spring源码深度解析— IOC 之 容器的基本实现

概述

上一篇我们搭建完Spring源码阅读环境，spring源码深度解析—Spring的整体架构和环境搭建 这篇我们开始真正的阅读Spring的源码，分析spring的源码之前我们先来简单回顾下spring核心功能的简单使用

容器的基本用法

bean是spring最核心的东西，spring就像是一个大水桶，而bean就是水桶中的水，水桶脱离了水也就没有什么用处了，我们简单看下bean的定义，代码如下：

package com.chenhao.spring;

/**
 * @author: ChenHao
 * @Description:
 * @Date: Created in 10:35 2019/6/19
 * @Modified by:
 */
public class MyTestBean {
    private String name = "ChenHao";
public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

源码很简单，bean没有特别之处，spring的的目的就是让我们的bean成为一个纯粹的的POJO，这就是spring追求的，接下来就是在配置文件中定义这个bean，配置文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="myTestBean" class="com.chenhao.spring.MyTestBean"/>

</beans>

在上面的配置中我们可以看到bean的声明方式，在spring中的bean定义有N种属性，但是我们只要像上面这样简单的声明就可以使用了。 
具体测试代码如下：

import com.chenhao.spring.MyTestBean;
import org.junit.Test;
import org.springframework.beans.factory.BeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanFactory;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;

/**
 * @author: ChenHao
 * @Description:
 * @Date: Created in 10:36 2019/6/19
 * @Modified by:
 */
public class AppTest {
    @Test
    public void MyTestBeanTest() {
        BeanFactory bf = new XmlBeanFactory( new ClassPathResource("spring-config.xml"));
        MyTestBean myTestBean = (MyTestBean) bf.getBean("myTestBean");
        System.out.println(myTestBean.getName());
    }
}

运行上述测试代码就可以看到输出结果如下图：

其实直接使用BeanFactory作为容器对于Spring的使用并不多见，因为企业级应用项目中大多会使用的是ApplicationContext（后面我们会讲两者的区别，这里只是测试）

功能分析

接下来我们分析2中代码完成的功能；
- 读取配置文件spring-config.xml。
- 根据spring-config.xml中的配置找到对应的类的配置，并实例化。
- 调用实例化后的实例
下图是一个最简单spring功能架构，如果想完成我们预想的功能，至少需要3个类：

ConfigReader ：用于读取及验证自己直文件 我们妥用配直文件里面的东西，当然首先 要做的就是读取，然后放直在内存中.

ReflectionUtil ：用于根据配置文件中的自己直进行反射实例化,比如在上例中 spring-config.xml 出现的<bean id="myTestBean" class="com.chenhao.spring.MyTestBean"/>，我们就可以根据 com.chenhao.spring.MyTestBean 进行实例化。

App ：用于完成整个逻辑的串联。

工程搭建

spring的源码中用于实现上面功能的是spring-bean这个工程，所以我们接下来看这个工程，当然spring-core是必须的。

beans包的层级结构

阅读源码最好的方式是跟着示例操作一遍，我们先看看beans工程的源码结构，如下图所示：

- src/main/java 用于展现Spring的主要逻辑 
- src/main/resources 用于存放系统的配置文件 
- src/test/java 用于对主要逻辑进行单元测试 
- src/test/resources 用于存放测试用的配置文件

核心类介绍

接下来我们先了解下spring-bean最核心的两个类：DefaultListableBeanFactory和XmlBeanDefinitionReader

DefaultListableBeanFactory

XmlBeanFactory继承自DefaultListableBeanFactory，而DefaultListableBeanFactory是整个bean加载的核心部分，是Spring注册及加载bean的默认实现，而对于XmlBeanFactory与DefaultListableBeanFactory不同的地方其实是在XmlBeanFactory中使用了自定义的XML读取器XmlBeanDefinitionReader，实现了个性化的BeanDefinitionReader读取，DefaultListableBeanFactory继承了AbstractAutowireCapableBeanFactory并实现了ConfigurableListableBeanFactory以及BeanDefinitionRegistry接口。以下是ConfigurableListableBeanFactory的层次结构图以下相关类图

