【132期】面试再被问到Spring容器IOC初始化过程，就拿这篇文章砸他~

作者：拥抱心中的梦想
juejin.im/post/5ab30714f265da237b21fbcc

一、老规矩，先比比点幺蛾子

• 1、阅读源码分析是非常无聊的，但既然你进来了，肯定也是对这个东西进行了解，也希望这篇总结能对你有所启发。

• 2、前方高能，文章可能会非常的长，图文并茂。

• 3、阅读前建议你对相关设计模式、软件设计 6 大原则有所了解，小编会在行文中进行穿插。

• 4、小编在读大四，学识尚浅，喜欢专研，如果你发现文章观点有所错误或者与你见解有差异，欢迎评论区指出和交流！

• 5、建议你边看文章的时候可以边在 IDE 中进行调试跟踪

• 6、文章所有 UML 图利用 idea 自动生成，具体生成方法为：选中一个类名，先ctrl+shift+alt+U,再ctrl+alt+B,然后回车即可

二、文章将围绕什么来进行展开？

三、Spring 容器 IOC 有哪些东西组成？

• 1、上面那句代码有个文件叫applicationContext.xml, 这是个资源文件，由于我们的bean都在里边进行配置定义，那 Spring 总得对这个文件进行读取并解析吧！所以 Spring 中有个模块叫Resource模块，顾名思义，就是资源嘛！用于对所有资源xml、txt、property等文件资源的抽象。关于对Resource的更多知识，可以参考下边两篇文章：

谈一谈我对 Spring Resource 的理解：https://juejin.im/post/5ab0ce60518825611a405106

Spring 资源文件剖析和策略模式应用（李刚）：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-spring-resource/index.html

• 2、上面讲了 Spring 框架对各种资源的抽象采用了策略模式，那么问题来了，现在表示资源的东西有了，那么是怎么把该资源加载进来呢？于是就有了下面的ResourceLoader组件，该组件负责对 Spring 资源的加载，资源指的是xml、properties等文件资源，返回一个对应类型的Resource对象。。UML 图如下：

• 3、上面两点讲到了，好！既然我们拥有了加载器ResourceLoader，也拥有了对资源的描述Resource, 但是我们在 xml 文件中声明的<bean/>标签在 Spring 又是怎么表示的呢？注意这里只是说对bean的定义，而不是说如何将<bean/>转换为bean对象。我想应该不难理解吧！就像你想表示一个学生Student，那么你在程序中肯定要声明一个类Student吧！至于学生数据是从excel导入，或者程序运行时new出来，或者从xml中加载进来这些都不重要，重要的是你要有一个将现实中的实体表示为程序中的对象的东西，所以<bean/>也需要在 Spring 中做一个定义！于是就引入一个叫BeanDefinition的组件，UML 图如下：

其中RootBeanDefinition是常用的实现类，它对应一般性的<bean>元素标签，GenericBeanDefinition是自2.5以后新加入的bean文件配置属性定义类，是一站式服务类。在配置文件中可以定义父<bean>和子<bean>，父<bean>用RootBeanDefinition表示，而子<bean>用ChildBeanDefiniton表示，而没有父<bean>的<bean>就使用RootBeanDefinition表示。AbstractBeanDefinition对两者共同的类信息进行抽象。 Spring通过BeanDefinition将配置文件中的<bean>配置信息转换为容器的内部表示，并将这些BeanDefiniton注册到BeanDefinitonRegistry中。Spring容器的BeanDefinitionRegistry就像是Spring配置信息的内存数据库，主要是以map的形式保存，后续操作直接从BeanDefinitionRegistry中读取配置信息。一般情况下，BeanDefinition只在容器启动时加载并解析，除非容器刷新或重启，这些信息不会发生变化，当然如果用户有特殊的需求，也可以通过编程的方式在运行期调整BeanDefinition的定义。

• 4、有了加载器ResourceLoader，也拥有了对资源的描述Resource，也有了对bean的定义，我们不禁要问，我们的Resource资源是怎么转成我们的BeanDefinition的呢? 因此就引入了BeanDefinitionReader组件, Reader 嘛！就是一种读取机制，UML 图如下：

其实这种读取数据转换成内部对象的，不仅仅是 Spring 专有的，比如：Dom4j 解析器SAXReader reader = new SAXReader(); Document doc = reader.read(url.getFile());//url 是一个 URLResource 对象 严格来说，都是 Reader 体系吧，就是将统一资源数据对象读取转换成相应内部对象。

