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扣丁學(xué)堂Java培訓(xùn)之Spring的初始化和XML解析實(shí)現(xiàn)詳解

2019-03-13 14:56:37 1979瀏覽

今天扣丁學(xué)堂Java培訓(xùn)老師給大家分享一篇關(guān)于Spring的初始化和XML解析實(shí)現(xiàn)詳解，首先Spring是什么？它是一個(gè)應(yīng)用程序框架，為應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)提供強(qiáng)大的支持，例如對(duì)事務(wù)處理和持久化的支持等；它也是一個(gè)bean容器，管理bean對(duì)象的整個(gè)生命周期，維護(hù)bean的各種存在狀態(tài)，例如bean對(duì)象的實(shí)例化、銷毀、bean的單實(shí)例和多實(shí)例狀態(tài)等。

Spring作為Java發(fā)展史上不可忽視的存在，說(shuō)他重新定義了Java也不為過(guò)。它功能強(qiáng)大，著實(shí)為日常開(kāi)發(fā)提供了大大的便利。表面越簡(jiǎn)單的東西，背后越復(fù)雜。

從本章節(jié)開(kāi)始，我們一起分析Spring的源碼，看它到底是怎么樣來(lái)實(shí)現(xiàn)我們常說(shuō)常用的諸如IOC、Annotation、AOP、事務(wù)等功能的。

1、Spring的入口

在我們的項(xiàng)目中，web.xml必不可少，其中就定義了Spring的監(jiān)聽(tīng)器。

<listener>
   <listener-class>
      org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
   </listener-class>
</listener>

我們來(lái)看ContextLoaderListener類，可以看到它實(shí)現(xiàn)了ServletContextListener接口，

contextInitialized就是Spring初始化的入口方法。

Spring還有一個(gè)入口，叫做org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet，它們之間是父子容器的關(guān)系，最終都會(huì)調(diào)用到同一個(gè)方法org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.refresh()。

2、初始化

Spring的初始化第一步就是要加載配置文件，然后解析里面的配置項(xiàng)。

ok，我們來(lái)到XmlWebApplicationContext類的loadBeanDefinitions方法。

protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws IOException {
  String[] configLocations = getConfigLocations();
  if (configLocations != null) {
    for (String configLocation : configLocations) {
      reader.loadBeanDefinitions(configLocation);
    }
  }
}

可以看到，configLocations是一個(gè)數(shù)組，它獲取的就是配置文件。在筆者的項(xiàng)目中，只有一個(gè)配置文件，名字是applicationContext.xml。下一步就是通過(guò)loadBeanDefinitions這個(gè)方法解析這個(gè)配置文件。

3、解析XML配置

首先把一個(gè)配置文件封裝成一個(gè)Resource對(duì)象，然后獲取Resource對(duì)象的輸入流，轉(zhuǎn)換成InputSource對(duì)象，最后解析成Document對(duì)象。下面代碼只保留了主要部分。

public int loadBeanDefinitions(String location, Set<Resource> actualResources) 
             throws BeanDefinitionStoreException {
    ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();
    if (resourceLoader instanceof ResourcePatternResolver) {
      // Resource pattern matching available.
      try {
        //這里的location就是配置文件-applicationContext.xml,轉(zhuǎn)成Resource對(duì)象
        Resource[] resources=resourceLoader).getResources(location);
        //獲取resources對(duì)象的輸入流 再轉(zhuǎn)成JDK的InputSource對(duì)象，最后解析成Document
        InputStream inputStream = resources.getInputStream();
        InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
        Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
      }
      catch (IOException ex) {
        throw new BeanDefinitionStoreException(
            "Could not resolve bean definition resource pattern [" + location + "]", ex);
      }
    }
  }