上面类图中各个类及接口的作用如下：
- AliasRegistry：定义对alias的简单增删改等操作
- SimpleAliasRegistry：主要使用map作为alias的缓存，并对接口AliasRegistry进行实现
- SingletonBeanRegistry：定义对单例的注册及获取
- BeanFactory：定义获取bean及bean的各种属性
- DefaultSingletonBeanRegistry：默认对接口SingletonBeanRegistry各函数的实现
- HierarchicalBeanFactory：继承BeanFactory，也就是在BeanFactory定义的功能的基础上增加了对parentFactory的支持
- BeanDefinitionRegistry：定义对BeanDefinition的各种增删改操作
- FactoryBeanRegistrySupport：在DefaultSingletonBeanRegistry基础上增加了对FactoryBean的特殊处理功能
- ConfigurableBeanFactory：提供配置Factory的各种方法
- ListableBeanFactory：根据各种条件获取bean的配置清单
- AbstractBeanFactory：综合FactoryBeanRegistrySupport和ConfigurationBeanFactory的功能
- AutowireCapableBeanFactory：提供创建bean、自动注入、初始化以及应用bean的后处理器
- AbstractAutowireCapableBeanFactory：综合AbstractBeanFactory并对接口AutowireCapableBeanFactory进行实现
- ConfigurableListableBeanFactory：BeanFactory配置清单，指定忽略类型及接口等
- DefaultListableBeanFactory：综合上面所有功能，主要是对Bean注册后的处理
XmlBeanFactory对DefaultListableBeanFactory类进行了扩展，主要用于从XML文档中读取BeanDefinition，对于注册及获取Bean都是使用从父类DefaultListableBeanFactory继承的方法去实现，而唯独与父类不同的个性化实现就是增加了XmlBeanDefinitionReader类型的reader属性。在XmlBeanFactory中主要使用reader属性对资源文件进行读取和注册

XmlBeanDefinitionReader

XML配置文件的读取是Spring中重要的功能，因为Spring的大部分功能都是以配置作为切入点的，可以从XmlBeanDefinitionReader中梳理一下资源文件读取、解析及注册的大致脉络，首先看看各个类的功能

ResourceLoader：定义资源加载器，主要应用于根据给定的资源文件地址返回对应的Resource
BeanDefinitionReader：主要定义资源文件读取并转换为BeanDefinition的各个功能
EnvironmentCapable：定义获取Environment方法
DocumentLoader：定义从资源文件加载到转换为Document的功能
AbstractBeanDefinitionReader：对EnvironmentCapable、BeanDefinitionReader类定义的功能进行实现
BeanDefinitionDocumentReader：定义读取Document并注册BeanDefinition功能
BeanDefinitionParserDelegate：定义解析Element的各种方法
整个XML配置文件读取的大致流程，在XmlBeanDefinitionReader中主要包含以下几步处理

（1）通过继承自AbstractBeanDefinitionReader中的方法，来使用ResourceLoader将资源文件路径转换为对应的Resource文件
（2）通过DocumentLoader对Resource文件进行转换，将Resource文件转换为Document文件
（3）通过实现接口BeanDefinitionDocumentReader的DefaultBeanDefinitionDocumentReader类对Document进行解析，并使用BeanDefinitionParserDelegate对Element进行解析

容器的基础XmlBeanFactory

通过上面的内容我们对spring的容器已经有了大致的了解，接下来我们详细探索每个步骤的详细实现，接下来要分析的功能都是基于如下代码：

BeanFactory bf = new XmlBeanFactory( new ClassPathResource("spring-config.xml"));

首先调用ClassPathResource的构造函数来构造Resource资源文件的实例对象，这样后续的资源处理就可以用Resource提供的各种服务来操作了。有了Resource后就可以对BeanFactory进行初始化操作，那配置文件是如何封装的呢？

配置文件的封装

Spring的配置文件读取是通过ClassPathResource进行封装的，Spring对其内部使用到的资源实现了自己的抽象结构：Resource接口来封装底层资源，如下源码：

public interface InputStreamSource {
    InputStream getInputStream() throws IOException;
}
public interface Resource extends InputStreamSource {
    boolean exists();
    default boolean isReadable() {
        return true;
    }
    default boolean isOpen() {
        return false;
    }
    default boolean isFile() {
        return false;
    }
    URL getURL() throws IOException;
    URI getURI() throws IOException;
    File getFile() throws IOException;
    default ReadableByteChannel readableChannel() throws IOException {
        return Channels.newChannel(getInputStream());
    }
    long contentLength() throws IOException;
    long lastModified() throws IOException;
    Resource createRelative(String relativePath) throws IOException;
    String getFilename();
    String getDescription();
}

