Spring IOC ApplicationContext的初始化

gnaiqil1
381 阅读6分钟

作为Spring IOC容器的核心，ApplicationContenxt提供了很多功能接口，这篇文章主要从源码介绍ApplicationContext的初始化过程中做了些什么事情。

其他一些以Spring为基础的框架也大量使用了ApplicationContext的功能，比如Mybatis、Dubbo等，阅读完成，相信你会更容易理解这些框架的工作原理，自己也会写一些通用的框架组件。

入口

ApplicationContext有很多不同的实现，通常继承了AbstractApplicaitonContext：

  1. 或最原始的通过容器web.xml的ContextLoaderListener、通过xml创建ClassPathApplicationContext
  2. 或通过Spring Boot创建 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext

初始化入口，基本都有下面两个过程：

  1. 设置配置元数据类型和路径（xml位置、配置注解类）

    // 设置配置路径，设置配置类等等
setConfigLocations(configLocations);
register(annotatedClasses);

  2. refresh，进行容器创建、初始化，设置一些功能的处理器等；后面详细介绍

    // 核心方法
refresh();

AbstractApplicaitonContext的refresh方法

BeanFactory创建准备

一些系统属性、环境变量获取，校验

// AbstractApplicaitonContext.refresh
prepareRefresh();

// AbstractApplicaitonContext.prepareRefresh
// 用于环境变量替换placeholder功能
initPropertySources();
getEnvironment().validateRequiredProperties();

BeanFactory对象创建

  1. 创建DefaultListableBeanFactory，作为beanFactory属性放在ApplicationContext中；

（加载bean定义，由具体子类实现（xml/注解））

// AbstractApplicaitonContext.refresh
// 获取BeanFactory，beanFactory作为一个属性被子类持有，两种实现（一个beanFactory只创建一次，一个每次刷新创建）
// 以前会使用，可刷新的实现：AbstractRefreshableApplicationContext，用在外部容器内部，猜想可能是因为外部容器bean生命周期不能由Spring控制，所以每次刷新重新创建一遍
// 但是最新常用的，spring-boot使用的已经是另一个：GenericWebApplicationContext，自己创建容器Server，beanFactory每次刷新只有一个，刷新由SpringBoot启动类控制
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

// AbstractApplicaitonContext.obtainFreshBeanFactory
refreshBeanFactory(); // 由两个子类实现

// AbstractRefreshableApplicationContext.refreshBeanFactory
// 加载bean定义，由子类实现，可能为xml形式，可能为注解形式
DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
loadBeanDefinitions(beanFactory);

// GenericWebApplicationContext.refreshBeanFactory 啥也不做，因为只有一个beanFactory，后面会使用别的方式加载beanDefinition，比如BeanFactoryPostProcessor

TODO Spring boot等新型的GenericWebApplicationContext实现如何扫描BeanDefinition的呢？留在BeanDefinition的加载文章中说

BeanFactory功能扩展

准备beanFactory，添加一些特殊bean

添加用于实现一些功能的BeanPostProcessor等，比如：

  1. Spring特殊bean接口相关的回调功能：如ContextAware接口功能、ApplicationListener接口监听事件功能等
// AbstractApplicaitonContext.refresh
prepareBeanFactory(beanFactory);

// AbstractApplicaitonContext.prepareBeanFactory
// SpEl表达式的支持 #{}
beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
// 属性注册编辑器，用于xml设置bean属性时，可以从文本转换为对应需要的类型
beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));
// 添加特殊的BeanPostProcessor，处理一些Aware方法，在后面bean初始化生命周期时机调用，与ApplicationContext有关，区别bean加载调用的beanName，beanFactory等，不同。
beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
// 上面忽略的，对应有直接可注入类型的依赖，其它还有一些
beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);
// 处理实现ApplicationListener接口的bean，实现事件发布与订阅，bean初始化生命周期中调用添加/移除listener
beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));

主要是一些Web的ApplicaitonContext继承使用，添加一些容器相关的如Servlet~Aware接口的bean初始化前调用

BeanFactoryPostProcessor调用

与BeanPostProcessor作用于Bean不同，BeanFactoryPostProcessor作用于BeanDefinition

refresh方法接下来会调用BeanFactoryPostProcessor，传入beanFactory获取到配置元数据，实例化之前可以修改bean定义

典型应用：PropertyPlaceHolderConfigurer，可以使用~ValueResolver结合BeanDefinitionVisitor对BeanDefinition进行修改。

问题：BeanFactoryPostProcessor，其实也是一类特殊的bean，在这一步就被创建完成，调用它的后置处理方法。

// AbstractApplicaitonContext.refresh
// 子类去覆盖实现
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// 调用 BeanFactoryPostProcessor beanFactory的后置处理器
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

// AbstractApplicaitonContext.invokeBeanFactoryPostProcessors
// 调用 BeanFactoryPostProcessors，用来修改BeanDefinition，实现比如使用 properties、enviroment
PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, getBeanFactoryPostProcessors());

// PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors
// 这里会获取到所有 BeanFactoryPostProcessor类型的bean
String[] postProcessorNames =
    beanFactory.getBeanNamesForType(BeanFactoryPostProcessor.class, true, false);
// 直接这时就创建这些bean
priorityOrderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanFactoryPostProcessor.class));
// 调用这些bean的后置处理方法
postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);

BeanPostProcessor的注册

refresh方法的下一步是注册BeanPostProcessor，内部获取并加载BeanPostProcessor类型bean，注册到beanFactory中，真正的调用在bean加载时，实例化之后，属性设置完成，初始化前后。

// AbstractApplicaitonContext.refresh
registerBeanPostProcessors(beanFactory);

// AbstractApplicaitonContext.registerBeanPostProcessors方法
PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory, this);

// PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors方法，类似前面BeanFactoryPostProcessor的操作
// 从BeanDefinition中获取 BeanPostProcessor类型的bean名称
String[] postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanPostProcessor.class, true, false);
// 直接这时就创建这些bean
BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
// 将bean 添加到beanFactory中，后面bean加载时调用，多次add只会改变顺序，不会添加多个
beanFactory.addBeanPostProcessor(postProcessor);

消息及国际化

消息源Bean MessageSource的加载，注册，作用是通过code获取String类型的message，可以根据不同Locale匹配实现国际化

如果用户自定义了，直接加载，如果没有定义，创建默认的，直接注册为单例，不用beanFactory加载。

initMessageSource();

事件发布

加载注册应用消息广播器ApplicationEventMulticaster bean，默认SimpleApplicationEventMulticaster，实现了两个主要接口，分别用来：

  1. 维护listener，add、remove注册事件的监听器
  2. 传播事件，提供multicastEvent方法（默认同步，可以自定义线程池，异步处理消息逻辑）
// AbstractApplicaitonContext.refresh
initApplicationEventMulticaster();

// 如果没自定义，直接使用SimpleApplicationEventMulticaster，可以配置执行器线程池异步发送消息
this.applicationEventMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster(beanFactory);
beanFactory.registerSingleton(APPLICATION_EVENT_MULTICASTER_BEAN_NAME, this.applicationEventMulticaster);

这里使用了观察者设计模式，发布订阅模式一般具有订阅调度中心，即事件广播者Bean，被组合到ApplicationContext中专门用来完成事件传播功能

// AbstractApplicaitonContext.refresh
// 子类实现，比如Spring Boot的SpringApplication就是用这个onRefresh回调来进行Server容器的创建
onRefresh();

注册ApplicationListener类型bean到事件广播器的一个set中

// AbstractApplicaitonContext.refresh
// 获取所有ApplicationListener类型的bean，注册到ApplicationEventMulticaster的set域中
registerListeners();

Event泛型参数的获取

Spring中要监听某个事件，写一个实现接口ApplicationListener的bean就可以了

public class AnsiOutputApplicationListener
    implements ApplicationListener<ApplicationEnvironmentPreparedEvent> {
}

是通过ResolvableType工具类，可以方便的获取某个对象的类所实现的接口的泛型参数

加载非懒单例bean

加载所有非懒加载的bean，包括一些Spring实现功能自带的Bean，和用户定义的非懒加载Bean：

// AbstractApplicaitonContext.refresh
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

// AbstractApplicaitonContext.finishBeanFactoryInitialization
// 加载converters和formatters
beanFactory.setConversionService(beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
// 加载所有用户定义的非懒加载bean
beanFactory.preInstantiateSingletons();

// DefaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons
getBean(beanName);

加载Bean的过程比较复杂，会单独列出一篇文章。

refresh完成后工作

完成刷新，清除缓存，回调LifecycleProcessor事件方法，ContextRefreshedEvent，加入到LiveBeansView中

// AbstractApplicaitonContext.refresh
finishRefresh();

// AbstractApplicaitonContext.finishRefresh
// 初始化实现Spring生命周期的Bean
initLifecycleProcessor();
// 回调
getLifecycleProcessor().onRefresh();
// 发布事件
publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this));

总结

ApplicationContext在实现BeanFactory接口相关的功能时，增加了许多功能，在加载完成BeanDefinition（这里没有涉及）之后，核心的refresh方法主要实现了以下功能：

  • 环境变量、系统属性支持
  • spEl表达式支持、PropertyEditor等文本属性转换支持
  • 添加BeanPostProcessor，用作实现特殊接口Bean的包括各种生命周期方法回调实现
  • BeanFactoryPostProcessor后置处理，修改BeanDefinition，
  • 向容器中添加包括用户定义的BeanPostProcessors
  • 消息和国际化
  • 事件发布广播中心Bean创建
  • 提供生命周期回调功能
  • 加载Bean
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