Spring-容器的初始化

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读完这篇文章你将会收获到

  • 了解到 Spring 容器初始化流程
  • ThreadLocal 在 Spring 中的最佳实践
  • 面试中回答 Spring 容器初始化流程

引言

我们先从一个简单常见的代码入手分析

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "https://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
<beans>
<bean class="com.demo.data.Person">
<description>
微信搜一搜:CoderLi(不妨关注➕一下? 这次一定?)
</description>
</bean>
</beans>
public static void main(String[] args) {Resource resource = new ClassPathResource("coderLi.xml");
DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(defaultListableBeanFactory);
xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(resource);
}

上面这段 Java 代码主要做了

  • 资源的获取(定位)
  • 创建一个 beanFactory
  • 根据 beanFactory (实现了 BeanDefinitionRegistry 接口) 创建一个 beanDefinitionReader
  • 装载资源并 registry 资源里面的 beanDefinition

所以总体而言就是资源的加载、加载、注册三个步骤

  • 对于资源的加载可以看看我另一篇文章 Spring- 资源加载(源码分析)
  • 加载的过程则是将 Resource 对象转为一系列的 BeanDefinition 对象
  • 注册则是将 BeanDefinition 注入到 BeanDefinitionRegistry 中

组件介绍

在分析源码流程之前我们一起先对一些重要的组件混个眼熟

DefaultListableBeanFactory

defaultListableBeanFactory 是整个 bean 加载的核心部分,是 bean 注册及加载 bean 的默认实现

对于 AliasRegistry 可以参考我另一篇文章 Spring-AliasRegistry。关于这个类我们只要记住两点,一个是它是一个 beanFactory、一个是它是一个 BeanDefinitionRegistry

XmlBeanDefinitionReader

从 XML 资源文件中读取并转换为 BeanDefinition 的各个功能

DocumentLoader

对 Resource 文件进行转换、将 Resource 文件转换为 Document 文件

BeanDefinitionDocumentReader

读取 Document 并向 BeanDefinitionRegistry 注册

源码分析

loadBeanDefinitions(Resource)

XmlBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions(Resource) 我们先从这个入口方法开始进去

@Override
public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
}

EncodedResource 是 Resource 的子类,Spring- 资源加载(源码分析)

public class EncodedResource implements InputStreamSource {
private final Resource resource;
@Nullable
private final String encoding;
@Nullable
private final Charset charset;
..........
..........
public Reader getReader() throws IOException {if (this.charset != null) {return new InputStreamReader(this.resource.getInputStream(), this.charset);
}
else if (this.encoding != null) {return new InputStreamReader(this.resource.getInputStream(), this.encoding);
}
else {return new InputStreamReader(this.resource.getInputStream());
}
}
}

只是一个简单的 Wrapper 类,针对不同的字符集和字符编码返回不一样的 Reader

loadBeanDefinitions(EncodedResource)

public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
// 从 Thread Local 中获取正在加载的的资源
Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
// 判断这个资源是否已经加载过了、主要是为了是否是 资源的循环依赖 import
if (!currentResources.add(encodedResource)) {throw new BeanDefinitionStoreException("");
}
try (InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream()) {InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
// 有 encode 就设置进去
if (encodedResource.getEncoding() != null) {inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
}
// 真正的加载
return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
}
catch (IOException ex) {throw new BeanDefinitionStoreException("");
}
finally {
// ThreadLocal 的最佳实践
currentResources.remove(encodedResource);
if (currentResources.isEmpty()) {this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.remove();
}
}
}

首先从 ThreadLocal 中获取正在加载的 Resource,这里主要是检查 import 标签带来的循环引用问题。

从这里我们可以看到在 finally 中,对已经完成加载的资源进行移除,并且检查 Set 是否还有元素了,如果没有则直接调用 ThreadLocalremove 方法。这个就是 ThreadLocal 的最佳实践了,最后的 remove 方法的调用可以避免 ThreadLocal 在 ThreadLocalMap 中作为 WeakReference 而带来的内存泄露问题。

这个方法里基本做啥事情、最主要的事情就是调用了 doLoadBeanDefinitions 这个方法,而这个方法才是真正干活的。(在 Spring 中,很有意思的是、真正干活的方法前缀都是带有 do 的,这个可以留意下)

doLoadBeanDefinitions(InputSource Resource)

// 获取 document 对象
Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
// 注册 bean definition
int count = registerBeanDefinitions(doc, resource);
return count;

doLoadDocument 这个方法就是将 Resource 转化为 Document,这里涉及到 xml 文件到验证,建立对应的 Document Node,使用到的就是上面提及到的 DocumentLoader。这个不展开来探讨。