InputStreamSource封装任何能返回InputStream的类，比如File、Classpath下的资源和Byte Array等， 它只有一个方法定义：getInputStream()，该方法返回一个新的InputStream对象 。

Resource接口抽象了所有Spring内部使用到的底层资源：File、URL、Classpath等。首先，它定义了3个判断当前资源状态的方法：存在性(exists)、可读性(isReadable)、是否处于打开状态(isOpen)。另外，Resource接口还提供了不同资源到URL、URI、File类型的转换，以及获取lastModified属性、文件名(不带路径信息的文件名，getFilename())的方法，为了便于操作，Resource还提供了基于当前资源创建一个相对资源的方法：createRelative()，还提供了getDescription()方法用于在错误处理中的打印信息。
对不同来源的资源文件都有相应的Resource实现：文件(FileSystemResource)、Classpath资源(ClassPathResource)、URL资源(UrlResource)、InputStream资源(InputStreamResource)、Byte数组(ByteArrayResource)等，相关类图如下所示：

在日常开发中我们可以直接使用spring提供的类来加载资源文件，比如在希望加载资源文件时可以使用下面的代码：

Resource resource = new ClassPathResource("spring-config.xml");
InputStream is = resource.getInputStream();

有了 Resource 接口便可以对所有资源文件进行统一处理 至于实现，其实是非常简单的，以 getlnputStream 为例，ClassPathResource 中的实现方式便是通 class 或者 classLoader 提供的底层方法进行调用，而对于 FileSystemResource 其实更简单，直接使用 FileInputStream 对文件进行实例化。

ClassPathResource.java

InputStream is;
if (this.clazz != null) {
    is = this.clazz.getResourceAsStream(this.path);
}
else if (this.classLoader != null) {
    is = this.classLoader.getResourceAsStream(this.path);
}
else {
    is = ClassLoader.getSystemResourceAsStream(this.path);
}

FileSystemResource.java

public InputStream getinputStream () throws IOException {
    return new FilelnputStream(this file) ;
}

当通过Resource相关类完成了对配置文件进行封装后，配置文件的读取工作就全权交给XmlBeanDefinitionReader来处理了。
接下来就进入到XmlBeanFactory的初始化过程了，XmlBeanFactory的初始化有若干办法，Spring提供了很多的构造函数，在这里分析的是使用Resource实例作为构造函数参数的办法，代码如下：

XmlBeanFactory.java

public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
    this(resource, null);
}
public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
    super(parentBeanFactory);
    this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
}

上面函数中的代码this.reader.loadBeanDefinitions(resource)才是资源加载的真正实现，但是在XmlBeanDefinitionReader加载数据前还有一个调用父类构造函数初始化的过程：super(parentBeanFactory)，我们按照代码层级进行跟踪，首先跟踪到如下父类代码：

public DefaultListableBeanFactory(@Nullable BeanFactory parentBeanFactory) {
    super(parentBeanFactory);
}

然后继续跟踪，跟踪代码到父类AbstractAutowireCapableBeanFactory的构造函数中：

public AbstractAutowireCapableBeanFactory(@Nullable BeanFactory parentBeanFactory) {
    this();
    setParentBeanFactory(parentBeanFactory);
}
public AbstractAutowireCapableBeanFactory() {
    super();
    ignoreDependencyInterface(BeanNameAware.class);
    ignoreDependencyInterface(BeanFactoryAware.class);
    ignoreDependencyInterface(BeanClassLoaderAware.class);
}

这里有必要提及 ignoreDependencylnterface方法,ignoreDependencylnterface  的主要功能是 忽略给定接口的向动装配功能，那么，这样做的目的是什么呢？会产生什么样的效果呢？

举例来说，当 A 中有属性 B ，那么当 Spring 在获取 A的 Bean 的时候如果其属性 B 还没有 初始化，那么 Spring 会自动初始化 B，这也是 Spring 提供的一个重要特性 。但是，某些情况 下， B不会被初始化，其中的一种情况就是B 实现了 BeanNameAware 接口 。Spring 中是这样介绍的：自动装配时忽略给定的依赖接口，典型应用是边过其他方式解析 Application 上下文注册依赖，类似于 BeanFactor 通过 BeanFactoryAware 进行注入或者 ApplicationContext 通过 ApplicationContextAware 进行注入。

调用ignoreDependencyInterface方法后，被忽略的接口会存储在BeanFactory的名为ignoredDependencyInterfaces的Set集合中：

