《Spring源码深度解析》学习笔记——Spring的整体架构与容器的基本实现

pring框架是一个分层架构，它包含一系列的功能要素，并被分为大约20个模块，如下图所示

这些模块被总结为以下几个部分：

• Core Container

  Core Container(核心容器)包含有Core、Beans、Context和Expression Language模块 
  Core和Beans模块是框架的基础部分，提供IoC(转控制)和依赖注入特性。这里的基础概念是BeanFactory，它提供对Factory模式的经典实现来消除对程序性单例模式的需要，并真正地允许你从程序逻辑中分离出依赖关系和配置

  • Core模块主要包含Spring框架基本的核心工具类
  • Beans模块是所有应用都要用到的，它包含访问配置文件、创建和管理bean以及进行Inversion of Control/Dependency Injection(Ioc/DI)操作相关的所有类
  • Context模块构建于Core和Beans模块基础之上，提供了一种类似于JNDI注册器的框架式的对象访问方法。Context模块继承了Beans的特性，为Spring核心提供了大量扩展，添加了对国际化(如资源绑定)、事件传播、资源加载和对Context的透明创建的支持。ApplicationContext接口是Context模块的关键
  • Expression Language模块提供了一个强大的表达式语言用于在运行时查询和操纵对象，该语言支持设置/获取属性的值，属性的分配，方法的调用，访问数组上下文、容器和索引器、逻辑和算术运算符、命名变量以及从Spring的IoC容器中根据名称检索对象

• Data Access/Integration

  • JDBC模块提供了一个JDBC抽象层，它可以消除冗长的JDBC编码和解析数据库厂商特有的错误代码，这个模块包含了Spring对JDBC数据访问进行封装的所有类
  • ORM模块为流行的对象-关系映射API，如JPA、JDO、Hibernate、iBatis等，提供了一个交互层，利用ORM封装包，可以混合使用所有Spring提供的特性进行O/R映射，如前边提到的简单声明性事务管理

• Web

  Web上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于Web的应用程序提供了上下文，所以Spring框架支持与Jakarta Struts的集成。Web模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。Web层包含了Web、Web-Servlet、Web-Struts和Web、Porlet模块

  • Web模块：提供了基础的面向Web的集成特性，例如，多文件上传、使用Servlet listeners初始化IoC容器以及一个面向Web的应用上下文，它还包含了Spring远程支持中Web的相关部分
  • Web-Servlet模块web.servlet.jar：该模块包含Spring的model-view-controller(MVC)实现，Spring的MVC框架使得模型范围内的代码和web forms之间能够清楚地分离开来，并与Spring框架的其他特性基础在一起
  • Web-Struts模块：该模块提供了对Struts的支持，使得类在Spring应用中能够与一个典型的Struts Web层集成在一起
  • Web-Porlet模块：提供了用于Portlet环境和Web-Servlet模块的MVC的实现

• AOP

  AOP模块提供了一个符合AOP联盟标准的面向切面编程的实现，它让你可以定义例如方法拦截器和切点，从而将逻辑代码分开，降低它们之间的耦合性，利用source-level的元数据功能，还可以将各种行为信息合并到你的代码中

  Spring AOP模块为基于Spring的应用程序中的对象提供了事务管理服务，通过使用Spring AOP，不用依赖EJB组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中

• Test

  Test模块支持使用Junit和TestNG对Spring组件进行测试

容器的基本实现

Spring的结构组成

beans包的层级结构

beans包中的各个源码包的功能如下

• 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

1.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ConfigURationListableBeanFactory的层次结构图以下相关类图

容器加载相关类图

类图中各个类的作用：

• 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：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

2.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

BeanFactory bf = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("beanFactoryTest.xml"));

通过XmlBeanFactory初始化时序图看一看上面代码的执行逻辑

时序图从BeanFactoryTest测试类开始，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

配置文件封装

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

public interface InputStreamSource {
    InputStream getInputStream() throws IOException;
}
public interface Resource extends InputStreamSource {
    boolean exists();

    boolean isReadable();

    boolean isOpen();

    URL getURL() throws IOException;

    URI getURI() throws IOException;

    File getFile() throws IOException;

    long lastModified() throws IOException;

    Resource createRelative(String var1) 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