零基础带你看Spring源码——IOC控制反转

本章开始来学习下Spring的源码，看看Spring框架最核心、最经常使用的功能是怎么实现的。
网上介绍Spring，说源码的文章，大多数都是生搬硬推，都是直接看来的观点换个描述就放出来。这并不能说有问题，但没有从一个很好的、容易切入的角度去了解学习。博主来尝试抛弃一些所知，从使用上入手，步步回溯源码去了解学习。

不少人会混乱IOC和DI的两个概念，其实这二者是层面的不一样。
具体的区别的区别：IOC是DI的原理。依赖注入是向某个类或方法注入一个值，其中所用到的原理就是控制反转。
因此说到操做层面的时候用DI，原理层的是说IOC，下文亦同。

对于DI最新使用方法，如今都是建议用Java注解去标识。可是相信笔者，不要用这种方式去看源码。笔者原本是想从Java注解入手去一步步看源码，debug看看发生什么了。但发现更多时间是在调SpringBoot和AOP的源码。在看了一天后，仍是换一种思路吧，由于AOP是打算在下一章再讲的。

因此我用XML的方式，搭了一个最简单的Spring项目来学习其中IOC的源码。建议你们把代码拉下来，跟着笔者思路来一块儿看。
源码在此：https://github.com/Zack-Ku/sp...

搭建内容

maven的依赖,只添加了spring-context模板，用的是4.3.11版本<!-- more -->（部分代码）

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>4.3.11.RELEASE</version>
        </dependency>
    </dependencies>

<!-- -->

做为Bean的Service（部分代码）

public class TestBeanServiceImpl implements TestBeanService {
        public String getBean() {
            return "a test bean";
        }
    }

<!-- -->

配置XML（部分代码）

<bean id="testBeanService" class="com.zack.demo.TestBeanServiceImpl"/>

<!-- -->

启动类。只是加载了下spring的xml配置，而后从context中拿出Bean，这就是完整IOC的过程了。（部分代码）

public class Application {
        public static void main(String[] args) {
            // 加载xml配置
            ApplicationContext context =
                new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application.xml");

            // IOC获取Bean
            TestBeanService testBeanService = context.getBean(TestBeanService.class);

            System.out.println(testBeanService.getBean());
        }
    }

<!-- -->
最后启动就能获取这个bean，看到getMessage()打印的内容了。

这样就是一个比较纯粹的Spring-IOC的项目了。咱们直接从启动类开始看起

Bean的含义

前置先解释下这个Bean的含义，由于会贯穿整个流程。
通俗地讲，Bean就是IOC的容器。如上面的例子，将TestBeanService注册到Spring里，那么TestBeanService就是Spring的里面的一个Bean。Demo里面context.getBean()就是从Spring中取出这个Bean，完成控制反转的。

因此咱们的重点就是要看看Spring究竟是怎么生成管理这些Bean的。

ClassPathXmlApplicationContext

启动类中，加载配置的ClassPathXmlApplicationContext确定就是完成IOC的核心。不知道它究竟是怎么作的，怎么入手呢？
先来看看它的类图

先分析下这个类图，

1. ClassPathXmlApplicationContext类是AbstractApplicationContext抽象类的子类
2. AbstractApplicationContext类是ApplicaionContext接口的实现。
3. ApplicaionContext接口集合了很是多的内容，其中和IOC比较相关的就是ListableBeanFactory接口和HierarchicalBeanFactory接口
4. ListableBeanFactory接口和HierarchicalBeanFactory接口是继承BeanFactory

今后分析能够看出，ClassPathXmlApplicationContext是什么，了解下ApplicaionContext；它怎么和IOC有关，要了解BeanFactory。
因此后面咱们先来看看ApplicaionContext与BeanFactory。

ApplicationContext

从该接口的注解描述可知，ApplicationContext是整个项目的配置，Spring项目在启动或运行的时候都须要依赖到它。

其中Bean管理相关的则是ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory。

BeanFactory

ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory都是继承BeanFactory的。
先看看BeanFactory的文件注解

从上图可知，BeanFactory就是获取Bean容器的地方。并且他能够提供单例的对象或者是独立的对象

从这段能够得知，HierarchicalBeanFactory是一个分层的Bean，若是实现了这个接口，全部方法都会通过父类的工厂。因此这个是个拓展的类，暂时先不看它。