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
        implements AutowireCapableBeanFactory {

    private final Set<Class<?>> ignoredDependencyInterfaces = new HashSet<>();

    public void ignoreDependencyInterface(Class<?> ifc) {
        this.ignoredDependencyInterfaces.add(ifc);
    }
...
}

ignoredDependencyInterfaces集合在同类中被使用仅在一处——isExcludedFromDependencyCheck方法中：

protected boolean isExcludedFromDependencyCheck(PropertyDescriptor pd) {
    return (AutowireUtils.isExcludedFromDependencyCheck(pd) || this.ignoredDependencyTypes.contains(pd.getPropertyType()) || AutowireUtils.isSetterDefinedInInterface(pd, this.ignoredDependencyInterfaces));
}

而ignoredDependencyInterface的真正作用还得看AutowireUtils类的isSetterDefinedInInterface方法。

public static boolean isSetterDefinedInInterface(PropertyDescriptor pd, Set<Class<?>> interfaces) {
    //获取bean中某个属性对象在bean类中的setter方法
    Method setter = pd.getWriteMethod();
    if (setter != null) {
        // 获取bean的类型
        Class<?> targetClass = setter.getDeclaringClass();
        for (Class<?> ifc : interfaces) {
            if (ifc.isAssignableFrom(targetClass) && // bean类型是否接口的实现类
                ClassUtils.hasMethod(ifc, setter.getName(), setter.getParameterTypes())) { // 接口是否有入参和bean类型完全相同的setter方法
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

ignoredDependencyInterface方法并不是让我们在自动装配时直接忽略实现了该接口的依赖。这个方法的真正意思是忽略该接口的实现类中和接口setter方法入参类型相同的依赖。
举个例子。首先定义一个要被忽略的接口。

public interface IgnoreInterface {

    void setList(List<String> list);

    void setSet(Set<String> set);
}

然后需要实现该接口，在实现类中注意要有setter方法入参相同类型的域对象，在例子中就是List<String>和Set<String>。

public class IgnoreInterfaceImpl implements IgnoreInterface {

    private List<String> list;
    private Set<String> set;

    @Override
    public void setList(List<String> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public void setSet(Set<String> set) {
        this.set = set;
    }

    public List<String> getList() {
        return list;
    }

    public Set<String> getSet() {
        return set;
    }
}

定义xml配置文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"
default-autowire="byType">

    <bean id="list" class="java.util.ArrayList">
        <constructor-arg>
            <list>
                <value>foo</value>
                <value>bar</value>
            </list>
        </constructor-arg>
    </bean>

    <bean id="set" class="java.util.HashSet">
        <constructor-arg>
            <list>
                <value>foo</value>
                <value>bar</value>
            </list>
        </constructor-arg>
    </bean>

    <bean id="ii" class="com.chenhao.ignoreDependency.IgnoreInterfaceImpl"/>
    <bean class="com.chenhao.autowire.IgnoreAutowiringProcessor"/>
</beans>

最后调用ignoreDependencyInterface:

beanFactory.ignoreDependencyInterface(IgnoreInterface.class);

运行结果：
null
null
而如果不调用ignoreDependencyInterface，则是：
[foo, bar]
[bar, foo]

我们最初理解是在自动装配时忽略该接口的实现，实际上是在自动装配时忽略该接口实现类中和setter方法入参相同的类型，也就是忽略该接口实现类中存在依赖外部的bean属性注入。

典型应用就是BeanFactoryAware和ApplicationContextAware接口。
首先看该两个接口的源码：

public interface BeanFactoryAware extends Aware {
    void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException;
}

public interface ApplicationContextAware extends Aware {
    void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException;
}

在Spring源码中在不同的地方忽略了该两个接口：

beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
ignoreDependencyInterface(BeanFactoryAware.class);

使得我们的BeanFactoryAware接口实现类在自动装配时不能被注入BeanFactory对象的依赖：

public class MyBeanFactoryAware implements BeanFactoryAware {
    private BeanFactory beanFactory; // 自动装配时忽略注入

    @Override
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        this.beanFactory = beanFactory;
    }

    public BeanFactory getBeanFactory() {
        return beanFactory;
    }
}

ApplicationContextAware接口实现类中的ApplicationContext对象的依赖同理：

public class MyApplicationContextAware implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext; // 自动装配时被忽略注入

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    public ApplicationContext getApplicationContext() {
        return applicationContext;
    }
}