applicationContext.xml配置文件解析成Document對(duì)象，它的Root節(jié)點(diǎn)信息如下：

[  
  [#text:], 
  [context:component-scan: null], 
  [#text:], 
  [bean: null], 
  [#text:], 
  [bean: null], 
  [#text:], 
  [bean: null],
  [#text:], 
  [bean: null], 
  [#text:], 
  [#comment: 指定了表現(xiàn)層資源的前綴和后綴
    viewClass：JstlView表示JSP模板頁(yè)面需要使用JSTL標(biāo)簽庫(kù)
    prefix 和suffix：查找視圖頁(yè)面的前綴和后綴，比如傳進(jìn)來(lái)的邏輯視圖名為hello，則該該
            jsp視圖頁(yè)面應(yīng)該存放在“WEB-INF/jsp/hello.jsp”], 
  [#text:], 
  [bean: null], 
  [#text: ]
]

4、加載Bean信息

上一步我們看到Spring已經(jīng)把a(bǔ)pplicationContext.xml這個(gè)配置文件解析成了Document對(duì)象，接下來(lái)就是關(guān)鍵的一步。先看源碼

//這里拿到的是Document對(duì)象的根節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)信息參考上圖
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;
        //這里有兩個(gè)分支。
        //一個(gè)是處理默認(rèn)的節(jié)點(diǎn)(import、alias、bean、beans)
        //一個(gè)是處理自定義的節(jié)點(diǎn)(context:component-scan)
        if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
          parseDefaultElement(ele, delegate);
        }
        else {
          delegate.parseCustomElement(ele);
        }
      }
    }
  }
  else {
    delegate.parseCustomElement(root);
  }
}

4.1component-scan的解析

首先定位到自定義解析方法delegate.parseCustomElement(ele);

最終調(diào)用了org.springframework.context.annotation.ComponentScanBeanDefinitionParser.parse(Elementelement,ParserContextparserContext)，不過(guò)它是怎么調(diào)用到這個(gè)類的呢？說(shuō)起來(lái)就比較有意思了。

我們先來(lái)看Spring里面的一個(gè)配置文件，/META-INF/spring.handlers

http\://www.springframework.org/schema/context=org.springframework.context.config.ContextNamespaceHandler
http\://www.springframework.org/schema/jee=org.springframework.ejb.config.JeeNamespaceHandler
http\://www.springframework.org/schema/lang=org.springframework.scripting.config.LangNamespaceHandler
http\://www.springframework.org/schema/task=org.springframework.scheduling.config.TaskNamespaceHandler
http\://www.springframework.org/schema/cache=org.springframework.cache.config.CacheNamespaceHandler

這里面配置了不同標(biāo)簽的處理類，比如context標(biāo)簽處理類就是ContextNamespaceHandler，然后通過(guò)反射實(shí)例化這個(gè)處理類，調(diào)用它的init()方法。init()方法里面它又注冊(cè)了一堆處理類，其中就有我們很感興趣的component-scan。

public NamespaceHandler resolve(String namespaceUri) {
  //handlerMappings里有個(gè)方法loadAllProperties(),獲取Spring所有的配置項(xiàng)
  Map<String, Object> handlerMappings = getHandlerMappings();
  Object handlerOrClassName = handlerMappings.get(namespaceUri);
  if (handlerOrClassName == null) {
    return null;
  }
  else if (handlerOrClassName instanceof NamespaceHandler) {
    return (NamespaceHandler) handlerOrClassName;
  }
  else {
    String className = (String) handlerOrClassName;
    try {
      //以context:component-scan舉例
      //這里拿到的className就是org.springframework.context.config.ContextNamespaceHandler
      //通過(guò)反射，實(shí)例化這個(gè)ContextNamespaceHandler，然后調(diào)用init方法
      Class<?> handlerClass = ClassUtils.forName(className, this.classLoader);
      NamespaceHandler namespaceHandler = BeanUtils.instantiateClass(handlerClass);
      namespaceHandler.init();
      handlerMappings.put(namespaceUri, namespaceHandler);
      return namespaceHandler;
    }
  }
}
public void init() {
  registerBeanDefinitionParser("annotation-config",
     new AnnotationConfigBeanDefinitionParser());
  registerBeanDefinitionParser("component-scan",
     new ComponentScanBeanDefinitionParser());
}

