零基礎帶你看Spring原始碼——IOC控制反轉
本章開始來學習下Spring的原始碼，看看Spring框架最核心、最常用的功能是怎麼實現的。
網上介紹Spring，說原始碼的文章，大多數都是生搬硬推，都是直接看來的觀點換個描述就放出來。這並不能說有問題，但沒有從一個很好的、容易切入的角度去了解學習。博主來嘗試拋棄一些所知，從使用上入手，步步回溯原始碼去了解學習。
很多人會混亂IOC和DI的兩個概念，其實這兩者是層面的不同。
具體的區別的區別：IOC是DI的原理。依賴注入是向某個類或方法注入一個值，其中所用到的原理就是控制反轉。
所以說到操作層面的時候用DI，原理層的是說IOC，下文亦同。
對於DI最新使用方法，現在都是建議用Java註解去標識。但是相信筆者，不要用這種方式去看原始碼。筆者本來是想從Java註解入手去一步步看原始碼，debug看看發生什麼了。但發現更多時間是在調SpringBoot和AOP的原始碼。在看了一天後，還是換一種思路吧，因為AOP是打算在下一章再講的。
所以我用XML的方式，搭了一個最簡單的Spring專案來學習其中IOC的原始碼。建議大家把程式碼拉下來，跟著筆者思路來一起看。
原始碼在此：https://github.com/Zack-Ku/spring-ioc-demo
搭建內容
maven的依賴,只添加了spring-context模板，用的是4.3.11版本（部分程式碼）
<dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-context</artifactId> <version>4.3.11.RELEASE</version> </dependency> </dependencies>
作為Bean的Service（部分程式碼）
public class TestBeanServiceImpl implements TestBeanService {
public String getBean() {
return "a test bean";
}
}配置XML（部分程式碼）
<bean id="testBeanService" class="com.zack.demo.TestBeanServiceImpl"/>啟動類。只是載入了下spring的xml配置，然後從context中拿出Bean，這就是完整IOC的過程了。（部分程式碼）
public class Application {
public static void main(String[] args) {
// 載入xml配置
ApplicationContext context =
new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application.xml");
// IOC獲取Bean
TestBeanService testBeanService = context.getBean(TestBeanService.class);
System.out.println(testBeanService.getBean());
}
} 最後啟動就能獲取這個bean，看到getMessage()列印的內容了。
這樣就是一個比較純粹的Spring-IOC的專案了。我們直接從啟動類開始看起
Bean的含義
前置先解釋下這個Bean的含義，因為會貫穿整個流程。
通俗地講，Bean就是IOC的容器。如上面的例子，將TestBeanService註冊到Spring裡，那麼TestBeanService就是Spring的裡面的一個Bean。Demo裡面context.getBean()就是從Spring中取出這個Bean，完成控制反轉的。
所以我們的重點就是要看看Spring到底是怎麼生成管理這些Bean的。
ClassPathXmlApplicationContext
啟動類中，載入配置的ClassPathXmlApplicationContext肯定就是完成IOC的核心。不知道它到底是怎麼做的，怎麼入手呢？
先來看看它的類圖
先分析下這個類圖，
ClassPathXmlApplicationContext類是AbstractApplicationContext抽象類的子類AbstractApplicationContext類是ApplicaionContext介面的實現。ApplicaionContext介面集合了非常多的內容，其中和IOC比較相關的就是ListableBeanFactory介面和HierarchicalBeanFactory介面ListableBeanFactory介面和HierarchicalBeanFactory介面是繼承BeanFactory
從此分析可以看出，ClassPathXmlApplicationContext是什麼，瞭解下ApplicaionContext；它怎麼和IOC有關，要了解BeanFactory。
所以後面我們先來看看ApplicaionContext與BeanFactory。
ApplicationContext
從該介面的註解描述可知，ApplicationContext是整個專案的配置，Spring專案在啟動或執行的時候都需要依賴到它。
其中Bean管理相關的則是ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory。
BeanFactory
ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory都是繼承BeanFactory的。
