Spring 源码阅读第二节 - 关键概念 Spring底层架构核心概念BeanDefinitionBeanDefinitionReaderClassPathBeanDefinitionScannerBeanFactoryApplicationContextAnnotationConfigApplicationContextClassPathXmlApplicationContextBeanPostProcessorBeanFactoryPostProcessorFactoryBeanExcludeFilter和IncludeFilterMetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadataBeanDefinitionBeanDefinition表示Bean定义，BeanDefinition中存在很多属性用来描述一个Bean的特点。比如：class，表示Bean类型scope，表示Bean作用域，单例或原型等lazyInit：表示Bean是否是懒加载initMethodName：表示Bean初始化时要执行的方法destroyMethodName：表示Bean销毁时要执行的方法还有很多...在Spring中，我们经常会通过以下几种方式来定义Bean：<bean/>@Bean@Component(@Service,@Controller)这些，我们可以称之申明式定义Bean。我们还可以编程式定义Bean，那就是直接通过BeanDefinition，比如：AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); // 生成一个BeanDefinition对象，并设置beanClass为User.class，并注册到ApplicationContext中 AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition(); beanDefinition.setBeanClass(User.class); context.registerBeanDefinition("user", beanDefinition); System.out.println(context.getBean("user"));我们还可以通过BeanDefinition设置一个Bean的其他属性和申明式事务、编程式事务类似，通过<bean/>，@Bean，@Component等申明式方式所定义的Bean，最终都会被Spring解析为对应的BeanDefinition对象，并放入Spring容器中。beanDefinition.setScope("prototype"); // 设置作用域 beanDefinition.setInitMethodName("init"); // 设置初始化方法 beanDefinition.setLazyInit(true); // 设置懒加载BeanDefinitionReader种在Spring源码中所提供的BeanDefinition读取器（BeanDefinitionReader），这些BeanDefinitionReader在我们使用Spring时用得少，但在Spring源码中用得多，相当于Spring源码的基础设施。AnnotatedBeanDefinitionReader可以直接把某个类转换为BeanDefinition，并且会解析该类上的注解，比如AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(context); // 将User.class解析为BeanDefinition annotatedBeanDefinitionReader.register(User.class); System.out.println(context.getBean("user"));注意：它能解析的注解是：@Conditional，@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@DescriptionXmlBeanDefinitionReader可以解析<bean/>标签AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(context); int i = xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions("spring.xml"); System.out.println(context.getBean("user"));ClassPathBeanDefinitionScannerClassPathBeanDefinitionScanner是扫描器，但是它的作用和BeanDefinitionReader类似，它可以进行扫描，扫描某个包路径，对扫描到的类进行解析，比如，扫描到的类上如果存在@Component注解，那么就会把这个类解析为一个BeanDefinition，比如：AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(); context.refresh(); ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(context); scanner.scan("com.demo"); System.out.println(context.getBean("userService"));BeanFactoryBeanFactory表示Bean工厂，所以很明显，BeanFactory会负责创建Bean，并且提供获取Bean的API。而ApplicationContext是BeanFactory的一种，在Spring源码中，是这么定义的：public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory, MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver { ... }首先，在Java中，接口是可以多继承的，我们发现ApplicationContext继承了ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory，而ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory都继承至BeanFactory，所以我们可以认为ApplicationContext继承了BeanFactory，相当于苹果继承水果，宝马继承汽车一样，ApplicationContext也是BeanFactory的一种，拥有BeanFactory支持的所有功能，不过ApplicationContext比BeanFactory更加强大，ApplicationContext还基础了其他接口，也就表示ApplicationContext还拥有其他功能，比如MessageSource表示国际化，ApplicationEventPublisher表示事件发布，EnvironmentCapable表示获取环境变量，等等，关于ApplicationContext后面再详细讨论。在Spring的源码实现中，当我们new一个ApplicationContext时，其底层会new一个BeanFactory出来，当使用ApplicationContext的某些方法时，比如getBean()，底层调用的是BeanFactory的getBean()方法。在Spring源码中，BeanFactory接口存在一个非常重要的实现类是：DefaultListableBeanFactory也是非常核心的。