15、【死磕 Spring】—– 第十五篇IOC 之 IOC 初始化总结
原文出自：http://cmsblogs.com
前面 13 篇博文从源码层次分析了 IOC 整个初始化过程，这篇就这些内容做一个总结将其连贯起来。
在前文提过，IOC 容器的初始化过程分为三步骤：Resource 定位、BeanDefinition 的载入和解析，BeanDefinition 注册。
- Resource 定位。我们一般用外部资源来描述 Bean 对象，所以在初始化 IOC 容器的第一步就是需要定位这个外部资源。
- BeanDefinition 的载入和解析。装载就是 BeanDefinition 的载入。BeanDefinitionReader 读取、解析 Resource 资源，也就是将用户定义的 Bean 表示成 IOC 容器的内部数据结构：BeanDefinition。在 IOC 容器内部维护着一个 BeanDefinition Map 的数据结构，在配置文件中每一个<bean>都对应着一个BeanDefinition对象。
- BeanDefinition 注册。向IOC容器注册在第二步解析好的 BeanDefinition，这个过程是通过 BeanDefinitionRegistery 接口来实现的。在 IOC 容器内部其实是将第二个过程解析得到的 BeanDefinition 注入到一个 HashMap 容器中，IOC 容器就是通过这个 HashMap 来维护这些 BeanDefinition 的。在这里需要注意的一点是这个过程并没有完成依赖注入，依赖注册是发生在应用第一次调用
getBean()向容器索要 Bean 时。当然我们可以通过设置预处理，即对某个 Bean 设置 lazyinit 属性，那么这个 Bean 的依赖注入就会在容器初始化的时候完成。
还记得在博客【死磕 Spring】—– IOC 之 加载 Bean 中提供的一段代码吗？这里我们同样也以这段代码作为我们研究 IOC 初始化过程的开端，如下：
ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
reader.loadBeanDefinitions(resource);
刚刚开始的时候可能对上面这几行代码不知道什么意思，现在应该就一目了然了。
ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");： 根据 Xml 配置文件创建 Resource 资源对象。ClassPathResource 是 Resource 接口的子类，bean.xml 文件中的内容是我们定义的 Bean 信息。DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();创建一个 BeanFactory。DefaultListableBeanFactory 是 BeanFactory 的一个子类，BeanFactory 作为一个接口，其实它本身是不具有独立使用的功能的，而 DefaultListableBeanFactory 则是真正可以独立使用的 IOC 容器，它是整个 Spring IOC 的始祖，在后续会有专门的文章来分析它。XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);：创建 XmlBeanDefinitionReader 读取器，用于载入 BeanDefinition 。reader.loadBeanDefinitions(resource);：开启 Bean 的载入和注册进程，完成后的 Bean 放置在 IOC 容器中。
Resource 定位
Spring 为了解决资源定位的问题，提供了两个接口：Resource、ResourceLoader，其中 Resource 接口是 Spring 统一资源的抽象接口，ResourceLoader 则是 Spring 资源加载的统一抽象。关于Resource、ResourceLoader 的更多知识请关注【死磕 Spring】—– IOC 之 Spring 统一资源加载策略
Resource 资源的定位需要 Resource 和 ResourceLoader 两个接口互相配合，在上面那段代码中 new ClassPathResource("bean.xml") 为我们定义了资源，那么 ResourceLoader 则是在什么时候初始化的呢？看 XmlBeanDefinitionReader 构造方法：
public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
super(registry);
}
直接调用父类 AbstractBeanDefinitionReader ：
protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
this.registry = registry;
// Determine ResourceLoader to use.
