Spring IOC（一）体系结构

Spring IOC（一）体系结构

Spring 系列目录(https://www.cnblogs.com/binarylei/p/10198698.html)

BeanFactory 是Spring IOC 容器的鼻祖，是 IOC 容器的基础接口，所有的容器都是从它这里继承实现而来，可见其地位。BeanFactory 提供了最基本的 IOC 容器的功能，即所有的容器至少需要实现的标准。

一、BeanFactory

public interface BeanFactory {

    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    // 1. getBean
    Object getBean(String name) throws BeansException;
    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException;
    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    // 2. @since 5.1
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> requiredType);
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(ResolvableType requiredType);

    // 3. containsBean
    boolean containsBean(String name);

    // 4. 单例、多例。 bean 的生命周期
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 5. 匹配 bean 的 Class 类型或泛型(ResolvableType)
    boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 6. 其它属性
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    String[] getAliases(String name);
}

这些接口定义勾画出了 IOC 容器的基本方法特性。BeanFactory 功能如下：

1. BeanFactory 是 Spring 容器的 Root Interface
2. BeanFactory 持有 BeanDefinition，每一个 bean 都有独有的名字。BeanFactory 可以返回单例或多例的对象，取决于 Bean 定义文件。
3. 可以通过 setters，constructors 进行依赖注入更好，其实这也是常用的方法。
4. BeanFactory 通过载入配置源文件(XML 文件)的方式，来配置 Bean。
5. BeanFactory 支持的 bean 生命周期的顺序。有以下接口：
   1. BeanNameAware#setBeanName
   2. BeanClassLoaderAware#setBeanClassLoader
   3. BeanFactoryAware#setBeanFactory
   4. ResourceLoaderAware#setResourceLoader
   5. ApplicationEventPublisherAware#setApplicationEventPublisher
   6. MessageSourceAware#setMessageSource
   7. ApplicationContextAware#setApplicationContext
   8. ServletContextAware#setServletContext
   9. BeanPostProcessors#postProcessBeforeInitialization
   10. InitializingBean#afterPropertiesSet
   11. a custom init-method definition
   12. BeanPostProcessors#postProcessAfterInitialization
   13. DisposableBean#destroy
   14. a custom destroy-method definition

BeanFactory 作为最顶层的一个接口类，它定义了 IOC 容器的基本功能规范，BeanFactory 有三个直接子类接口：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和 AutowireCapableBeanFactory，还有一个实现类 SimpleJndiBeanFactory。所以接下来依次分析三个子接口。

二、HierarchicalBeanFactory 可分层次 BeanFactory

从 HierarchicalBeanFactory 接口开始就有了父子工厂的概念。

public interface HierarchicalBeanFactory extends BeanFactory {
    // 1. 获取父工厂
    BeanFactory getParentBeanFactory();
    // 2. 在当前工厂(不向上查找父工厂)中获取指定的 bean
    boolean containsLocalBean(String name);
}

三、ListableBeanFactory 可枚举的 BeanFactory

从 ListableBeanFactory 接口开始可以枚举出本工厂生产的所有 bean 了。

public interface ListableBeanFactory extends BeanFactory {
    // 1. 查找 BeanDefinition
    boolean containsBeanDefinition(String beanName);
    int getBeanDefinitionCount();
    String[] getBeanDefinitionNames();

    // 2. 根据类型查找所有 bean 的名称，包括 FactoryBean
    //    includeNonSingletons=false 表示只取单例；
    //    allowEagerInit=true 表示立即加载，false 表示延迟加载。注意：FactoryBean 都是立刻加载的
    String[] getBeanNamesForType(Class<?> type);
    String[] getBeanNamesForType(Class<?> type, boolean includeNonSingletons,
        boolean allowEagerInit);

    // 3. 根据类型查找所有 bean，返回 <beanName, bean>
    <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type) throws BeansException;
    <T> Map<String, T> getBeansOfType(Class<T> type, boolean includeNonSingletons,
        boolean allowEagerInit) throws BeansException;

    // 4.1 根据类上的注解类型查找指定的 bean
    String[] getBeanNamesForAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationType);
    Map<String, Object> getBeansWithAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationType)
        throws BeansException;
    // 4.2 查找指定 bean 上的注解
    <A extends Annotation> A findAnnotationOnBean(String beanName,
        Class<A> annotationType) throws NoSuchBeanDefinitionException;
}

总结一下：

1. 从这个工厂接口开始，可以枚举列出工厂可以生产的所有实例。即可以只查找 beanName，也可以查找对应的对象实例。
2. 从这个工厂接口开始，BeanDefinition 登场了。
3. 注意如果是一个层次继承的工厂，则只会列出当前工厂的实例，而不会列出祖先层的实例。