具体重要性，随着阅读后续会感受更深。所以，我们可以直接来使用DefaultListableBeanFactory，而不用使用ApplicationContext的某个实现类，比如：DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition(); beanDefinition.setBeanClass(User.class); beanFactory.registerBeanDefinition("user", beanDefinition); System.out.println(beanFactory.getBean("user"));DefaultListableBeanFactory是非常强大的，支持很多功能，可以通过查看DefaultListableBeanFactory的类继承实现结构来看它实现了很多接口，表示，它拥有很多功能：AliasRegistry：支持别名功能，一个名字可以对应多个别名BeanDefinitionRegistry：可以注册、保存、移除、获取某个BeanDefinitionBeanFactory：Bean工厂，可以根据某个bean的名字、或类型、或别名获取某个Bean对象SingletonBeanRegistry：可以直接注册、获取某个单例BeanSimpleAliasRegistry：它是一个类，实现了AliasRegistry接口中所定义的功能，支持别名功能ListableBeanFactory：在BeanFactory的基础上，增加了其他功能，可以获取所有BeanDefinition的beanNames，可以根据某个类型获取对应的beanNames，可以根据某个类型获取{类型：对应的Bean}的映射关系HierarchicalBeanFactory：在BeanFactory的基础上，添加了获取父BeanFactory的功能DefaultSingletonBeanRegistry：它是一个类，实现了SingletonBeanRegistry接口，拥有了直接注册、获取某个单例Bean的功能ConfigurableBeanFactory：在HierarchicalBeanFactory和SingletonBeanRegistry的基础上，添加了设置父BeanFactory、类加载器（表示可以指定某个类加载器进行类的加载）、设置Spring EL表达式解析器（表示该BeanFactory可以解析EL表达式）、设置类型转化服务（表示该BeanFactory可以进行类型转化）、可以添加BeanPostProcessor（表示该BeanFactory支持Bean的后置处理器），可以合并BeanDefinition，可以销毁某个Bean等等功能FactoryBeanRegistrySupport：支持了FactoryBean的功能AutowireCapableBeanFactory：是直接继承了BeanFactory，在BeanFactory的基础上，支持在创建Bean的过程中能对Bean进行自动装配AbstractBeanFactory：实现了ConfigurableBeanFactory接口，继承了FactoryBeanRegistrySupport，这个BeanFactory的功能已经很全面了，但是不能自动装配和获取beanNamesConfigurableListableBeanFactory：继承了ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ConfigurableBeanFactoryAbstractAutowireCapableBeanFactory：继承了AbstractBeanFactory，实现了AutowireCapableBeanFactory，拥有了自动装配的功能DefaultListableBeanFactory：继承了AbstractAutowireCapableBeanFactory，实现了ConfigurableListableBeanFactory接口和BeanDefinitionRegistry接口，所以DefaultListableBeanFactory的功能很强大ApplicationContext上面有分析到，ApplicationContext是个接口，实际上也是一个BeanFactory，不过比BeanFactory更加强大，比如：HierarchicalBeanFactory：拥有获取父BeanFactory的功能ListableBeanFactory：拥有获取beanNames的功能ResourcePatternResolver：资源加载器，可以一次性获取多个资源（文件资源等等）EnvironmentCapable：可以获取运行时环境（没有设置运行时环境功能）ApplicationEventPublisher：拥有广播事件的功能（没有添加事件监听器的功能）MessageSource：拥有国际化功能我们先来看ApplicationContext两个比较重要的实现类：AnnotationConfigApplicationContextClassPathXmlApplicationContextAnnotationConfigApplicationContextConfigurableApplicationContext：继承了ApplicationContext接口，增加了，添加事件监听器、添加BeanFactoryPostProcessor、设置Environment，获取ConfigurableListableBeanFactory等功能AbstractApplicationContext：实现了ConfigurableApplicationContext接口GenericApplicationContext：继承了AbstractApplicationContext，实现了BeanDefinitionRegistry接口，拥有了所有ApplicationContext的功能，并且可以注册BeanDefinition，注意这个类中有一个属性(DefaultListableBeanFactory beanFactory)AnnotationConfigRegistry：可以单独注册某个为类为BeanDefinition（可以处理该类上的@Configuration注解，已经可以处理@Bean注解），同时可以扫描AnnotationConfigApplicationContext：继承了GenericApplicationContext，实现了AnnotationConfigRegistry接口，拥有了以上所有的功能ClassPathXmlApplicationContext它也是继承了AbstractApplicationContext，但是相对于AnnotationConfigApplicationContext而言，功能没有AnnotationConfigApplicationContext强大，比如不能注册BeanDefinition国际化先定义一个MessageSource:@Bean public MessageSource messageSource() { ResourceBundleMessageSource messageSource = new ResourceBundleMessageSource(); messageSource.setBasename("messages"); return messageSource; }有了这个Bean，你可以在你任意想要进行国际化的地方使用该MessageSource。 