我们直接进入到 registerBeanDefinitions 方法中

registerBeanDefinitions(Document,Resource)

public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) {
// 创建一个 bean definition 的 reader
BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
// 注册之前已经有的 bean definition 的个数 return this.beanDefinitionMap.size();
int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
}

上面代码中出现了一个我们提及到的 BeanDefinitionDocumentReader 组件,他的功能就是读取 Document 并向 BeanDefinitionRegistry 注册

public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
this.readerContext = readerContext;
doRegisterBeanDefinitions(doc.getDocumentElement());
}

这里又来了、do 才是真正干活的大哥

protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);
if (this.delegate.isDefaultNamespace(root)) {
// 处理 profiles
String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);
if (StringUtils.hasText(profileSpec)) {String[] specifiedProfiles = StringUtils.tokenizeToStringArray(profileSpec, BeanDefinitionParserDelegate.MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
if (!getReaderContext().getEnvironment().acceptsProfiles(specifiedProfiles)) {return;}
}
}
// 解释前的处理 这里默认为空实现、子类可以覆盖此方法在解释 Element 之前做些事情
preProcessXml(root);
// 解释
parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
// 解释后处理 这里默认为空实现
postProcessXml(root);
this.delegate = parent;
}

这里主要的方法就是 parseBeanDefinitions

protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {NodeList nl = root.getChildNodes();
for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {Node node = nl.item(i);
if (node instanceof Element) {Element ele = (Element) node;
if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
// spring 默认标签解释
parseDefaultElement(ele, delegate);
} else {
// 自定义 标签解释
delegate.parseCustomElement(ele);
}
}
}
} else {delegate.parseCustomElement(root);
}
}

Spring 的默认标签有 import , beans , bean , alias

private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
// 解释 import 标签
if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {importBeanDefinitionResource(ele);
} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {processAliasRegistration(ele);
} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {processBeanDefinition(ele, delegate);
} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {doRegisterBeanDefinitions(ele);
}
}

解释 import 标签调用 importBeanDefinitionResource 最终会调用到我们最开始处理 Resource 循环依赖的那个方法 loadBeanDefinitions

我们直接进入到 processAliasRegistration 方法中

protected void processAliasRegistration(Element ele) {String name = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
String alias = ele.getAttribute(ALIAS_ATTRIBUTE);
boolean valid = true;
if (!StringUtils.hasText(name)) {getReaderContext().error("Name must not be empty", ele);
valid = false;
}
if (!StringUtils.hasText(alias)) {getReaderContext().error("Alias must not be empty", ele);
valid = false;
}
if (valid) {
try {
// 最重要的一行代码
getReaderContext().getRegistry().registerAlias(name, alias);
} catch (Exception ex) {getReaderContext().error("Failed to register alias'" + alias +
"'for bean with name'" + name + "'", ele, ex);
}
getReaderContext().fireAliasRegistered(name, alias, extractSource(ele));
}
}

最重要的一行代码就是将 name 和 alias 进行注册 ( 这里注册的是 alias 标签中的 name 和 alias 之间的关系),可以参考这篇文章进行了解 Spring-AliasRegistry

我们来到最主要的 processBeanDefinition

protected void processBeanDefinition(Element ele,
BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
// 这里获得了一个 BeanDefinitionHolder
BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
if (bdHolder != null) {bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
try {BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
} catch (BeanDefinitionStoreException ex) {.....}
getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
}
}

我们先分析 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry()) 这句代码

public static void registerBeanDefinition(BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
throws BeanDefinitionStoreException {
// 注册 bean Name
String beanName = definitionHolder.getBeanName();
registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
// 注册 alias .
String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
if (aliases != null) {for (String alias : aliases) {registry.registerAlias(beanName, alias);
}
}
}

这个方法的作用很简单、就是使用一开始我们传给 XmlBeanDefinitionReaderBeanDefinitionRegistry 对 bean 和 beanDefinition 的关系进行注册。并且也对 beanName 和 alias 的关系进行注册 ( 这里是对 bean 标签中配置的 id 和 name 属性关系进行配置)

delegate.parseBeanDefinitionElement(ele) 我们再把眼光返回到这个方法、这个方法就是创建 BeanDefinition 的地方了