四、AutowireCapableBeanFactory 可自动装配的 BeanFactory

从 AutowireCapableBeanFactory 接口开始可以自动装配 bean 了。

AutowireCapableBeanFactory 直接继承自 BeanFacotory，它扩展了自动装配的功能，根据类定义 BeanDefinition 装配 Bean、执行后置处理器等。值得注意的是，这个接口并没有被 ApplicationContext 继承，因为应用程序几乎不用用到这些接口，当然也可以通过 ApplicationContext#getAutowireCapableBeanFactory() 获得这个 BeanFactory 实例。

public interface AutowireCapableBeanFactory extends BeanFactory {

    // 1. 自动装配的模式，AUTOWIRE_AUTODETECT 已废弃
    int AUTOWIRE_NO = 0;
    int AUTOWIRE_BY_NAME = 1;
    int AUTOWIRE_BY_TYPE = 2;
    int AUTOWIRE_CONSTRUCTOR = 3;
    int AUTOWIRE_AUTODETECT = 4;

    //-------------------------------------------------------------------------
    // Typical methods for creating and populating external bean instances
    //-------------------------------------------------------------------------
    // 2. 默认的方式创建、自动装配、配置 bean
    <T> T createBean(Class<T> beanClass) throws BeansException;
    void autowireBean(Object existingBean) throws BeansException;
    Object configureBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;

    //-------------------------------------------------------------------------
    // Specialized methods for fine-grained control over the bean lifecycle
    //-------------------------------------------------------------------------
    // 3. 根据给定的策略，创建、自动装配、配置 bean
    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;

    // 4. bean 属性注入
    void applyBeanPropertyValues(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;

    // 5. bean 生命周期相关的初始化，如 BeanFactoryAware#setBeanFactory、InitializingBean#afterPropertiesSet
    Object initializeBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException;
    void destroyBean(Object existingBean);

    // 6. 后置处理器 BeanPostProcessors 执行
    Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
            throws BeansException;
    Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
            throws BeansException;

    // 7.
    <T> NamedBeanHolder<T> resolveNamedBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;

    // 8. 属性注入时根据类型查找依赖，支持 List<BeanA> list 集合类型注入
    Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String requestingBeanName)
            throws BeansException;
    Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName,
            Set<String> autowiredBeanNames, TypeConverter typeConverter) throws BeansException;
}

总结一下：

1. 首先几个属性，是装配策略：

   • AUTOWIRE_BY_NAME：把与 Bean 的属性具有相同的名字的其他 Bean 自动装配到这个属性上。举个例子就是：当有一个属性名字为 person 时，则自动装配策略选择 id 为 person 的 Bean 进行装配。
   • AUTOWIRE_BY_TYPE：把与 Bean 的属性具有相同的类型的其他 Bean 自动装配到这个属性。
   • AUTOWIRE_BY_CONSTRUCT：把与 bean 的构造器入参具有相同类型的其他 Bean 自动装配到 Bean 构造器的对应参数中。

2. 还有两类方法，实际上工作中很少直接用这几个接口

   • Typical methods for creating and populating external bean instances，该类是用来根据典型方法默认创建 Bean 和装配 Bean 的方法。
   • Specialized methods for fine-grained control over the bean lifecycle，该类是用来根据装配策略细化装配，具体控制 Bean 生命周期的方法。

实现类为 AbstractAutowireCapableBeanFactory。还有两个配置的接口 ConfigurableBeanFactory 和 ConfigurableListableBeanFactory 也需要关注一下。

五、ConfigurableBeanFactory 配置 BeanFactory

public interface ConfigurableBeanFactory extends HierarchicalBeanFactory, SingletonBeanRegistry {
    String SCOPE_SINGLETON = "singleton";
    String SCOPE_PROTOTYPE = "prototype";

    // 1. 父工厂
    void setParentBeanFactory(BeanFactory parentBeanFactory) throws IllegalStateException;

    // 2. ClassLoader
    void setBeanClassLoader(@Nullable ClassLoader beanClassLoader);
    ClassLoader getBeanClassLoader();

    void setTempClassLoader(@Nullable ClassLoader tempClassLoader);
    ClassLoader getTempClassLoader();

    // 3. 缓存
    void setCacheBeanMetadata(boolean cacheBeanMetadata);
    boolean isCacheBeanMetadata();

    // 4. Spring el 表达式解析器
    void setBeanExpressionResolver(@Nullable BeanExpressionResolver resolver);
    BeanExpressionResolver getBeanExpressionResolver();