先看看BeanFactory的檔案註解
從上圖可知，BeanFactory就是獲取Bean容器的地方。而且他可以提供單例的物件或者是獨立的物件
從這段可以得知，HierarchicalBeanFactory是一個分層的Bean，如果實現了這個介面，所有方法都會經過父類的工廠。所以這個是個拓展的類，暫時先不看它。
接下來看看ListableBeanFactory註解說明
這個介面是要實現預先載入Bean的配置，生成好例項，直接管理Bean的例項，而不是來一個請求，生成一個。
好了，以上就是基本的概念和認知，現在帶著這些概念，我們回頭看看ClassPathXmlApplicationContext的執行流程，看看它到底怎麼的生成管理Bean的。
初始化IOC容器
從ClassPathXmlApplicationContext的建構函式看，最核心的就是refresh()函式，其他只是設一些值。
而這個refresh()是呼叫父類AbstractApplicationContext中的refresh()。
根據它的註解可知它是載入重新整理了整個context，並且載入所有Bean定義和建立對應的單例。
看下這個方法做了什麼
裡面有許多步驟，重點看下obtainFreshBeanFactory()（重新獲取一個BeanFactory）。
它裡面有個核心的方法refreshBeanFactory()
如果已有BeanFactory，先刪除所有Bean，然後關閉BeanFactory。
然後建立一個新的ListableBeanFactory，上面說到這個工廠裡會預先載入所有的Bean。
最後核心的就是loadBeanDefinitions(beanFactory)，它是載入Bean的定義。實現交給了子類。
用的是XmlBeanDefinitionReader直接讀配置檔案載入Bean Definition(Bean定義)到BeanFactory。它裡面一步步把xml的配置檔案拆解讀取，把一個個Bean Definition載入到BeanFactory裡。
至此，已經有用一個載入好Bean Definition的BeanFactory了。
其他方法也是圍繞BeanFactory後置處理和Context的配置準備。內容太多，想更深入瞭解的話建議順著以上思路，找到對應程式碼閱讀以下。
依賴注入
回到啟動類中，看看怎麼從context中獲取bean的。
context.getBean(TestBeanService.class)是根據類去拿bean的，當然也可以根據id。
其對應的原始碼實現，在DefaultListableBeanFactory中，上文有說到對應的BeanFactory選型。
NamedBeanHolder是裡面包含一個例項化的物件，和bean的名字。resolveNamedBean()是怎麼拿出Bean的關鍵。
一步步Debug，可以看到，它是遍歷BeanFactory裡面維護的beanDefinitionNames和manualSingletonNames成員變數，找出命中的beanName返回。
然後拿著這個beanName去找具體的bean例項。這裡的程式碼比較長，在AbstractBeanFactory裡面的doGetBean()中實現。
大意是先嚐試去找手動新增bean的單例工廠裡找有沒有對應的例項，沒有的話就往父類beanFactory裡面找，最後沒有的話就生成一個。
spring中一個bean是如何載入和如何注入大致如此，更細節的內容，可以自己debug看看原始碼。
控制反轉的優點
最後來以我個人觀點談談控制反轉的優點吧。
舉個例子，我要裝修房子，需要門、浴具、廚具、油漆、玻璃等材料。
decorateHouse(Door,BathThing,CookThing,....)但是我作為一個裝修工人，我需要去製造門、製造浴具，合成玻璃油漆嗎？
不需要，也不關心其建造的過程，對應的會有人去做這些東西。
door = buildDoor();
glass = buildGlass(); 所有材料放到建材商城裡面，裝修工人需要什麼材料就去建材商城裡面取。
對應Spring的IOC，門、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載入，去商城拿材料就是依賴注入的過程。
程式開發發展至今，一個簡答的專案或許也要分幾個模板，幾個人去開發。劃分好職責，設計好介面，面向介面程式設計。每個人只需要完成好自己那部分的工作，依賴呼叫就可以了。這樣做同時有助於降低專案的耦合度，讓專案有更好的延伸性。由此Spring的IOC就是基於以上的需求所誕生的。
總結
回顧下全文的內容
- ApplicationContext是Spring專案的核心配置，專案執行依賴於它，其中包含許多方面的內容。
- BeanFactory是Context包含的內容之一，它負責管理Bean的載入，生成，注入等內容。
- Spring控制反轉為了降低專案耦合，提高延伸性。
本文講Spring IOC還比較淺顯，僅僅講了如何載入的重點和注入的重點，關於生命週期，BeanFactory的處理由於篇幅問題並沒有細講。有興趣的讀者可以用Demo跑起來，一步步Debug看看。因為Demo基本是最小化的Spring IOC了，所以這個Debug不會太難，很容易就能看清楚整個流程做了什麼。
Demo：https://github.com/Zack-Ku/spring-ioc-demo
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