• 5、好了！基本上所有组件都快齐全了！对了，还有一个组件，你有了BeanDefinition后，你还必须将它们注册到工厂中去，所以当你使用getBean()方法时工厂才知道返回什么给你。还有一个问题，既然要保存注册这些bean, 那肯定要有个数据结构充当容器吧！没错，就是一个Map, 下面贴出BeanDefinitionRegistry的一个实现，叫SimpleBeanDefinitionRegistry的源码图：

• 6、前面说的 5 个点基本上可以看出ApplicationContext上下文基本直接或间接贯穿所有的部分，因此我们一般称之为容器，除此之外，ApplicationContext还拥有除了bean容器这种角色外，还包括了获取整个程序运行的环境参数等信息（比如 JDK 版本，jre 等），其实这部分 Spring 也做了对应的封装，称之为Enviroment, 下面就跟着小编的 eclipse, 一起 debug 下容器的初始化工程吧！

四、实践是检验真理的标准

package com.wokao666;

public class Student {

private int id;
private String name;
private int age;

public int getId() {
return id;
	}

public void setId(int id) {
this.id = id;
	}

public String getName() {
return name;
	}

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

public int getAge() {
return age;
	}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
	}

public Student(int id, String name, int age) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
	}

public Student() {
super();
	}

@Override
public String toString() {
return "Student [id=" + id + ", ]";
	}

}

<bean id="stu1" class="com.wokao666.Student">
 	<property ></property>
 	<property ></property>
 	<property ></property>
 </bean>
  <bean id="stu2" class="com.wokao666.Student">
 	<property ></property>
 	<property ></property>
 	<property ></property>
 </bean>

步：急切地加载ContextClosedEvent类，以避免在WebLogic 8.1中的应用程序关闭时出现奇怪的类加载器问题。

第二步：既然是new ClassPathXmlApplicationContext() 那么就调用构造器嘛！

第三步：

第四步：

第五步：

第六步：

• 1、初始化相关上下文环境，也就是初始化ClassPathXmlApplicationContext实例

• 2、获得一个resourcePatternResolver对象，方便第七步的资源解析成Resource对象

第七步：

/**
 * Set the config locations for this application context.//未应用上下文设置资源路径
 * <p>If not set, the implementation may use a default as appropriate.//如果未设置，则实现可以根据需要使用默认值。
 */
public void setConfigLocations(String... locations) {
if (locations != null) {//非空
		Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null");//断言保证locations的每个元素都不为null
this.configLocations = new String[locations.length];
for (int i = ; i < locations.length; i++) {
this.configLocations[i] = resolvePath(locations[i]).trim();//去空格，很好奇resolvePath做了什么事情？
		}
	}
else {
this.configLocations = null;
	}
}

/**
 * 解析给定的资源路径，必要时用相应的环境属性值替换占位符，应用于资源路径配置。
 * Resolve the given path, replacing placeholders with corresponding
 * environment property values if necessary. Applied to config locations.
 * @param path the original file path
 * @return the resolved file path
 * @see org.springframework.core.env.Environment#resolveRequiredPlaceholders(String)
 */
protected String resolvePath(String path) {
return getEnvironment().resolveRequiredPlaceholders(path);
}

/**
 * {@inheritDoc}
 * <p>If {@code null}, a new environment will be initialized via
 * {@link #createEnvironment()}.
 */
@Override
public ConfigurableEnvironment getEnvironment() {
if (this.environment == null) {
this.environment = createEnvironment();
	}
return this.environment;
}

第八步：这一步是重头戏

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// 刷新前准备工作，包括设置启动时间，是否激活标识位，初始化属性源(property source)配置
		prepareRefresh();

// 创建beanFactory（过程是根据xml为每个bean生成BeanDefinition并注册到生成的beanFactory
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

//准备创建好的beanFactory（给beanFactory设置ClassLoader，设置SpEL表达式解析器，设置类型转化器【能将xml String类型转成相应对象】，
//增加内置ApplicationContextAwareProcessor对象，忽略各种Aware对象，注册各种内置的对账对象【BeanFactory，ApplicationContext】等，
//注册AOP相关的一些东西，注册环境相关的一些bean
		prepareBeanFactory(beanFactory);

try {
// 模板方法，为容器某些子类扩展功能所用（工厂后处理器）这里可以参考BeanFactoryPostProcessor接口的postProcessBeanFactory方法
			postProcessBeanFactory(beanFactory);

// 调用所有BeanFactoryPostProcessor注册为Bean
			invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

// 注册所有实现了BeanPostProcessor接口的Bean
			registerBeanPostProcessors(beanFactory);

// 初始化MessageSource，和国际化相关
			initMessageSource();

// 初始化容器事件传播器
			initApplicationEventMulticaster();

// 调用容器子类某些特殊Bean的初始化，模板方法
			onRefresh();

// 为事件传播器注册监听器
			registerListeners();