最終Spring就可以通過(guò)component-scan這個(gè)標(biāo)簽，拿到ComponentScanBeanDefinitionParser類，調(diào)用它的parse（）方法。

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
   //獲取包掃描路徑，對(duì)應(yīng)配置文件中的base-package="com.viewscenes.netsupervisor"
   String basePackage = element.getAttribute(BASE_PACKAGE_ATTRIBUTE);
   basePackage = parserContext.getReaderContext().getEnvironment().
      resolvePlaceholders(basePackage);
   //這里可能有多個(gè)包路徑，分割成數(shù)組
   String[] basePackages = StringUtils.tokenizeToStringArray(basePackage,
       ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);
 
   /**
    * configureScanner 配置掃描器。
    * scanner.doScan 掃描執(zhí)行
    * registerComponents 這里重點(diǎn)是對(duì)registerComponents的支持
    * 
    * @return
    */
   ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = configureScanner(parserContext, element);
   Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = scanner.doScan(basePackages);
   registerComponents(parserContext.getReaderContext(), beanDefinitions, element);
 
   return null;
 }

4.1.1configureScanner配置掃描器

這里面重點(diǎn)就是注冊(cè)了默認(rèn)的過(guò)濾器。use-default-filters，默認(rèn)值是true，如果配置文件配置了此屬性的值為false，有些注解就加不進(jìn)來(lái)，到下一步掃描的時(shí)候就注冊(cè)不了Bean。

protected void registerDefaultFilters() {
  //這個(gè)就是配置的use-default-filters，如果配置了false。那么下面的
  // Component、ManagedBean、Named注解都不會(huì)被掃描到
  if (useDefaultFilters) { 
    this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));
    ClassLoader cl = ClassPathScanningCandidateComponentProvider.class.getClassLoader();
    try {
      this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
      ((Class<? extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.annotation.ManagedBean", cl)), 
                                     false));
      logger.debug("JSR-250 'javax.annotation.ManagedBean'
                       found and supported for component scanning");
    }
    catch (ClassNotFoundException ex) {
      // JSR-250 1.1 API (as included in Java EE 6) not available - simply skip.
    }   
  }
}

4.1.2doScan掃描

doScan分為三個(gè)步驟。

findCandidateComponents掃描包路徑下的所有class文件，過(guò)濾有Component注解的類，轉(zhuǎn)換成BeanDefinition對(duì)象，加入一個(gè)LinkedHashSet中。

循環(huán)上一步返回的LinkedHashSet，設(shè)置基本屬性，比如setLazyInit、setScope。

注冊(cè)BeanDefinition對(duì)象，向Map容器中緩存beanName和BeanDefinition，向List中加入beanName。

protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
    Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();
    for (String basePackage : basePackages) {
      //findCandidateComponents方法掃描class文件，判斷Component注解，轉(zhuǎn)成BeanDefinition對(duì)象返回。
      //值得注意的是，Component不止是@Component，還有
      //@Controller、@Service、@Repository，因?yàn)樵谶@三個(gè)注解上面還有個(gè)@Component。
     //這就相當(dāng)于它們都是Component的子注解。
      Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
      for (BeanDefinition candidate : candidates) {
        ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.
                              resolveScopeMetadata(candidate);
        //設(shè)置屬性，沒(méi)有配置的都是默認(rèn)值
        candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
        candidate.setxxx(scopeMetadata.getxxxName());
        String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
        //registerBeanDefinition方法 注冊(cè)BeanDefinition，等同于下面兩句
        //this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
        //this.beanDefinitionNames.add(beanName);
        registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
      }
    }
    return beanDefinitions;
  }

最后整個(gè)方法返回的就是beanDefinition對(duì)象的Set集合，以兩個(gè)Controller為例。

[  
  Generic bean: class [com.viewscenes.netsupervisor.controller.IndexController]; scope=; abstract=false; lazyInit=false; autowireMode=0; dependencyCheck=0; autowireCandidate=true; primary=false; factoryBeanName=null; factoryMethodName=null; initMethodName=null; destroyMethodName=null; defined in file [D:\apache-tomcat-7.0.78\webapps\springmvc_dubbo_producer\WEB-INF\classes\com\viewscenes\netsupervisor\controller\IndexController.class], 
   
