JVM系列整体栏目

一，spring源码整体概述

1，初步概述

在分析这个源码之前，首先需要去官网下载这个spring的源码包，建议下载5.x.x的版本。我这里安装的是：https://github.com/spring-projects/spring-framework/tree/5.2.x

spring框架在我们的认知中，是一个框架，也是一个生态。在spring中，最主要的就是两部分：一个是IOC，另一个是AOP。 IOC由被称为控制反转，是一种思想，就是将对象交给容器管理，而与其对应的是DI，被称为依赖注入，是IOC的一种具体实现。AOP是在IOC基础的一个升华，因此需要透彻的了解IOC之后，再来了解AOP。

IOC一般是作为bean对象的容器，其构建对象的基本流程如下，中间省略部分扩展点，如一些后置处理器，增强器等，后序会一一补上。下面这张图主要是针对于注解的方式获取bean的流程图。

1，获取上下文一般会通过两种方式获取，一种是通过XML的方式获取，一种是通过注解的方式获取，XML在现在流行的如日中天的springboot中很少使用，因此这里也选择通过注解的方式获取这个上下文ApplicationContext。

public class MainClass {
	public static void main(String[] args) {
		AnnotationConfigApplicationContext context =
				new AnnotationConfigApplicationContext(MainCofig.class);
		User user = (User)context.getBean("user");
		System.out.println("user的类型:"+user.getClass());
	}
}

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = {"com.zhs.study"})
public class MainCofig {
}

当然，也可以通过这个XML的方式来获取上下文，在最初接触spring的时候，就是将bean卸载xml文件中的。

ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("xxx.xml");

2，而不管是使用这个XML的配置文件还是使用这个注解的方式获取到上下文，他们在调用getBean之前，都得生成一个BeanDefinition的bean定义，有了具体的bean定义之后，才能通过这个bean工厂去生产或者获取这个bean对象。而在获取到一个统一的BeanDefinition之前，那么就需要通过实现这个BeanDefinitionReader接口来将不同的上下文配置信息转换成统一的BeanDefinition

public interface BeanDefinitionReader {...}

BeanDefinitionReader接口有着具体的实现类，如下图所示，有着上面所说的xml和注解生成bean定义的读取器等，相当于作为一个统一的解析器，

随后通过一个BeanDefinitionRegistry的注册器，将读取到的东西注册成一个BeanDefinition，这样就能统一的生成一个bean工厂可以识别的一个BeanDefinition对象了

protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
	try {
		Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
		return registerBeanDefinitions(doc, resource);
	}
}

由于生成的beanDefinition的数量比较多，因此会先将这个bean定义先加入到这个beanDefinitionMap里面。

private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

3，随后会调用这个getBean()方法，从这个bean工厂中获取值，如果这个bean定义存在则直接获取，不存在则先创建再将值返回。

Student student = (Student) context.getBean("student");

在获取这个bean的过程中，主要会经历实例化，属性填充和初始化三个主要的过程，分别是实例化、属性填充、初始化 这三个主要的步骤。实例化就是在堆内存中开辟一块空间，并且给对象的属性值赋予默认值；属性填充就是往这个对象中set最终的值；最后再执行init初始化方法。并且这三个步骤的顺序不能改变。

在填充属性到这个初始化的过程中，可以设置一些Aware接口的属性，实现这些Aware接口可以获取上下文等。如某个对象想获取整个上下文的信息，就可以实现ApplicationContextAware，外部获取到这个实例之后，就可以直接通过getApplicationContext方法获取上下文。

//实现上下文的aware接口
@Component
public class First implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;
    //实现方法
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
    //将值返回
    private ApplicationContext getApplicationContext(){
        return applicationContext;
    }
}

Aware的作用就是：当Spring容器创建的bean对象在进行具体操作的时候，如果需要容器中的其他对象，此时可以将对象实现这个Aware接口，从而满足当前的需要。

除了设置Aware，还可以设置一些BeanPostProcessor 处理器，首先会调用BeanPostProcessor.before()方法，最后会调用这个BeanPostProcessor.after() 方法，在这两个处理器中间，执行的就是上面说的init初始化方法。而这两个处理器的方法如下

//前置处理器
@Nullable
default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
	return bean;
}
//后置处理器
@Nullable
default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
	return bean;
}

4，随后生成一个完整的bean对象，存储在这个concurrentHashMap一级缓存中，后续直接在map中获取实例即可。这就是一个粗略的的ioc流程。

5，在spring容器中，又将spring bean对象分为普通对象和容器对象，容器对象相当于一个内置的对象，而普通对象相当于自定义对象。内置对象就是类似于一些需要提前加载的类，并没有显式的自定义一些对象，自定义对象就是一些自定义在xml中或者注解中的一些实例对象。

2，扩展点机制

在上述粗略的描述了一下IOC的整体流程，除了上面这些组件之外，还存在的一些扩展点机制，如一些PostProcessor 后置处理器，主要有BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor处理器，前者主要是用来增强beanDefinition信息的，后者可以用来增强bean信息的，如aop等。

BeanFactoryPostProcessor的接口信息如下，并且该接口是一个函数式接口，在spring容器中，该接口是以集合的形式存在，就是会有多个这种bean工厂的后置处理器。

