最多的一个功能，autowired的使用场景就是我们在一个component中去autowried另一个component，这样服务启动之后，service之间能够正常互相调用。

之前不了解spring原理时有个误区，autowired就是为了spring去做ioc而创造的注解，实际上不是。autowired主要目的跟字面意思差不多，去自动的为某个bean注入另一个bean，避免我们在xml中进行繁琐的配置。

理解autowired需要重点关注的几个点：

autowired的介入时机
autowired具体处理的方式

autowired的介入时机是在createBean之后，此时singleton里已经有了基本的属性值等，这时我们会进入applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization的流程，里面会遍历到AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 这个processor，这个就是autowired介入的时机，同时里面也包含autowired的处理流程。

autowired处理原理很简单，就是通过反射拉取这个obj的所有field，判断是否有autowired注解，有的话就对其进行getbean，然后注入属性。注意这里的getBean会导致我们递归的寻找引用的其他bean。也是后面循环依赖发生的原因。下面贴一点代码

java

代码解读

复制代码

public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { Object result = bean; Class<?> clazz = bean.getClass(); Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); if(fields!=null){ for(Field field : fields){ //判断是否被autowired注解修饰的类属性 boolean isAutowired = field.isAnnotationPresent(Autowired.class); if(isAutowired){ String fieldName = field.getName(); //出发其他bean的获取 Object autowiredObj = this.getBeanFactory().getBean(fieldName); field.setAccessible(true); field.set(bean, autowiredObj); } } } return result; }