这样的做法使得ApplicationContextAware和BeanFactoryAware中的ApplicationContext或BeanFactory依赖在自动装配时被忽略，而统一由框架设置依赖，如ApplicationContextAware接口的设置会在ApplicationContextAwareProcessor类中完成：

private void invokeAwareInterfaces(Object bean) {
    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);
        }
    }
}

通过这种方式保证了ApplicationContextAware和BeanFactoryAware中的容器保证是生成该bean的容器。

bean加载

在之前XmlBeanFactory构造函数中调用了XmlBeanDefinitionReader类型的reader属性提供的方法this.reader.loadBeanDefinitions(resource)，而这句代码则是整个资源加载的切入点，这个方法的时序图如下：

我们来梳理下上述时序图的处理过程：
（1）封装资源文件。当进入XmlBeanDefinitionReader后首先对参数Resource使用EncodedResource类进行封装
（2）获取输入流。从Resource中获取对应的InputStream并构造InputSource
（3）通过构造的InputSource实例和Resource实例继续调用函数doLoadBeanDefinitions，loadBeanDefinitions函数具体的实现过程：

public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
    Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Loading XML bean definitions from " + encodedResource);
    }

    Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
    if (currentResources == null) {
        currentResources = new HashSet<>(4);
        this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);
    }
    if (!currentResources.add(encodedResource)) {
        throw new BeanDefinitionStoreException(
                "Detected cyclic loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");
    }
    try {
        InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
        try {
            InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
            if (encodedResource.getEncoding() != null) {
                inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
            }
            return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
        }
        finally {
            inputStream.close();
        }
    }
    ...
}

EncodedResource的作用是对资源文件的编码进行处理的，其中的主要逻辑体现在getReader()方法中，当设置了编码属性的时候Spring会使用相应的编码作为输入流的编码，在构造好了encodeResource对象后，再次转入了可复用方法loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource))，这个方法内部才是真正的数据准备阶段，代码如下：

protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
        throws BeanDefinitionStoreException {
    try {
        // 获取 Document 实例
        Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
        // 根据 Document 实例****注册 Bean信息
        return registerBeanDefinitions(doc, resource);
    }
    ...
}

核心部分就是 try 块的两行代码。

1. 调用 doLoadDocument() 方法，根据 xml 文件获取 Document 实例。
2. 根据获取的 Document 实例注册 Bean 信息

其实在doLoadDocument()方法内部还获取了 xml 文件的验证模式。如下:

protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
    return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
            getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
}

调用 getValidationModeForResource() 获取指定资源（xml）的验证模式。所以 doLoadBeanDefinitions()主要就是做了三件事情。

1. 调用 getValidationModeForResource() 获取 xml 文件的验证模式
2. 调用 loadDocument() 根据 xml 文件获取相应的 Document 实例。
3. 调用 registerBeanDefinitions() 注册 Bean 实例。

获取XML的验证模式

DTD和XSD区别

DTD(Document Type Definition)即文档类型定义，是一种XML约束模式语言，是XML文件的验证机制，属于XML文件组成的一部分。DTD是一种保证XML文档格式正确的有效方法，可以通过比较XML文档和DTD文件来看文档是否符合规范，元素和标签使用是否正确。一个DTD文档包含：元素的定义规则，元素间关系的定义规则，元素可使用的属性，可使用的实体或符合规则。
使用DTD验证模式的时候需要在XML文件的头部声明，以下是在Spring中使用DTD声明方式的代码：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//Spring//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.Springframework.org/dtd/Spring-beans-2.0.dtd">

XML Schema语言就是XSD(XML Schemas Definition)。XML Schema描述了XML文档的结构，可以用一个指定的XML Schema来验证某个XML文档，以检查该XML文档是否符合其要求，文档设计者可以通过XML Schema指定一个XML文档所允许的结构和内容，并可据此检查一个XML文档是否是有效的。

在使用XML Schema文档对XML实例文档进行检验，除了要声明名称空间外(xmlns=http://www.Springframework.org/schema/beans)，还必须指定该名称空间所对应的XML Schema文档的存储位置，通过schemaLocation属性来指定名称空间所对应的XML Schema文档的存储位置，它包含两个部分，一部分是名称空间的URI，另一部分就该名称空间所标识的XML Schema文件位置或URL地址(xsi:schemaLocation=”http://www.Springframework.org/schema/beans http://www.Springframework.org/schema/beans/Spring-beans.xsd“)，代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="myTestBean" class="com.chenhao.spring.MyTestBean"/>