    // 5.1 ConversionService  类型转换
    void setConversionService(@Nullable ConversionService conversionService);
    ConversionService getConversionService();

    // 5.2 PropertyEditor 类型转换
    void addPropertyEditorRegistrar(PropertyEditorRegistrar registrar);
    void registerCustomEditor(Class<?> requiredType, Class<? extends PropertyEditor> propertyEditorClass);
    void copyRegisteredEditorsTo(PropertyEditorRegistry registry);

    // 5.3 类型转换
    void setTypeConverter(TypeConverter typeConverter);
    TypeConverter getTypeConverter();

    // 6. ${key} 占位符解析
    void addEmbeddedValueResolver(StringValueResolver valueResolver);
    boolean hasEmbeddedValueResolver();
    String resolveEmbeddedValue(String value);

    // 7. 后置处理器
    void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor beanPostProcessor);
    int getBeanPostProcessorCount();

    // 8.
    void registerScope(String scopeName, Scope scope);
    String[] getRegisteredScopeNames();
    Scope getRegisteredScope(String scopeName);

    AccessControlContext getAccessControlContext();

    // 9. copy 配置
    void copyConfigurationFrom(ConfigurableBeanFactory otherFactory);

    // 10. bean 别名注册
    void registerAlias(String beanName, String alias) throws BeanDefinitionStoreException;
    void resolveAliases(StringValueResolver valueResolver);

    // 11. BeanDefinition
    BeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 12. FactoryBean
    boolean isFactoryBean(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 13. bean 创建状态
    void setCurrentlyInCreation(String beanName, boolean inCreation);
    boolean isCurrentlyInCreation(String beanName);

    // 14. 注册依赖
    void registerDependentBean(String beanName, String dependentBeanName);
    String[] getDependentBeans(String beanName);
    String[] getDependenciesForBean(String beanName);

    // 15. 销毁 bean
    void destroyBean(String beanName, Object beanInstance);
    void destroyScopedBean(String beanName);
    void destroySingletons();
}

实现类为 AbstractBeanFactory。

六、ConfigurableListableBeanFactory 集大成者

提供解析，修改 bean定义，并与初始化单例。

public interface ConfigurableListableBeanFactory
        extends ListableBeanFactory, AutowireCapableBeanFactory, ConfigurableBeanFactory {

    // 1. 忽略依赖检查，如 String/BeanFacory
    void ignoreDependencyType(Class<?> type);
    void ignoreDependencyInterface(Class<?> ifc);

    // 2. 注册依赖关系
    void registerResolvableDependency(Class<?> dependencyType, @Nullable Object autowiredValue);

    // 3. 依赖注入时查找是否是可以依赖的 bean
    boolean isAutowireCandidate(String beanName, DependencyDescriptor descriptor)
            throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 4. BeanDefinition 和 bean 遍历
    BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    Iterator<String> getBeanNamesIterator();

    // 5. 清除不能缓存的 BeanDefinition，当 configurationFrozen=true 时可以缓存
    void clearMetadataCache();
    // 5.2 configurationFrozen=true 时缓存 BeanDefinition 信息
    void freezeConfiguration();
    boolean isConfigurationFrozen();

    // 6. 实例化非懒加载的 bean
    void preInstantiateSingletons() throws BeansException;
}

实现类为 DefaultListableBeanFactory。

此外 Spring BeanFactory 的实现还有三个重要的实现类，功能如下：

• AbstractBeanFactory 实现了 BeanFactory、 HierarchicalBeanFactory、ConfigurableBeanFactory 三个接口，最重要的方法是实现了 getBean(beanName) 接口，这个方法的最重要的步骤-创建 bean 则委托给模板方法 createBean 完成。

• AbstractAutowireCapableBeanFactory 实现了 AutowireCapableBeanFactory 接口，也就是依赖注入。同时实现了 crcreateBean(beanName, mbd, args) 创建 bean 的三个重要过程：实例化(createBeanInstance)、依赖注入(populateBean)、初始化(initializeBean)。其中依赖注入又分为 autowireByName 和 autowireByType 二种，其中名称查找很简单，而类型查找就复杂了很多。Spring 将类型查找委托给了子类的 resolveDependency 完成。

• DefaultListableBeanFactory 实现了 ConfigurableListableBeanFactory、BeanDefinitionRegistry 两个接口，提供了 Bean 和 BeanDefinition 查找注册的功能。 这个类一个很重要的功能是实现了模板方法 resolveDependency，这样就可以根据类型查找依赖。

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