//函数式接口
@FunctionalInterface
public interface BeanFactoryPostProcessor {
	void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException;
}

BeanPostProcessor的接口信息如下，里面有两个方法，被称为后置处理器的前置方法和后置处理器的后置方法

public interface BeanPostProcessor {
	@Nullable
	default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

	@Nullable
	default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

}

如下面这段BeanFactoryPostProcessor的举例，在实现这个接口之后，重写里面的postProcessBeanFactory方法就可以获取到beanDefination，并且对这个bean定义做一个增强的功能。里面可以设置一些bean的描述，加一些描述信息，是否设置成类加载等等。

/**
 * 自定义bean工厂的后置处理器类
 * 对beanDefinition做增强功能
 * @author zhenghuisheng
 * @date : 2023/5/25
 */
@Component
public class BeanFactoryTest implements BeanFactoryPostProcessor {
    /**
     * @param beanFactory : beanDefinition
     * @throws BeansException
     */
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition("taskTestController");
        taskTestController.setDescription("hhhhha");
        System.out.println("=================taskTestController增强完成！");
        System.out.println(taskTestController.getDescription());
    }
}

3，核心方法refresh

除此之外，xml方式的构造方法和注解的构造方法里面，里面都有一个重要的方法refresh ，他们的构造方法如下

//XML的方式获取到上下文
public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent) throws BeansException {
	super(parent);   // 初始化父类 ，获得xml路径资源解析器
	setConfigLocations(configLocations);  // 通过环境变量解析 xml路径
	if (refresh) {
		refresh();   // 这个方法时spring是最终要的一个方法，甚至体系整个ioc的声明周期
	}
}

//注解的方式获取上下文
public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) {
	//调用构造函数
	this();
	//注册我们的配置类
	register(annotatedClasses);
	//IOC容器刷新接口
	refresh();
}

而在这个refresh方法中，可以说是整个spring底层的核心，其代码如下，因此后文的spring源码的继续分析，基本就是围绕下面的这些方法。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
	synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
		//1:准备刷新上下文环境
		prepareRefresh();
		//2:获取告诉子类初始化Bean工厂  不同工厂不同实现
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
		//3:对bean工厂进行填充属性
		prepareBeanFactory(beanFactory);
		try {
			// 第四:留个子类去实现该接口,bean工厂的后置处理器
			postProcessBeanFactory(beanFactory);
			// 调用我们的bean工厂的后置处理器. 
       	 	//1. 会在此将class扫描成beanDefinition  2.bean工厂的后置处理器调用
			invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
			// 注册我们bean的后置处理器
			registerBeanPostProcessors(beanFactory);
			// 初始化国际化资源处理器.
			initMessageSource();
			// 创建事件多播器
			initApplicationEventMulticaster();
			// 这个方法同样也是留个子类实现的springboot也是从这个方法进行启动tomcat的.
			onRefresh();
			//把我们的事件监听器注册到多播器上
			registerListeners();
			// 实例化我们剩余的单实例bean.
			finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
			// 最后容器刷新 发布刷新事件(Spring cloud也是从这里启动的)
			finishRefresh();
		}
    }
}

4，BeanFactory和FactoryBean的区别

BeanFactoy是一个大的容器接口，ApplicationContext是其具体的实现接口，主要用于创建和获取对象，使用这个BeanFacory的时候必须遵循完整的创建的过程，这个过程是由spring来控制管理的。

FactoryBean只需要调用getObject就可以返回具体的对象，整个对象的创建过程是由用户自己来控制的，更加灵活，也可以用来创建一些特殊的bean，更加复杂的bean。在这个FactoryBean对象中，主要有三个方法，分别是：IsSingleton、getObject、getObjectType 这三个方法，使用的最频繁的就是getObject这个方法。

在preInstantiateSingletons 的这个方法中，有一段判断逻辑如下，判断这个bean是不是工厂bean

//是不是工厂bean
if (isFactoryBean(beanName)) {...}

如果不获取该对象，那么该对象具体的值是看不见的，因为该对象没有提前创建。接下来再看一段代码，一个实体类实现这个bean工厂，再创建一个老师对象和学生对象的实体类

/**
 * @author zhenghuisheng
 * @date : 2023/5/29
 */
@Component
public class TeacherFactory implements FactoryBean<Teacher> {
    @Override
    public Teacher getObject() throws Exception {
        return new Teacher();
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return Teacher.class;
    }
}

接下来通过上下文获取这个工厂中的实体类，查看结果如下

//获取上下文容器对象
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainCofig.class);
//返回的是学生对象
Student stu = (Student)context.getBean("teacherFactory");
//返回的是老师的对象，不能强转成学生，代码运行会报错
Student stu = (Student)context.getBean("&teacherFactory");

//获取上下文容器对象
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainCofig.class);
//返回的是学生对象
Student stu = (Student)context.getBean("teacherFactory");
//返回的是老师的对象，不能强转成学生，代码运行会报错
Student stu = (Student)context.getBean("&teacherFactory");

也就是说可以通过这个FactoryBean返回的对象不是当前对象，也可以通过这个& 获取原来的值，可以使得获取值的方式更加的灵活。而使用这个FactoryBean的意义就是：只需要通过重写这个getObject方法就可以获取到对应的bean对象，而不需要完全遵守这个bean的生命周期