</beans>

验证模式的读取

在spring中，是通过getValidationModeForResource方法来获取对应资源的验证模式，其源码如下：

protected int getValidationModeForResource(Resource resource) {
    int validationModeToUse = getValidationMode();
    if (validationModeToUse != VALIDATION_AUTO) {
        return validationModeToUse;
    }
    int detectedMode = detectValidationMode(resource);
    if (detectedMode != VALIDATION_AUTO) {
        return detectedMode;
    }
    // Hmm, we didn't get a clear indication... Let's assume XSD,
    // since apparently no DTD declaration has been found up until
    // detection stopped (before finding the document's root tag).
    return VALIDATION_XSD;
}

方法的实现还是很简单的，如果设定了验证模式则使用设定的验证模式（可以通过使用XmlBeanDefinitionReader中的setValidationMode方法进行设定），否则使用自动检测的方式。而自动检测验证模式的功能是在函数detectValidationMode方法中，而在此方法中又将自动检测验证模式的工作委托给了专门处理类XmlValidationModeDetector的validationModeDetector方法，具体代码如下：

public int detectValidationMode(InputStream inputStream) throws IOException {
    // Peek into the file to look for DOCTYPE.
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
    try {
        boolean isDtdValidated = false;
        String content;
        while ((content = reader.readLine()) != null) {
            content = consumeCommentTokens(content);
            if (this.inComment || !StringUtils.hasText(content)) {
                continue;
            }
            if (hasDoctype(content)) {
                isDtdValidated = true;
                break;
            }
            if (hasOpeningTag(content)) {
                // End of meaningful data...
                break;
            }
        }
        return (isDtdValidated ? VALIDATION_DTD : VALIDATION_XSD);
    }
    catch (CharConversionException ex) {
        // Choked on some character encoding...
        // Leave the decision up to the caller.
        return VALIDATION_AUTO;
    }
    finally {
        reader.close();
    }
}

从代码中看，主要是通过读取 XML 文件的内容，判断内容中是否包含有 DOCTYPE ，如果是 则为 DTD，否则为 XSD，当然只会读取到 第一个 “<” 处，因为 验证模式一定会在第一个 “<” 之前。如果当中出现了 CharConversionException 异常，则为 XSD模式。

获取Document

经过了验证模式准备的步骤就可以进行Document加载了，对于文档的读取委托给了DocumentLoader去执行，这里的DocumentLoader是个接口，而真正调用的是DefaultDocumentLoader，解析代码如下:

public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
        ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
    DocumentBuilderFactory factory = createDocumentBuilderFactory(validationMode, namespaceAware);
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Using JAXP provider [" + factory.getClass().getName() + "]");
    }
    DocumentBuilder builder = createDocumentBuilder(factory, entityResolver, errorHandler);
    return builder.parse(inputSource);
}

分析代码，首选创建DocumentBuildFactory，再通过DocumentBuilderFactory创建DocumentBuilder，进而解析InputSource来返回Document对象。对于参数entityResolver，传入的是通过getEntityResolver()函数获取的返回值，代码如下：

protected EntityResolver getEntityResolver() {
    if (this.entityResolver == null) {
        // Determine default EntityResolver to use.
        ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
        if (resourceLoader != null) {
            this.entityResolver = new ResourceEntityResolver(resourceLoader);
        }
        else {
            this.entityResolver = new DelegatingEntityResolver(getBeanClassLoader());
        }
    }
    return this.entityResolver;
}

这个entityResolver是做什么用的呢，接下来我们详细分析下。

EntityResolver 的用法

对于解析一个XML，SAX首先读取该XML文档上的声明，根据声明去寻找相应的DTD定义，以便对文档进行一个验证，默认的寻找规则，即通过网络(实现上就是声明DTD的URI地址)来下载相应的DTD声明，并进行认证。下载的过程是一个漫长的过程，而且当网络中断或不可用时，这里会报错，就是因为相应的DTD声明没有被找到的原因.