同时，因为ApplicationContext也拥有国家化的功能，所以可以直接这么用：context.getMessage("test", null, new Locale("en_CN"))资源加载ApplicationContext还拥有资源加载的功能，比如，可以直接利用ApplicationContext获取某个文件的内容：AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); Resource resource = context.getResource("file://D:\\Workspaces\\spring‐ framework\\demo\\src\\main\\java\\com\\demo\\entity\\User.java"); System.out.println(resource.contentLength());如果你不使用ApplicationContext，而是自己来实现这个功能，就比较费时间了。还比如你可以：AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); Resource resource = context.getResource("file://D:\\Workspaces\\spring‐ framework\\demo\\src\\main\\java\\com\\demo\\service\\UserService.java"); System.out.println(resource.contentLength()); System.out.println(resource.getFilename()); Resource resource1 = context.getResource("https://www.appom.cn"); System.out.println(resource1.contentLength()); System.out.println(resource1.getURL()); Resource resource2 = context.getResource("classpath:spring.xml"); System.out.println(resource2.contentLength()); System.out.println(resource2.getURL()); 还可以一次性获取多个：Resource[] resources = context.getResources("classpath:com/demo/*.class"); for (Resource resource : resources) { System.out.println(resource.contentLength()); System.out.println(resource.getFilename()); }获取运行时环境AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); Map<String, Object> systemEnvironment = context.getEnvironment().getSystemEnvironment(); System.out.println(systemEnvironment); System.out.println("======="); Map<String, Object> systemProperties = context.getEnvironment().getSystemProperties(); System.out.println(systemProperties); System.out.println("======="); MutablePropertySources propertySources = context.getEnvironment().getPropertySources(); System.out.println(propertySources); System.out.println("======="); System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("VERSION")); System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("sun.jnu.encoding")); System.out.println(context.getEnvironment().getProperty("netty"));* 可以利用@PropertySource("classpath:spring.properties")来使得某个properties文件中的参数添加到运行时环境中事件发布先定义一个事件监听器@Bean public ApplicationListener applicationListener() { return new ApplicationListener() { @Override public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) { System.out.println("接收到了一个事件"); } }; }然后发布事件：context.publishEvent("appom");类型转化在Spring源码中，有可能需要把String转成其他类型，所以在Spring源码中提供了一些技术来更方便的做对象的类型转化，关于类型转化的应用场景， 后续看源码的过程中会遇到很多。PropertyEditor这其实是JDK中提供的类型转化工具类public class StringToUserPropertyEditor extends PropertyEditorSupport implements PropertyEditor { @Override public void setAsText(String text) throws IllegalArgumentException { User user = new User(); user.setName(text); this.setValue(user); } }StringToUserPropertyEditor propertyEditor = new StringToUserPropertyEditor(); propertyEditor.setAsText("1"); User value = (User) propertyEditor.getValue(); System.out.println(value);如何向Spring中注册PropertyEditor：@Bean public CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer() { CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer = new CustomEditorConfigurer(); Map<Class<?