if (this.registry instanceof ResourceLoader) {
this.resourceLoader = (ResourceLoader) this.registry;
}
else {
this.resourceLoader = new PathMatchingResourcePatternResolver();
}
// Inherit Environment if possible
if (this.registry instanceof EnvironmentCapable) {
this.environment = ((EnvironmentCapable) this.registry).getEnvironment();
}
else {
this.environment = new StandardEnvironment();
}
}
核心在于设置 resourceLoader 这段，如果设置了 ResourceLoader 则用设置的，否则使用 PathMatchingResourcePatternResolver ，该类是一个集大成者的 ResourceLoader。
BeanDefinition 的载入和解析
reader.loadBeanDefinitions(resource); 开启 BeanDefinition 的解析过程。如下：
public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
}
在这个方法会将资源 resource 包装成一个 EncodedResource 实例对象，然后调用 loadBeanDefinitions() 方法，而将 Resource 封装成 EncodedResource 主要是为了对 Resource 进行编码，保证内容读取的正确性。
public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
// 省略一些代码
try {
// 将资源文件转为 InputStream 的 IO 流
InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
try {
// 从 InputStream 中得到 XML 的解析源
InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
if (encodedResource.getEncoding() != null) {
inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
}
// 具体的读取过程
return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
}
finally {
inputStream.close();
}
}
// 省略一些代码
}
从 encodedResource 源中获取 xml 的解析源，调用 doLoadBeanDefinitions() 执行具体的解析过程。
protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
throws BeanDefinitionStoreException {
try {
Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
return registerBeanDefinitions(doc, resource);
}
// 省略很多catch代码
在该方法中主要做两件事：1、根据 xml 解析源获取相应的 Document 对象，2、调用 registerBeanDefinitions() 开启 BeanDefinition 的解析注册过程。
转换为 Document 对象
调用 doLoadDocument() 会将 Bean 定义的资源转换为 Document 对象。
protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
}
loadDocument() 方法接受五个参数：
- inputSource：加载 Document 的 Resource 源
- entityResolver：解析文件的解析器
- errorHandler：处理加载 Document 对象的过程的错误
- validationMode：验证模式
- namespaceAware：命名空间支持。如果要提供对 XML 名称空间的支持，则为true
对于这五个参数，有两个参数需要重点关注下：entityResolver、validationMode。这两个参数分别在 【死磕Spring】—– IOC 之 获取 Document 对象、【死磕Spring】—– IOC 之 获取验证模型 中有详细的讲述。
loadDocument() 在类 DefaultDocumentLoader 中提供了实现，如下：
public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
// 创建文件解析工厂
DocumentBuilderFactory factory = createDocumentBuilderFactory(validationMode, namespaceAware);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Using JAXP provider [" + factory.getClass().getName() + "]");
}
// 创建文档解析器
DocumentBuilder builder = createDocumentBuilder(factory, entityResolver, errorHandler);
// 解析 Spring 的 Bean 定义资源
return builder.parse(inputSource);
}
这到这里，就已经将定义的 Bean 资源文件，载入并转换为 Document 对象了，那么下一步就是如何将其解析为 Spring IOC 管理的 Bean 对象并将其注册到容器中。这个过程有方法 registerBeanDefinitions() 实现。如下：
public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
// 创建 BeanDefinitionDocumentReader 来对 xml 格式的BeanDefinition 解析
BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
// 获得容器中注册的Bean数量
int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
// 解析过程入口，这里使用了委派模式，BeanDefinitionDocumentReader只是个接口，
// 具体的解析实现过程有实现类DefaultBeanDefinitionDocumentReader完成
documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
}
首先创建 BeanDefinition 的解析器 BeanDefinitionDocumentReader，然后调用 documentReader.registerBeanDefinitions() 开启解析过程，这里使用的是委派模式，具体的实现由子类 DefaultBeanDefinitionDocumentReader 完成。
public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
// 获得XML描述符
this.readerContext = readerContext;
logger.debug("Loading bean definitions");
// 获得Document的根元素
Element root = doc.getDocumentElement();
// 解析根元素
doRegisterBeanDefinitions(root);
}
对 Document 对象的解析
从 Document 对象中获取根元素 root，然后调用 doRegisterBeanDefinitions() 开启真正的解析过程。
protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);
// 省略部分代码
preProcessXml(root);
parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
postProcessXml(root);
this.delegate = parent;
}
preProcessXml()、postProcessXml() 为前置、后置增强处理，目前 Spring 中都是空实现， parseBeanDefinitions() 是对根元素 root 的解析注册过程。
protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
// Bean定义的Document对象使用了Spring默认的XML命名空间
if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
// 获取Bean定义的Document对象根元素的所有子节点
NodeList nl = root.getChildNodes();
for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
Node node = nl.item(i);
// 获得Document节点是XML元素节点
if (node instanceof Element) {
Element ele = (Element) node;
// Bean定义的Document的元素节点使用的是Spring默认的XML命名空间
if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
// 使用Spring的Bean规则解析元素节点（默认解析规则）
