Spring官网阅读（一）容器及实例化

2024-03-14 19:43:41

从今天开始，我们一起过一遍Spring的官网，本文主要涉及到官网中的1.2,1.3节。

Spring容器

容器是什么？

我们先看官网中的一句话：

The org.springframework.context.ApplicationContext interface represents the Spring IoC container and is responsible for instantiating, configuring, and assembling the beans.

翻译下来大概就是：

  1. Spring IOC容器就是一个org.springframework.context.ApplicationContext的实例化对象
  2. 容器负责了实例化，配置以及装配一个bean

那么我们可以说：

从代码层次来看：Spring容器就是一个实现了ApplicationContext接口的对象，

从功能上来看： Spring 容器是 Spring 框架的核心，是用来管理对象的。容器将创建对象，把它们连接在一起，配置它们，并管理他们的整个生命周期从创建到销毁。

容器如何工作？

我们直接看官网上的一张图片，如下：

Spring官网阅读（一）容器及实例化

Spring容器通过我们提交的pojo类以及配置元数据产生一个充分配置的可以使用的系统

这里说的配置元数据，实际上我们就是我们提供的XML配置文件，或者通过注解方式提供的一些配置信息

Spring Bean

如何实例化一个Bean？

从官网上来看，主要有以下三种方法

Spring官网阅读（一）容器及实例化

  1. 构造方法
  2. 通过静态工厂方法
  3. 通过实例工厂方法

这三种例子，官网都有具体的演示，这里就不再贴了，我们通过自己查阅部分源码，来验证我们在官网得到的结论，然后通过debug等方式进行验证。

我们再从代码的角度进行一波分析，这里我们直接定位到org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance这个方法中，具体定位步骤不再演示了，大家可以通过形如下面这段代码：

ClassPathXmlApplicationContext cc =
    // 这里我们通过xml配置实例化一个容器
    new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application.xml");
MyServiceImpl luBan = (MyServiceImpl) cc.getBean("myServiceImpl");

直接main方法运行，然后在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance这个方法的入口打一个断点，如图：

Spring官网阅读（一）容器及实例化

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接下来我们对这个方法进行分析，代码如下：

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
        // 1.获取这个bean的class属性，确保beanDefinition中beanClass属性已经完成解析
        // 我们通过xml从<bean>标签中解析出来的class属性在刚刚开始的时候必定是个字符串
        Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

        // 省略异常判断代码.....
        
        // 2.通过beanDefinition中的supplier实例化这个bean
        Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
        if (instanceSupplier != null) {
            return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
        }
        
        // 3.通过FactoryMethod实例化这个bean
        if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
            return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
        }

        // 4.下面这段代码都是在通过构造函数实例化这个Bean,分两种情况，一种是通过默认的无参构造，一种                是通过推断出来的构造函数
        boolean resolved = false;
        boolean autowireNecessary = false;
        if (args == null) {
            synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
                if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
                    resolved = true;
                    autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
                }
            }
        }
    
    
   
        if (resolved) {
            if (autowireNecessary) {
                return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
            }
            else {
                return instantiateBean(beanName, mbd);
            }
        }

        // Candidate constructors for autowiring?
        Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
        if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
                mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
            return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
        }

        // Preferred constructors for default construction?
        ctors = mbd.getPreferredConstructors();
        if (ctors != null) {
            return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
        }

        // No special handling: simply use no-arg constructor.
        return instantiateBean(beanName, mbd);
    }

我们主要关注进行实例化的几个方法：

  1. 通过BeanDefinition中的instanceSupplier直接获取一个实例化的对象。这个instanceSupplier属性我本身不是特别理解，在xml中的标签以及注解的方式都没有找到方式配置这个属性。后来在org.springframework.context.support.GenericApplicationContext这个类中找到了以下两个方法

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经过断点测试，发现这种情况下，在实例化对象时会进入上面的supplier方法。下面是测试代码：

public static void main(String[] args) {
    // AnnotationConfigApplicationContext是GenericApplicationContext的一个子类
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext();
        ac.registerBean("service", Service.class,Service::new);
        ac.refresh();
        System.out.println(ac.getBean("service"));
    }

可以发现进入了这个方法进行实例化

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这个方法一般不常用，平常我们也使用不到，就不做过多探究，笔者认为，这应该是Spring提供的一种方便外部扩展的手段，让开发者能够更加灵活的实例化一个bean。

  1. 接下来我们通过不同的创建bean的手段，来分别验证对象的实例化方法

通过@compent,@Service等注解的方式

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过配置类扫描
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        System.out.println(ac.getBean(Service.class));
    }
}

@Component
public class Service {

}

观察debug:

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可以发现，代码执行到最后一行，同时我们看代码上面的注释可以知道，当没有进行特殊的处理的时候，默认会使用无参构造函数进行对象的实例化