>, Class<? extends PropertyEditor>> propertyEditorMap = new HashMap<>(); // 表示StringToUserPropertyEditor可以将String转化成User类型，在Spring源码中，如果发现当前 对象是String，而需要的类型是User，就会使用该PropertyEditor来做类型转化 propertyEditorMap.put(User.class, StringToUserPropertyEditor.class); customEditorConfigurer.setCustomEditors(propertyEditorMap); return customEditorConfigurer; }假设现在有如下Bean:@Component public class UserService { @Value("appom") private User user; public void test() { System.out.println(user); } }那么test属性就能正常的完成属性赋值ConversionServiceSpring中提供的类型转化服务，它比PropertyEditor更强大public class StringToUserConverter implements ConditionalGenericConverter { @Override public boolean matches(TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) { return sourceType.getType().equals(String.class) && targetType.getType().equals(User.class); } @Override public Set<ConvertiblePair> getConvertibleTypes() { return Collections.singleton(new ConvertiblePair(String.class, User.class)); } @Override public Object convert(Object source, TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) { User user = new User(); user.setName((String)source); return user; } }DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService(); conversionService.addConverter(new StringToUserConverter()); User value = conversionService.convert("1", User.class); System.out.println(value);如何向Spring中注册ConversionService：@Bean public ConversionServiceFactoryBean conversionService() { ConversionServiceFactoryBean conversionServiceFactoryBean = new ConversionServiceFactoryBean(); conversionServiceFactoryBean.setConverters(Collections.singleton(new StringToUserConverter())); return conversionServiceFactoryBean; }TypeConverter整合了PropertyEditor和ConversionService的功能，是Spring内部用的SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter(); typeConverter.registerCustomEditor(User.class, new StringToUserPropertyEditor()); //typeConverter.setConversionService(conversionService); User value = typeConverter.convertIfNecessary("1", User.class); System.out.println(value);OrderComparatorOrderComparator是Spring所提供的一种比较器，可以用来根据@Order注解或实现Ordered接口来执行值进行笔记，从而可以进行排序。比如：public class A implements Ordered { @Override public int getOrder() { return 3; } @Override public String toString() { return this.getClass().getSimpleName(); } } public class B implements Ordered { @Override public int getOrder() { return 2; } @Override public String toString() { return this.getClass().getSimpleName(); } } public class Main { public static void main(String[] args) { A a = new A(); // order=3 B b = new B(); // order=2 OrderComparator comparator = new OrderComparator(); System.out.println(comparator.compare(a, b)); // 1 List list = new ArrayList<>(); list.add(a); list.add(b); // 按order值升序排序 list.sort(comparator); System.out.println(list); // B，A } }另外，Spring中还提供了一个OrderComparator的子类：AnnotationAwareOrderComparator，它支持用@Order来指定order值。比如：@Order(3) public class A { @Override public String toString() { return this.getClass().getSimpleName(); } } @Order(2) public class B { @Override public String toString() { return this.getClass().getSimpleName(); } } public class Main { public static void main(String[] args) { A a = new A(); // order=3 B b = new B(); // order=2 AnnotationAwareOrderComparator comparator = new AnnotationAwareOrderComparator(); System.out.println(comparator.compare(a, b)); // 1 List list = new ArrayList<>(); list.add(a); list.add(b); // 按order值升序排序 list.sort(comparator); System.out.println(list); // B，A } }BeanPostProcessorBeanPostProcess表示Bena的后置处理器，我们可以定义一个或多个BeanPostProcessor，比如通过一下代码定义一个BeanPostProcessor：@Component public class DemoBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor { @Override public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { if ("userService".equals(beanName)) { System.out.println("初始化前"); } return bean; } @Override public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { if ("userService".equals(beanName)) { System.out.println("初始化后"); } return bean; } } 一个BeanPostProcessor可以在任意一个Bean的初始化之前以及初始化之后去额外的做一些用户自定义的逻辑，当然，我们可以通过判断beanName来进行针对性处理（针对某个Bean，或某部分Bean）。