parseDefaultElement(ele, delegate);
}
else {
// 没有使用Spring默认的XML命名空间，则使用用户自定义的解析规则解析元素节点
delegate.parseCustomElement(ele);
}
}
}
}
else {
// Document 的根节点没有使用Spring默认的命名空间，则使用用户自定义的解析规则解析
delegate.parseCustomElement(root);
}
}
迭代 root 元素的所有子节点，对其进行判断，若节点为默认命名空间，则ID调用 parseDefaultElement() 开启默认标签的解析注册过程，否则调用 parseCustomElement() 开启自定义标签的解析注册过程。
标签解析
若定义的元素节点使用的是 Spring 默认命名空间，则调用 parseDefaultElement() 进行默认标签解析，如下：
private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
// 如果元素节点是<Import>导入元素，进行导入解析
if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
importBeanDefinitionResource(ele);
}
// 如果元素节点是<Alias>别名元素，进行别名解析
else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
processAliasRegistration(ele);
}
// 如果元素节点<Bean>元素，则进行Bean解析注册
else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
processBeanDefinition(ele, delegate);
}
// // 如果元素节点<Beans>元素，则进行Beans解析
else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
// recurse
doRegisterBeanDefinitions(ele);
}
}
对四大标签：import、alias、bean、beans 进行解析，其中 bean 标签的解析为核心工作。关于各个标签的解析过程见如下文章：
- 【死磕Spring】—– IOC 之解析Bean：解析 import 标签
- 【死磕 Spring】—– IOC 之解析 bean 标签：开启解析进程
- 【死磕 Spring】—– IOC 之解析 bean 标签：BeanDefinition）
- 【死磕 Spring】—– IOC 之解析 bean 标签：meta、lookup-method、replace-method）
- 【死磕 Spring】—– IOC 之解析 bean 标签：constructor-arg、property 子元素
- 【死磕 Spring】—– IOC 之解析 bean 标签：解析自定义标签
对于默认标签则由 parseCustomElement() 负责解析。
public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele) {
return parseCustomElement(ele, null);
}
public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBd) {
String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
if (namespaceUri == null) {
return null;
}
NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
if (handler == null) {
error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);
return null;
}
return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
}
获取节点的 namespaceUri，然后根据该 namespaceuri 获取相对应的 Handler，调用 Handler 的 parse() 方法即完成自定义标签的解析和注入。想了解更多参考：【死磕Spring】—– IOC 之解析自定义标签
注册 BeanDefinition
经过上面的解析，则将 Document 对象里面的 Bean 标签解析成了一个个的 BeanDefinition ，下一步则是将这些 BeanDefinition 注册到 IOC 容器中。动作的触发是在解析 Bean 标签完成后，如下：
protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
if (bdHolder != null) {
bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
try {
// Register the final decorated instance.
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
}
catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
}
// Send registration event.
getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
}
}
调用 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition() 注册，其实这里面也是调用 BeanDefinitionRegistry 的 registerBeanDefinition()来注册 BeanDefinition ，不过最终的实现是在 DefaultListableBeanFactory 中实现，如下：
@Override
public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
throws BeanDefinitionStoreException {
// 省略一堆校验
BeanDefinition oldBeanDefinition;
oldBeanDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
// 省略一堆 if
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
}
else {
if (hasBeanCreationStarted()) {
// Cannot modify startup-time collection elements anymore (for stable iteration)
synchronized (this.beanDefinitionMap) {
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
List<String> updatedDefinitions = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames.size() + 1);
updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames);
updatedDefinitions.add(beanName);
this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions;
if (this.manualSingletonNames.contains(beanName)) {
Set<String> updatedSingletons = new LinkedHashSet<>(this.manualSingletonNames);
updatedSingletons.remove(beanName);
this.manualSingletonNames = updatedSingletons;
}
}
}
else {
// Still in startup registration phase
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
this.beanDefinitionNames.add(beanName);
this.manualSingletonNames.remove(beanName);
}
this.frozenBeanDefinitionNames = null;
}
if (oldBeanDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
resetBeanDefinition(beanName);
}
}
这段代码最核心的部分是这句 this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition) ，所以注册过程也不是那么的高大上，就是利用一个 Map 的集合对象来存放，key 是 beanName，value 是 BeanDefinition。
至此，整个 IOC 的初始化过程就已经完成了，从 Bean 资源的定位，转换为 Document 对象，接着对其进行解析，最后注册到 IOC 容器中，都已经完美地完成了。现在 IOC 容器中已经建立了整个 Bean 的配置信息，这些 Bean 可以被检索、使用、维护，他们是控制反转的基础，是后面注入 Bean 的依赖。最后用一张流程图来结束这篇总结之文。
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看完两件小事
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