Spring 框架的設計理念與設計模式

Spring核心學習點

• IoC容器：Spring核心是IoC容器，所以一定要透徹理解什麼是IoC容器，以及如何配置及使用容器，其他所有技術都是基於容器實現的；
• 面向切面程式設計：首先還是明確概念，基本配置，最後是實現原理，接下來就是資料庫事務管理，其實Spring管理事務是通過面向切面程式設計實現的

一、Spring核心容器元件

Spring 的三大元件 ：Bean 、 Context、Core

Bean(一場演出中的演員）:

提供了框架的基礎部分，包括反轉控制和依賴注入。其中Bean Factory是容器核心，本質是“工廠設計模式”的實現，而且無需程式設計實現“單例設計模式”，單例完全由容器控制，而且提倡面向介面程式設計，而非面向實現程式設計；所有應用程式物件及物件間關係由框架管理，從而真正把你從程式邏輯中把維護物件之間的依賴關係提取出來，所有這些依賴關係都由BeanFactory來維護

Context（演出的舞臺背景）:

以Core和Beans為基礎，整合Beans模組功能並新增資源繫結、資料驗證、國際化、Java EE支援、容器生命週期、事件傳播等；核心介面是ApplicationContext,
ApplicationContext將完成：

• (1)標識一個應用環境
• (2)利用BeanFactory建立Bean物件
• (3)儲存物件關係表
• (4)能夠捕獲各種事件

Core（演出的道具）:

封裝了框架依賴的最底層部分，包括資源訪問、型別轉換及一些常用工具類

二、Spring核心理念：

• 面向Bean程式設計：將物件間的依賴關係用配置檔案管理,在一個叫做IOC容器中管理，這個容器裡就是被Bean包裹的物件

IoC容器工作原理

IoC容器實際上是Context元件結合另外其他兩個元件共同構建了一個Bean的關係網。

(1)初始化

初始化的過程主要就是讀取XML資源，並解析，最終註冊到Bean Factory中
初始化的流程：
!init

然後會重新整理，將該新加入的Bean放入整個關係網中去：重新整理的入口就在AbstractApplicationContext的refresh方法裡：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        Object var1 = this.startupShutdownMonitor;
        synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
            //為重新整理準備新的Context
            this.prepareRefresh();
            //重新整理所有BeanFactory子容器 
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();  //建立BeanFactory
            this.prepareBeanFactory(beanFactory);  //新增一些工具類

            try {
                //
                this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
                //
                this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
                //
                this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
                this.initMessageSource();
                this.initApplicationEventMulticaster();
                this.onRefresh();
                this.registerListeners();
                this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
                this.finishRefresh();
            } catch (BeansException var9) {
                if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                    this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var9);
                }

                this.destroyBeans();
                this.cancelRefresh(var9);
                throw var9;
            } finally {
                this.resetCommonCaches();
            }

        }
    }
 

這個方法就是構建IoC容器的整個流程，非常重要，主要包含著幾個步驟：

(1)構建BeanFactory，以便生產所需的“演員”
(2)註冊可能感興趣的事件
(3)建立Bean 例項物件
(4)觸發被監聽的事件

首先this.obtainFreshBeanFactory(); //建立BeanFactory中會執行解析和註冊bean的過程，通過parseBeanDefinitionElement將XML的元素解析為BeanDefinition，然後存在BeanDefinitionHolder中，然後再利用BeanDefinitionHolder將BeanDefinition註冊，實質就是把BeanDefinition的例項put進BeanFactory中.
註冊過程中，最核心的一句就是：this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition)，也就是說註冊的實質就是以beanName為key，以beanDefinition為value，將其put到HashMap中。

其中，這三行程式碼對Spring 的功能擴充套件起到了關鍵作用：

this.postProcessBeanFactory(beanFactory); // -> 註冊實現了BeanPostProcessor介面的Bean

this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);// ->初始化和執行BeanFactoryPostProcessors beans

this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);  // -> 初始化和執行BeanPostProcessors beans

invokeBeanFactoryPostProcessors方法主要是獲取實現BeanFactoryPostProcessors介面的子類，並且執行它的postProcessBeanFactory方法.

這兩個介面的作用：
BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor，這兩個介面，都是Spring初始化bean時對外暴露的擴充套件點。

• BeanFactoryPostProcessor介面實現類可以在當前BeanFactory初始化後，bean例項化之前對BeanFactory做一些處理。BeanFactoryPostProcessor是針對於bean容器的，在呼叫它時，BeanFactory只加載了bean的定義，還沒有對它們進行例項化，所以我們可以通過對BeanFactory的處理來達到影響之後例項化bean的效果。
• BeanPostProcessor 介面定義了一個你可以自己實現的回撥方法，來實現你自己的例項化邏輯、依賴解決邏輯等，如果你想要在Spring完成物件例項化、配置、初始化之後實現自己的業務邏輯，你可以補充實現一個或多個BeanPostProcessor的實現。

如下圖所示：Spring Bean的生命週期:
!post

(2)依賴注入

當完成初始化IOC容器後，如果bean沒有設定lazy-init(延遲載入)屬性，那麼bean的例項就會在初始化IOC完成之後，及時地進行初始化。初始化時會先建立例項，然後根據配置利用反射對例項進行進一步操作，具體流程如下所示：

!fac

在AbstractAutowireCapableBeanFactory類中，進行建立bean和注入bean的屬性

三、Spring中的設計模式

Spring 中的單例模式

Spring 中的代理模式

Spring中的 AOP就是給予動態代理實現的。

Spring 中的工廠模式

Spring中在各種BeanFactory以及ApplicationContext建立中都用到了典型的工廠方法模式，BeanFactory的設計原理如圖所示。

!bean

來看看其中BeanFactory原始碼：

public interface BeanFactory {
    String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

    Object getBean(String var1) throws BeansException;

    <T> T getBean(String var1, Class<T> var2) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1) throws BeansException;

    Object getBean(String var1, Object... var2) throws BeansException;

    <T> T getBean(Class<T> var1, Object... var2) throws BeansException;

    boolean containsBean(String var1);

    boolean isSingleton(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isPrototype(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, ResolvableType var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    boolean isTypeMatch(String var1, Class<?> var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    Class<?> getType(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    String[] getAliases(String var1);
}

Bean包裡主要包括Bean的定義、建立和解析，也就是配置xml檔案，被解析後就被轉化為Bean，由Spring統一管理.

Spring 中的模版方法