EntityResolver的作用是项目本身就可以提供一个如何寻找DTD声明的方法，即由程序来实现寻找DTD声明的过程，比如将DTD文件放到项目中某处，在实现时直接将此文档读取并返回给SAX即可，在EntityResolver的接口只有一个方法声明：

public abstract InputSource resolveEntity (String publicId, String systemId)
    throws SAXException, IOException;

它接收两个参数publicId和systemId，并返回一个InputSource对象，以特定配置文件来进行讲解 
（1）如果在解析验证模式为XSD的配置文件，代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.Springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.Springframework.org/schema/beans http://www.Springframework.org/schema/beans/Spring-beans.xsd">
....
</beans>

则会读取到以下两个参数 
- publicId：null 
- systemId：http://www.Springframework.org/schema/beans/Spring-beans.xsd

（2）如果解析验证模式为DTD的配置文件，代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//Spring//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.Springframework.org/dtd/Spring-beans-2.0.dtd">
....
</beans>

读取到以下两个参数
- publicId：-//Spring//DTD BEAN 2.0//EN
- systemId：http://www.Springframework.org/dtd/Spring-beans-2.0.dtd

一般都会把验证文件放置在自己的工程里，如果把URL转换为自己工程里对应的地址文件呢？以加载DTD文件为例来看看Spring是如何实现的。根据之前Spring中通过getEntityResolver()方法对EntityResolver的获取，我们知道，Spring中使用DelegatingEntityResolver类为EntityResolver的实现类，resolveEntity实现方法如下：

@Override
@Nullable
public InputSource resolveEntity(String publicId, @Nullable String systemId) throws SAXException, IOException {
    if (systemId != null) {
        if (systemId.endsWith(DTD_SUFFIX)) {
            return this.dtdResolver.resolveEntity(publicId, systemId);
        }
        else if (systemId.endsWith(XSD_SUFFIX)) {
            return this.schemaResolver.resolveEntity(publicId, systemId);
        }
    }
    return null;
}

不同的验证模式使用不同的解析器解析，比如加载DTD类型的BeansDtdResolver的resolveEntity是直接截取systemId最后的xx.dtd然后去当前路径下寻找，而加载XSD类型的PluggableSchemaResolver类的resolveEntity是默认到META-INF/Spring.schemas文件中找到systemId所对应的XSD文件并加载。 BeansDtdResolver 的解析过程如下:

public InputSource resolveEntity(String publicId, @Nullable String systemId) throws IOException {
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Trying to resolve XML entity with public ID [" + publicId +
                "] and system ID [" + systemId + "]");
    }
    if (systemId != null && systemId.endsWith(DTD_EXTENSION)) {
        int lastPathSeparator = systemId.lastIndexOf('/');
        int dtdNameStart = systemId.indexOf(DTD_NAME, lastPathSeparator);
        if (dtdNameStart != -1) {
            String dtdFile = DTD_NAME + DTD_EXTENSION;
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Trying to locate [" + dtdFile + "] in Spring jar on classpath");
            }
            try {
                Resource resource = new ClassPathResource(dtdFile, getClass());
                InputSource source = new InputSource(resource.getInputStream());
                source.setPublicId(publicId);
                source.setSystemId(systemId);
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Found beans DTD [" + systemId + "] in classpath: " + dtdFile);
                }
                return source;
            }
            catch (IOException ex) {
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Could not resolve beans DTD [" + systemId + "]: not found in classpath", ex);
                }
            }
        }
    }
    return null;
}

从上面的代码中我们可以看到加载 DTD 类型的 BeansDtdResolver.resolveEntity() 只是对 systemId 进行了简单的校验（从最后一个 / 开始，内容中是否包含 spring-beans），然后构造一个 InputSource 并设置 publicId、systemId，然后返回。 PluggableSchemaResolver 的解析过程如下:

public InputSource resolveEntity(String publicId, @Nullable String systemId) throws IOException {
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Trying to resolve XML entity with public id [" + publicId +
                "] and system id [" + systemId + "]");
    }

    if (systemId != null) {
        String resourceLocation = getSchemaMappings().get(systemId);
        if (resourceLocation != null) {
            Resource resource = new ClassPathResource(resourceLocation, this.classLoader);
            try {
                InputSource source = new InputSource(resource.getInputStream());
                source.setPublicId(publicId);
                source.setSystemId(systemId);
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Found XML schema [" + systemId + "] in classpath: " + resourceLocation);
                }
                return source;
            }
            catch (FileNotFoundException ex) {
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Couldn't find XML schema [" + systemId + "]: " + resource, ex);
                }
            }
        }
    }
    return null;
}

首先调用 getSchemaMappings() 获取一个映射表(systemId 与其在本地的对照关系)，然后根据传入的 systemId 获取该 systemId 在本地的路径 resourceLocation，最后根据 resourceLocation 构造 InputSource 对象。 映射表如下（部分）:

解析及注册BeanDefinitions

当把文件转换成Document后，接下来就是对bean的提取及注册，当程序已经拥有了XML文档文件的Document实例对象时，就会被引入到XmlBeanDefinitionReader.registerBeanDefinitions这个方法:

public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
    BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
    int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
    documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
    return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
}

其中的doc参数即为上节读取的document，而BeanDefinitionDocumentReader是一个接口，而实例化的工作是在createBeanDefinitionDocumentReader()中完成的，而通过此方法，BeanDefinitionDocumentReader真正的类型其实已经是DefaultBeanDefinitionDocumentReader了，进入DefaultBeanDefinitionDocumentReader后，发现这个方法的重要目的之一就是提取root，以便于再次将root作为参数继续BeanDefinition的注册，如下代码：

public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
    this.readerContext = readerContext;
    logger.debug("Loading bean definitions");
    Element root = doc.getDocumentElement();
    doRegisterBeanDefinitions(root);
}

通过这里我们看到终于到了解析逻辑的核心方法doRegisterBeanDefinitions，接着跟踪源码如下：

protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
    BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
    this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);
    if (this.delegate.isDefaultNamespace(root)) {
        String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);
        if (StringUtils.hasText(profileSpec)) {
            String[] specifiedProfiles = StringUtils.tokenizeToStringArray(
                    profileSpec, BeanDefinitionParserDelegate.MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
            if (!getReaderContext().getEnvironment().acceptsProfiles(specifiedProfiles)) {
                if (logger.isInfoEnabled()) {
                    logger.info("Skipped XML bean definition file due to specified profiles [" + profileSpec +
                            "] not matching: " + getReaderContext().getResource());
                }
                return;
            }
        }
    }
    preProcessXml(root);
    parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
    postProcessXml(root);
    this.delegate = parent;
}

我们看到首先要解析profile属性，然后才开始XML的读取，具体的代码如下：

protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
    if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
        NodeList nl = root.getChildNodes();
        for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
            Node node = nl.item(i);
            if (node instanceof Element) {
                Element ele = (Element) node;
                if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
                    parseDefaultElement(ele, delegate);
                }
                else {
                    delegate.parseCustomElement(ele);
                }
            }
        }
    }
    else {
        delegate.parseCustomElement(root);
    }
}

最终解析动作落地在两个方法处：parseDefaultElement(ele, delegate) 和 delegate.parseCustomElement(root)。我们知道在 Spring 有两种 Bean 声明方式：

• 配置文件式声明：<bean id="myTestBean" class="com.chenhao.spring.MyTestBean"/>

• 自定义注解方式：<tx:annotation-driven>

两种方式的读取和解析都存在较大的差异，所以采用不同的解析方法，如果根节点或者子节点采用默认命名空间的话，则调用 parseDefaultElement() 进行解析，否则调用 delegate.parseCustomElement() 方法进行自定义解析。

而判断是否默认命名空间还是自定义命名空间的办法其实是使用node.getNamespaceURI()获取命名空间，并与Spring中固定的命名空间http://www.springframework.org/schema/beans进行对比，如果一致则认为是默认，否则就认为是自定义。

profile的用法

通过profile标记不同的环境，可以通过设置spring.profiles.active和spring.profiles.default激活指定profile环境。如果设置了active，default便失去了作用。如果两个都没有设置，那么带有profiles的bean都不会生成。 

配置spring配置文件最下面配置如下beans

<!-- 开发环境配置文件 -->
<beans profile="development">
    <context:property-placeholder
            location="classpath*:config_common/*.properties, classpath*:config_development/*.properties"/>
</beans>

<!-- 测试环境配置文件 -->
<beans profile="test">
    <context:property-placeholder
            location="classpath*:config_common/*.properties, classpath*:config_test/*.properties"/>
</beans>

<!-- 生产环境配置文件 -->
<beans profile="production">
    <context:property-placeholder
            location="classpath*:config_common/*.properties, classpath*:config_production/*.properties"/>
</beans>

配置web.xml

<!-- 多环境配置 在上下文context-param中设置profile.default的默认值 -->
<context-param>
    <param-name>spring.profiles.default</param-name>
    <param-value>production</param-value>
</context-param>

<!-- 多环境配置 在上下文context-param中设置profile.active的默认值 -->
<!-- 设置active后default失效，web启动时会加载对应的环境信息 -->
<context-param>
    <param-name>spring.profiles.active</param-name>
    <param-value>test</param-value>
</context-param>

这样启动的时候就可以按照切换spring.profiles.active的属性值来进行切换了。