@Nullable
public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele) {return parseBeanDefinitionElement(ele, null);
}
@Nullable
public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBean) {String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
List<String> aliases = new ArrayList<>();
// 判断是否配置了 name 属性、对 name 进行分割
// 在 bean 标签中 name 就是 alias 了
if (StringUtils.hasLength(nameAttr)) {String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(...);
aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));
}
String beanName = id;
// 没有配置 id 并且 alias 列表不为空、则选取第一个 alias 为 bean Name
if (!StringUtils.hasText(beanName) && !aliases.isEmpty()) {beanName = aliases.remove(0);
}
if (containingBean == null) {
// 检查 beanName 和 alias 的唯一性
checkNameUniqueness(beanName, aliases, ele);
}
// 怎么生成一个 BeanDefinition 尼
AbstractBeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean);
if (beanDefinition != null) {
// 如果 beanName 为 空
if (!StringUtils.hasText(beanName)) {
try {if (containingBean != null) {
beanName = BeanDefinitionReaderUtils.generateBeanName(beanDefinition, this.readerContext.getRegistry(), true);
} else {
// 没有配置 beanName 和 alias 的话、那么这个类的第一个实例、将拥有 全类名的 alias
// org.springframework.beans.testfixture.beans.TestBean 这个是别名(TestBean#0 才拥有这个别名、其他的不配拥有)
// org.springframework.beans.testfixture.beans.TestBean#0 这个是 beanName
beanName = this.readerContext.generateBeanName(beanDefinition);
String beanClassName = beanDefinition.getBeanClassName();
if (beanClassName != null &&
beanName.startsWith(beanClassName) && beanName.length() > beanClassName.length() &&
!this.readerContext.getRegistry().isBeanNameInUse(beanClassName)) {aliases.add(beanClassName);
}
}
} catch (Exception ex) {.........}
}
String[] aliasesArray = StringUtils.toStringArray(aliases);
return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray);
}
// nothing
return null;
}

在 bean 标签中 name 属性对应的就是 alias,id 属性对应的就是 beanName 了

当我们没有配置 id 属性但是配置了 name 属性、那么第一个 name 属性就会成为我们的 id

当我们既没有配置 id 属性 也没有配置 name 属性,那么 Spring 就会帮我们生成具体可看看 Spring-AliasRegistry

然后就创建了一个 BeanDefinitionHolder 返回了

上面的代码我们看到有这个关键的方法 parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean) 这个方法生成了我们期待的 BeanDefinition,但是里面的内容都是比较枯燥的

// 解释 class 属性
String className = null;
if (ele.hasAttribute(CLASS_ATTRIBUTE)) {className = ele.getAttribute(CLASS_ATTRIBUTE).trim();}
// 是否指定了 parent bean
String parent = null;
if (ele.hasAttribute(PARENT_ATTRIBUTE)) {parent = ele.getAttribute(PARENT_ATTRIBUTE);
}
// 创建 GenericBeanDefinition
AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);
// 解释各种默认的属性
parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);
// 提取 describe
bd.setDescription(DomUtils.getChildElementValueByTagName(ele, DESCRIPTION_ELEMENT));
// 解释元数据
parseMetaElements(ele, bd);
// look up 方法
parseLookupOverrideSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
// replacer
parseReplacedMethodSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
// 解析构造函数参数
parseConstructorArgElements(ele, bd);
// 解释 property 子元素
parsePropertyElements(ele, bd);
// 解释 qualifier
parseQualifierElements(ele, bd);
bd.setResource(this.readerContext.getResource());
bd.setSource(extractSource(ele));

都是去解析 bean 标签里面的各种属性

那么我们整个 Spring 容器初始化流程就介绍完了

总结

public static void main(String[] args) {Resource resource = new ClassPathResource("coderLi.xml");
DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(defaultListableBeanFactory);
xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(resource);
}
  1. 调用 XmlBeanDefinitionReader 的方法 loadBeanDefinitions
  2. 将 Resource 包裹成 EncodeResource
  3. 通过 ThreadLocal 判断是否 Resource 循环依赖
  4. 使用 DocumentLoader 将 Resource 转换为 Document
  5. 使用 BeanDefinitionDocumentReader 解释 Document 的标签
  6. 解释 Spring 提供的默认标签 / 自定义的标签解释

    • 解释 import 标签的时候会回调到步骤 2 中
    • 解释 alias 标签会向 AliasRegistry 注册
    • 解释 bean 标签会向 BeanDefinitionRegistry 注册 beanName 和 BeanDefinition,也会注册 bean 标签里面 id 和 name 的关系(其实就是 alias)

大致的流程就是如此了,面试的时候大致说出 XmlBeanDefinitionReader,DocumentLoader,BeanDefinitionDocumentReader,BeanDefinitionRegistry,AliasRegistry 这几个组件,面试官大概率会认为你是真的看过 Spring 的这部分代码的

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Spring- 资源加载(源码分析)

Spring-AliasRegistry

编译 Spring5.2.0 源码

正文完
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