接下来看看ListableBeanFactory注解说明

这个接口是要实现预先加载Bean的配置，生成好实例，直接管理Bean的实例，而不是来一个请求，生成一个。

好了，以上就是基本的概念和认知，如今带着这些概念，咱们回头看看ClassPathXmlApplicationContext的执行流程，看看它到底怎么的生成管理Bean的。

初始化IOC容器

从ClassPathXmlApplicationContext的构造函数看，最核心的就是refresh()函数，其余只是设一些值。
而这个refresh()是调用父类AbstractApplicationContext中的refresh()。
根据它的注解可知它是加载刷新了整个context，而且加载全部Bean定义和建立对应的单例。

看下这个方法作了什么

里面有许多步骤，重点看下obtainFreshBeanFactory()（从新获取一个BeanFactory）。
它里面有个核心的方法refreshBeanFactory()

若是已有BeanFactory，先删除全部Bean，而后关闭BeanFactory。
而后建立一个新的ListableBeanFactory，上面说到这个工厂里会预先加载全部的Bean。
最后核心的就是loadBeanDefinitions(beanFactory)，它是加载Bean的定义。实现交给了子类。

用的是XmlBeanDefinitionReader直接读配置文件加载Bean Definition(Bean定义)到BeanFactory。它里面一步步把xml的配置文件拆解读取，把一个个Bean Definition加载到BeanFactory里。
至此，已经有用一个加载好Bean Definition的BeanFactory了。

其余方法也是围绕BeanFactory后置处理和Context的配置准备。内容太多，想更深刻了解的话建议顺着以上思路，找到对应代码阅读如下。

依赖注入

回到启动类中，看看怎么从context中获取bean的。

context.getBean(TestBeanService.class)

是根据类去拿bean的，固然也能够根据id。
其对应的源码实现，在DefaultListableBeanFactory中，上文有说到对应的BeanFactory选型。

NamedBeanHolder是里面包含一个实例化的对象，和bean的名字。resolveNamedBean()是怎么拿出Bean的关键。

一步步Debug，能够看到，它是遍历BeanFactory里面维护的beanDefinitionNames和manualSingletonNames成员变量，找出命中的beanName返回。

而后拿着这个beanName去找具体的bean实例。这里的代码比较长，在AbstractBeanFactory里面的doGetBean()中实现。
大意是先尝试去找手动添加bean的单例工厂里找有没有对应的实例，没有的话就往父类beanFactory里面找，最后没有的话就生成一个。

spring中一个bean是如何加载和如何注入大体如此，更细节的内容，能够本身debug看看源码。

控制反转的优势

最后来以我我的观点谈谈控制反转的优势吧。
举个例子，我要装修房子，须要门、浴具、厨具、油漆、玻璃等材料。

decorateHouse(Door,BathThing,CookThing,....)

可是我做为一个装修工人，我须要去制造门、制造浴具，合成玻璃油漆吗？
不须要，也不关心其建造的过程，对应的会有人去作这些东西。

door = buildDoor();
    glass = buildGlass();

全部材料放到建材商城里面，装修工人须要什么材料就去建材商城里面取。

对应Spring的IOC，门、玻璃等材料就是Bean，建材商城就是IOC容器，把材料放到建材商城就是Bean加载，去商城拿材料就是依赖注入的过程。

程序开发发展至今，一个简答的项目或许也要分几个模板，几我的去开发。划分好职责，设计好接口，面向接口编程。每一个人只须要完成好本身那部分的工做，依赖调用就能够了。这样作同时有助于下降项目的耦合度，让项目有更好的延伸性。由此Spring的IOC就是基于以上的需求所诞生的。

总结

回顾下全文的内容

1. ApplicationContext是Spring项目的核心配置，项目运行依赖于它，其中包含许多方面的内容。
2. BeanFactory是Context包含的内容之一，它负责管理Bean的加载，生成，注入等内容。
3. Spring控制反转为了下降项目耦合，提升延伸性。

本文讲Spring IOC还比较浅显，仅仅讲了如何加载的重点和注入的重点，关于生命周期，BeanFactory的处理因为篇幅问题并无细讲。有兴趣的读者能够用Demo跑起来，一步步Debug看看。由于Demo基本是最小化的Spring IOC了，因此这个Debug不会太难，很容易就能看清楚整个流程作了什么。

Demo：https://github.com/Zack-Ku/sp...

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