我们可以通过定义BeanPostProcessor来干涉Spring创建Bean的过程。BeanFactoryPostProcessorBeanFactoryPostProcessor表示Bean工厂的后置处理器，其实和BeanPostProcessor类似，BeanPostProcessor是干涉Bean的创建过程，BeanFactoryPostProcessor是干涉BeanFactory的创建过程。比如，我们可以这样定义一个BeanFactoryPostProcessor：@Component public class DemoBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor { @Override public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException { System.out.println("加工beanFactory"); } }我们可以在postProcessBeanFactory()方法中对BeanFactory进行加工。FactoryBean我们可以通过BeanPostPorcessor来干涉Spring创建Bean的过程，但是如果我们想一个Bean完完全全由我们来创造，也是可以的，比如通过FactoryBean：@Component public class DemoFactoryBean implements FactoryBean { @Override public Object getObject() throws Exception { UserService userService = new UserService(); return userService; } @Override public Class<?> getObjectType() { return UserService.class; } }通过上面这段代码，我们自己创造了一个UserService对象，并且它将成为Bean。但是通过这种方式创造出来的UserService的Bean，只会经过初始化后，其他Spring的生命周期步骤是不会经过的，比如依赖注入。学者可能会想到，通过@Bean也可以自己生成一个对象作为Bean，那么和FactoryBean的区别是什么呢？其实在很多场景下他俩是可以替换的，但是站在原理层面来说的，区别很明显，@Bean定义的Bean是会经过完整的Bean生命周期的。ExcludeFilter和IncludeFilter这两个Filter是Spring扫描过程中用来过滤的。ExcludeFilter表示排除过滤器，IncludeFilter表示包含过滤器。比如以下配置，表示扫描com.demo这个包下面的所有类，但是排除UserService类，也就是就算它上面有@Component注解也不会成为Bean。@ComponentScan(value = "com.demo", excludeFilters = {@ComponentScan.Filter( type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE, classes = UserService.class)}.) public class AppConfig { }再比如以下配置，就算UserService类上没有@Component注解，它也会被扫描成为一个Bean。@ComponentScan(value = "com.demo", includeFilters = {@ComponentScan.Filter( type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE, classes = UserService.class)}) public class AppConfig { }FilterType分为：ANNOTATION：表示是否包含某个注解ASSIGNABLE_TYPE：表示是否是某个类ASPECTJ：表示否是符合某个Aspectj表达式REGEX：表示是否符合某个正则表达式CUSTOM：自定义在Spring的扫描逻辑中，默认会添加一个AnnotationTypeFilter给includeFilters，表示默认情况下Spring扫描过程中会认为类上有@Component注解的就是Bean。MetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadata在Spring中需要去解析类的信息，比如类名、类中的方法、类上的注解，这些都可以称之为类的元数据，所以Spring中对类的元数据做了抽象，并提供了一些工具类。MetadataReader表示类的元数据读取器，默认实现类为SimpleMetadataReader。比如：public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { SimpleMetadataReaderFactory simpleMetadataReaderFactory = new SimpleMetadataReaderFactory(); // 构造一个MetadataReader MetadataReader metadataReader = simpleMetadataReaderFactory.getMetadataReader("com.demo.service.UserService"); // 得到一个ClassMetadata，并获取了类名 ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata(); System.out.println(classMetadata.getClassName()); // 获取一个AnnotationMetadata，并获取类上的注解信息 AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata(); for (String annotationType : annotationMetadata.getAnnotationTypes()) { System.out.println(annotationType); } } }需要注意的是，SimpleMetadataReader去解析类时，使用的ASM技术。为什么要使用ASM技术，Spring启动的时候需要去扫描，如果指定的包路径比较宽泛，那么扫描的类是非常多的，那如果在Spring启动时就把这些类全部加载进JVM了，这样不太好，所以使用了ASM技术。