Spring之IOC容器设计理念

Caixr
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Spring前置介绍

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Core Container

Core和Beans模块是spring的基础部分，提供IOC和依赖注入特性。这里的基础概念是BeanFactory，它提供对Factory模式的经典实现来消除对程序性单例模式的需要，并且真正允许从程序逻辑中分离出依赖关系和配置。

  • Core：主要包含Spring框架基本的核心工具类。
  • Beans：它包含配置文件、创建和管理bean，以及IOC/DI操作相关的所有类。(BeanFactory的作用)
  • Context：构建与Core和Beans模块基础上，提供了一种类似JNDI注册器的框架式对象访问方法。Context模块继承了Beans的特性，为Spring核心提供了大量扩展，添加了对国际化、事件传播、资源加载和对Context的透明创建的支持。
  • Expression Language：模块提供了强大的表达式语言，用于在运行时查询和操纵对象。它是 JSP 2.1 规范中定义的unifed expression language 的扩展。 该语言支持设直／获取属 性的值，属性的分配，方法的调用，访问数组上下文（accessiong the context of arrays）、容器和索引器、逻辑和算术运算符、命名变量以及从Spring的IoC容器中根据名称检 索对象。 它也支持list投影、选择和一般的list聚合。

Spring Data Access/Integration

  • JDBC：提供了一个JDBC抽象层，它可以消除冗长的JDBC编码和解析数据库厂商特有的代码错误。这个模块包含了Spring对JDBC数据访问进行封装的所有类
  • ORM：如JPA、JDO、Hibernate、iBatis等，提供了一个交互层。利用ORM分装包，可以混合使用所有Spring提供的特性进行O/R映射。
  • OXM：提供了一个对Object Xml映射实现的抽象层，Object/XML映射实现包括JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX和XStrarn
  • JMS：模块主要包含了一些制造和消费消息的特性。
  • Transaction：支持编程和声明性的事务管理，这些事务类必须实现特定的接口，并对所有的POJO都适用。

Spring Web

web模块，提供了基础的面向Web的集成特性，如，文件上传、使用servlet listeners初始化Ioc容器以及一个面向web的应用上下文。

Spring Aop

  • Aspects：模块提供了对AspectJ的集成支持。
  • Instrumentation：提供了class instrumentation支持和classloader实现，使得可以在特定的应用服务器上使用。

Spring容器继承图

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IOC

IOC是一种设计思想，即常说的控制反转，用来解决层层之间的耦合，Spring的DI（依赖倒置）就是对其的一种具体的实现。IOC的思想最核心的地方在于，资源不由使用资源的双方管理，而由不使用资源的第三方管理（IOC容器），这可以带来很多好处。第一，资源集中管理，实现资源的可配置和易管理。第二，降低了使用资源双方的依赖程度，也就是我们说的耦合度。
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如上图所示：A、B、C、D各个对象之间相互依赖，相互耦合，如果对象A，修改了则B、C、D也会跟着变更，所谓牵一发而动全身。
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如上图所示：如果借助第三方管理，即IOC容器，A、B、C、D、各个对象之间相互解耦，各自只需关注各自的功能，不会因为某个对象的修改而需要全部的改动。

如何将类注册到Spring的IOC容器中

context上下文

由上面可知，IOC是一个容器，存放着各种的对象，也就是所说的Bean。那么如何将类注册到IOC容器中，使得被IOC容器所管理，成为一个Bean呢？通常有两种入口的方式：

  • xml配置方式
  • 注解方式
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class);
ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("xxx.xml");

context作为加载类对象的入口，并不是真正的生产Bean的地方。而是交给BeanFactory去生产Bean。在通过context.getBean()的时候可以看到。它既可以获取Bean也可以生产Bean。
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BeanFactory

从上面的类图就可以看出，BeanFactory是Spring顶层核心接口，使用了简单工程模式，负责生产Bean。一个没有感情的生产机器~~
到这里可以知道，要想将类对象注册到IOC容器中成为Bean，首先需要通过context来加载xml配置类或者读取注解，然后再交给BeanFactory去生产Bean。那么，xml配置的方式和注解两种方式是两种不同的实现，要交给BeanFactory去生产Bean，就要用一个统一的内容格式。即BeanDefinition。如图所示例子。
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BeanDefinition也是一个接口，封装了生产Bean的一切所需的原材料。 image.png
AbstractBeanDefinition继承了BeanDefinition接口。 image.png
那么生成图纸(BeanDefinition)，是由谁来生成的？由上图例子可以知道，是通过设计师(BeanDefinitionRegistry)来生成，放入到图纸库(BeanDefinitionMap)中，然后工厂(BeanFactory)从中去取到相应的图纸(BeanDefinition)来生产Bean(窗帘、家具)。相应的有对应的销售人员(BeanDefinitionReader)来挖掘客户(读取配置类或xml文件)，然后交给接待人员(BeanDefinitionScanner)来发掘真正有需求的客户(扫描带有注解的类)。
问题：ApplicationContext和BeanFactory两者都可以生成Bean，它们有什么区别？

FeatureBeanFactoryApplicationContext
Bean实例化/装配✔✔
生命周期管理❌✔
自动注册BeanPostProcessor❌✔
自动注册BeanFactoryPostProcessor❌✔
国际化❌✔
ApplicationEvent发布机制(事件发布)❌✔

Factory没有扫描@Component等注解的能力;Factory职责单一，只复杂生产Bean和维护Bean的关系。
以上是Bean注册到IOC容器中的一个大致流程，注册到IOC容器后，即开始了Bean的一系列操作，也就是Bean的生命周期就开始了。

Bean生命周期简述

bean的生命周期只有四个主要阶段，其他都是在这四个主要阶段前后的扩展点：

  • 实例化(Instantiation)：即通过反射或者工厂进行实例化（例如@Component是通过反射，@Bean通过工厂）。(反射是由Spring决定的，而工厂可以由开发者自己决定new的过程更加灵活)
  • 填充属性(Populate)：即对带有@Autowired、@Value等注解的属性进行赋值。
  • 初始化(Initialization)：initMethod、destroy等方法。
  • 销毁(Destruction)：Bean的销毁。

扩展点

  • BeanFactoryPostProcessor：Bean工厂后置处理器，主要用于修改Bean定义(BeanDefinition)。 image.png
  • BeanDefinitionRegistryPostProcessor：主要用于注册Bean定义，是BeanFactoryPostProcessor的子类。 image.png 以上两个扩展点，主要是对Bean定义(BeanDefinition)的操作。Bean也有其相应的扩展点，穿插在Bean的生命周期四个阶段中调用，总共会调用9次。
  • BeanPostProcessor：Bean后置处理器，在Bean的实例化、填充属性、初始化操作的时候会进行调用。 image.png
    在Bean的初始化后回去调用一堆的Aware。在BeanFactory中可以看到。 image.png

小结

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上图并不是一个完整的IOC加载流程，仅仅是本篇涉及到的内容。

最后

通过本篇可以大致的了解以下几个问题：

  • 什么是BeanFactory？
  • BeanFactory和ApplicationContext有什么区别？
  • 简述SpringIOC的加载过程。
  • Bean的生命周期。
  • Spring中有哪些扩展点和调用时机。
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