  • 通过普通XML的方式（同@compent注解，这里就不赘诉了）
  • 通过@Configuration注解的方式

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过配置类扫描
        AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        // 这里将测试对象换为config即可，同时记得将条件断点更改为beanName.equlas("config")
        System.out.println(ac.getBean(config.class));
    }
}

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同样，断点也进入最后一行

通过@Bean的方式

测试代码：

@Configuration
@ComponentScan("com.dmz.official")
public class Config {
    @Bean
    public Service service(){
        return new Service();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext ac =
                new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        System.out.println(ac.getBean("service"));
    }
}

断点结果：

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可以发现，通过@Bean方法创建对象时，Spring底层是通过factoryMethod的方法进行实例化对象的。Spring会在我们需要实例化的这个对象对应的BeanDefinition中记录factoryBeanName是什么（在上面的例子中factoryBeanName就是config）,同时会记录这个factoryBean中创建对象的factoryMethodName是什么，最后通过factoryBeanName获取一个Bean然后反射调用factoryMethod实例化一个对象。

这里我们需要注意几个概念：

  1. 这里所说的通过静态工厂方式通过factoryBeanName获取一个Bean，注意，这个Bean，不是一个FactoryBean。也就是说不是一个实现了org.springframework.beans.factory.FactoryBean接口的Bean。至于什么是FactoryBean我们在后面的文章会认真分析
  2. 提到了一个概念BeanDefinition，它就是Spring对自己所管理的Bean的一个抽象。不懂可以暂且跳过，后面有文章会讲到。

通过静态工厂方法的方式

测试代码：

public static void main(String[] args) {
    ClassPathXmlApplicationContext cc = new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
    System.out.println(cc.getBean("service"));
}
<?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="myServiceImpl" class="com.dmz.official.service.Service"/>-->

    <!-- the factory bean, which contains a method called get() -->
    <bean id="myFactoryBean" class="com.dmz.official.service.MyFactoryBean">
        <!-- inject any dependencies required by this locator bean -->
    </bean>

    <!-- 测试实例工厂方法创建对象-->
    <bean id="clientService"
          factory-bean="myFactoryBean"
          factory-method="get"/>

    <!--测试静态工厂方法创建对象-->
    <bean id="service"
          class="com.dmz.official.service.MyFactoryBean"
          factory-method="staticGet"/>
</beans>

断点如下：

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可以发现，这种情况也进入了instantiateUsingFactoryMethod方法中。通过静态工厂方法这种方式特殊之处在于，包含这个静态方法的类，不需要实例化，不需要被Spring管理。Spring的调用逻辑大概是：

  1. 通过<bean>标签中的class属性得到一个Class对象
  2. 通过Class对象获取到对应的方法名称的Method对象
  3. 最后反射调用Method.invoke(null,args)

因为是静态方法，方法在执行时，不需要一个对象。

通过实例工厂方法的方式

测试代码（配置文件不变）：

public static void main(String[] args) {
    ClassPathXmlApplicationContext cc =
        new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
    System.out.println(cc.getBean("clientService"));
}

断点如下：

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还是执行的这个方法。这个方法的执行过程我断点跟踪了以后，发现跟@Bean方式执行的流程是一样的。这里也不再赘述了。

到这里，这段代码我们算结合官网大致过了一遍。其实还遗留了以下几个问题：

  1. Spring是如何推断构造函数的？我们在上面验证的都是无参的构造函数，并且只提供了一个构造函数
  2. Spring是如何推断方法的？不管是静态工厂方法，还是实例工厂方法的方式，我们都只在类中提供了一个跟配置匹配的方法名，假设我们对方法进行了重载呢？

要说清楚这两个问题需要比较深入的研究代码，同时进行测试。我们在官网学习过程中，暂时不去强求这类问题。这里提出来是为了在源码学习过程中，我们可以带一定目的性去阅读。

实例化总结

  1. 对象实例化，只是得到一个对象，还不是一个完全的Spring中的Bean，我们实例化后的这个对象还没有完成依赖注入，没有走完一系列的声明周期，这里需要大家注意
  2. Spring官网上指明了，在Spring中实例化一个对象有三种方式：
  • 构造函数
  • 实例工厂方法
  • 静态工厂方法
  1. 我自己总结如下结论：

Spring通过解析我们的配置元数据，以及我们提供的类对象得到一个Beanfinition对象。通过这个对象可以实例化出一个java bean对象。主要流程如图：

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这篇文章到这里就结束了，主要学习了Spring官网中的1.2，1.3两小节。下篇文章，我们开始学习1.4中的知识。主要涉及到依赖注入的一些内容，也是我们Spring中非常重要的一块内容哦！下篇文章再见！

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