// 初始化所有剩余的bean（普通bean）
			finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

// 初始化容器的生命周期事件处理器，并发布容器的生命周期事件
			finishRefresh();
		}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
				logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
"cancelling refresh attempt: " + ex);
			}
// 销毁已创建的bean
			destroyBeans();
// 重置`active`标志
			cancelRefresh(ex);
throw ex;
		}
finally {
//重置一些缓存
			resetCommonCaches();
		}
	}
}

/**
 * Prepare this context for refreshing, setting its startup date and
 * active flag as well as performing any initialization of property sources.
 */
protected void prepareRefresh() {
this.startupDate = System.currentTimeMillis();//设置容器启动时间
this.closed.set(false);//容器关闭标志，是否关闭？
this.active.set(true);//容器激活标志，是否激活？

if (logger.isInfoEnabled()) {//运行到这里，控制台就会打印当前容器的信息
		logger.info("Refreshing " + this);
	}

// 空方法，由子类覆盖实现，初始化容器上下文中的property文件
	initPropertySources();

//验证标记为必需的所有属性均可解析，请参阅ConfigurablePropertyResolver＃setRequiredProperties
	getEnvironment().validateRequiredProperties();

//允许收集早期的ApplicationEvents，一旦多播器可用，即可发布...
this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<ApplicationEvent>();
}

三月 22, 2018 4:21:13 下午 org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext prepareRefresh
信息: Refreshing org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext@96532d6: startup date [Thu Mar 22 16:21:09 CST 2018]; root of context hierarchy

第九步：

/**
 * 告诉子类刷新内部bean工厂(子类是指AbstractApplicationContext的子类，我们使用的是ClassPathXmlApplicationContext)
 * Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
 */
protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
	refreshBeanFactory();//刷新Bean工厂，如果已经存在Bean工厂，那就关闭并销毁，再创建一个新的bean工厂
	ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();//获取新创建的Bean工厂
if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);//控制台打印
	}
return beanFactory;
}

/**
 * 该实现执行该上下文的基础Bean工厂的实际刷新，关闭以前的Bean工厂（如果有的话）以及为该上下文的生命周期的下一阶段初始化新鲜的Bean工厂。
 * This implementation performs an actual refresh of this context's underlying
 * bean factory, shutting down the previous bean factory (if any) and
 * initializing a fresh bean factory for the next phase of the context's lifecycle.
 */
@Override
protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
if (hasBeanFactory()) {//如果已有bean工厂
		destroyBeans();//销毁
		closeBeanFactory();//关闭
	}
try {
		DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();//创建一个新的bean工厂
		beanFactory.setSerializationId(getId());//为序列化目的指定一个id，如果需要，可以将此BeanFactory从此id反序列化回BeanFactory对象。
//定制容器，设置启动参数（bean可覆盖、循环引用），开启注解自动装配
		customizeBeanFactory(beanFactory);
////将所有BeanDefinition载入beanFactory中，此处依旧是模板方法，具体由子类实现
		loadBeanDefinitions(beanFactory);
//beanFactory同步赋值
synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
this.beanFactory = beanFactory;
		}
	}
catch (IOException ex) {
throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
	}
}

第十步：

/**
 * 使用XmlBeanDefinitionReader来加载beandefnition，之前说过使用reader机制加载Resource资源变为BeanDefinition对象
 * Loads the bean definitions via an XmlBeanDefinitionReader.
 * @see org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader
 * @see #initBeanDefinitionReader
 * @see #loadBeanDefinitions
 */
@Override
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
// 创建XmlBeanDefinitionReader对象
	XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

// 使用当前上下文Enviroment中的Resource配置beanDefinitionReader，因为beanDefinitionReader要将Resource解析成BeanDefinition嘛！
	beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
	beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
	beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

//初始化这个reader
	initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
//将beandefinition注册到工厂中（这一步就是将bean保存到Map中）
	loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}

三月 22, 2018 5:09:40 下午 org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader loadBeanDefinitions
信息: Loading XML bean definitions from class path resource [applicationContext.xml]

第十一步：

//设置bean类加载器
//设置Spring语言表达式（SpEL）解析器
//扫描ApplicationContextAware bean
//注册类加载期类型切面织入（AOP）LoadTimeWeaver
//为各种加载进入beanFactory的bean配置默认环境

第十二步：

第十三步：

第十四步：

五、总结

• 1、首先初始化上下文，生成ClassPathXmlApplicationContext对象，在获取resourcePatternResolver对象将xml解析成Resource对象。

• 2、利用 1 生成的 context、resource 初始化工厂，并将 resource 解析成 beandefinition, 再将 beandefinition 注册到 beanfactory 中。