  Generic bean: class [com.viewscenes.netsupervisor.controller.UserController]; scope=; abstract=false; lazyInit=false; autowireMode=0; dependencyCheck=0; autowireCandidate=true; primary=false; factoryBeanName=null; factoryMethodName=null; initMethodName=null; destroyMethodName=null; defined in file [D:\apache-tomcat-7.0.78\webapps\springmvc_dubbo_producer\WEB-INF\classes\com\viewscenes\netsupervisor\controller\UserController.class]
]

4.1.3對(duì)annotation-config的支持

我們知道，在Spring配置文件有個(gè)配置是context:annotation-config但如果配置了context:component-scan就不必再配置config，這是因?yàn)樵诮馕鯿omponent-scan的時(shí)候已經(jīng)默認(rèn)添加了annotation-config的支持，除非你手動(dòng)設(shè)置了annotation-config="false"，不過(guò)這可不太妙，因?yàn)樵贗OC的時(shí)候就沒(méi)辦法支持@Autowired等注解了。

protected void registerComponents(XmlReaderContext readerContext, 
           Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions, Element element) {
  boolean annotationConfig = true;
  if (element.hasAttribute(ANNOTATION_CONFIG_ATTRIBUTE)) {
    annotationConfig = Boolean.valueOf(element.getAttribute(ANNOTATION_CONFIG_ATTRIBUTE));
  }
  if (annotationConfig) { //判斷annotation-config屬性的值
    Set<BeanDefinitionHolder> beanDefs = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>(4);
    if (!registry.containsBeanDefinition(AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
      RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
      beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
    }
    if (!registry.containsBeanDefinition(REQUIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
      RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(RequiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
      beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, REQUIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
    }
    if (jsr250Present && !registry.containsBeanDefinition(COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
      RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(CommonAnnotationBeanPostProcessor.class);
      beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
    }
  }
}

4.2bean標(biāo)簽的解析

bean標(biāo)簽的解析，就是默認(rèn)的處理方法。

獲取bean標(biāo)簽的id，并且把beanName賦值為id，設(shè)置別名。新建AbstractBeanDefinition對(duì)象，通過(guò)反射設(shè)置beanClass，解析property屬性名稱和值。

public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, BeanDefinition containingBean) {
    //獲取bean_id 
    String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
    String beanName = id;
    AbstractBeanDefinition beanDefinition = 
               parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean);
    String[] aliasesArray = StringUtils.toStringArray(aliases);
    //最后返回已經(jīng)包含了beanName、class對(duì)象和一系列方法的BeanDefinition對(duì)象
    return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray);
}
public AbstractBeanDefinition parseBeanDefinitionElement(Element ele, 
                  String beanName, BeanDefinition containingBean) {
    String className = ele.getAttribute(CLASS_ATTRIBUTE).trim();
    try {
      //根據(jù)className反射設(shè)置setBeanClass和setBeanClassName
      AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);
      //設(shè)置默認(rèn)方法 setScope、setLazyInit、setAutowireMode...
      parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);
      //設(shè)置property屬性 <bean><property name="id" value="1001"></property></bean>
      parsePropertyElements(ele, bd);
      return bd;
    }
    return null;
}

注冊(cè)BeanDefinition對(duì)象，和component-scan掃描的bean注冊(cè)一樣。向容器中填充對(duì)象。

不管是XML配置的Bean，還是通過(guò)component-scan掃描注冊(cè)的Bean它們最后都是殊途同歸的，會(huì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)BeanDefinition對(duì)象。記錄著這個(gè)Bean對(duì)象的屬性和方法，最后都注冊(cè)到容器中，等待在實(shí)例化和IOC的時(shí)候遍歷它們。

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