Spring-BeanFactory原始碼分析(一)
前言
Spring 版本：5.0.9.RELEASE
正式進入Spring 原始碼分析這個模組了，對於spring這個龐大的工程，如果要一點點的完全分析是非常困難的，對於應用型框架，我還是偏向於掌握思想或者設計，而不是記住程式碼，對於初次看spring原始碼，相信大家都很頭大，而且看懂並不一定就是理解了，想要更好的效果，就要記錄下來，扯個題外話，LZ覺得寫部落格真的挺有癮的，一旦開始寫了，就很想繼續寫，每寫完一篇文章，感覺自己有產出，感覺很舒適，但是一旦歇菜，就又不想繼續寫了，這是一個不斷掙扎，不斷與自己鬥爭的過程，作為程式設計師 保持不斷的學習是非常重要的，不僅在技能上會得到加強，對自己人格發展也有很大影響，不論任何行業，持續學習都 是一個可怕的技能。
對於spring的分析，準確來說，不應該叫分析，而是學習，如果能將一個複雜的框架用簡單的方式，讓讀者明白，這個也是一種能力。
spring 的功能很強大，以至於不知道從何入手，因此，分析spring 那麼第一步就是拆解spring的功能，功能越單一越好，模組越清晰越好，這個也是軟體設計的原則。
網上很多都是從ClassPathXmlApplicationContext這個類開始分析的，LZ就不這樣了，LZ當初從這個類進入，然後就迷失自我了，先分析框框，細節不懂沒關係，畢竟程式碼不是你寫的，你看你同事寫的程式碼，你可能也會嗤之以鼻。
BeanFactory
BeanFactory提供的是最基本的IOC容器的功能，BeanFactory 只是一個介面類，並沒有給出容器的具體實現，當然，它有不同的實現類，來定義或者擴充某個功能。這篇文章的主角就是它啦。
啟動IOC容器
下面是一段簡單的程式碼，通過程式設計啟動IOC 容器：
public void TestDefaultListableBeanFactory(){ ClassPathResource resource = new ClassPathResource("spring.xml"); DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory(); XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory); reader.loadBeanDefinitions(resource); MyBean bean = factory.getBean(MyBean.class); System.out.println(bean.toString()); }
spring.xml 配置檔案裡面很簡單:
<bean id="myBean" class="com.study.spring.bean.MyBean" />
這樣，我們就可以通過factory物件來使用DefaultListableBeanFactory 這個IOC容器了，在使用IOC容器時，需要如下步驟：
1） 建立IOC配置檔案的抽象資源，即配置檔案
2）建立一個BeanFactory,這裡使用DefaultListableBeanFactory
3）建立一個載入BeanDefinition的讀取器，這裡使用XmlBeanDefinitionReader 來載入XML檔案形式的BeanDefinition。
4）從定義好的資源位置讀取配置資訊，具體的解析過程由XmlBeanDefinitionReader 來完成。
通過一個簡短的程式碼就可以啟動spring，核心就在於DefaultListableBeanFactory，暫時就不直接跟蹤流程了，還是來看看整個BeanFactory的設計。
BeanFactory 體系
BeanFactory，從名字上也很好理解，生產管理 bean 的工廠（容器），它負責生產和管理各個 bean 例項。
我們來看下和 BeanFactory 介面相關的主要的繼承結構：
上面的繼承關係去除了目前不需要的類。
emmmmm,這圖看著有點頭大，慢慢來，先主要關注左邊部分，梳理一下各個BeanFactory的職能，怎麼梳理?,看原始碼咯。
BeanFactory
BeanFactory 是頂級介面，定義了IOC容器最基本的形式。
public interface BeanFactory {
//這裡可以暫時不用管
String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";
Object getBean(String name) throws BeansException;
... //省略其它方法
}
定義了一些基本介面,例如 獲取bean，當然還有一些其它介面，這裡就不列出了，需要自己去了解一下。
至於 FACTORY_BEAN_PREFIX 這個其實在這裡可以忽略，這裡LZ還是簡單提一下，如果不明白也無妨，與BeanFactory很相似的有一個叫FactoryBean的類，從名字上很容易混淆，BeanFactory 首先是Factoyr,而FactoryBean 是bean，只是 是一種特殊的bean, 這種特殊的bean會生產另一種bean, 對於普通的bean,通過BeanFactory 的 getBean方法可以獲取這個bean,而對於FactoryBean 來說，通過getBean 獲得的是 FactoryBean 生產的bean,而不是FactoryBean 本身，如果想要獲取FactoryBean 本身，那麼可以加字首&，那麼spring 就明白，原來你是需要FactoryBean 。這個可能會在後面AOP的部分，展開來講，這裡就先說這麼多了。
ListableBeanFactory
public interface ListableBeanFactory extends BeanFactory {
// 對於給定的名字是否含有BeanDefinition
boolean containsBeanDefinition(String beanName);
// 返回工廠的BeanDefinition總數
int getBeanDefinitionCount();
// 返回工廠中所有Bean的名字
String[] getBeanDefinitionNames();
// 返回對於指定型別 獲取bean的名字
String[] getBeanNamesForType(ResolvableType type);
//獲取包含某個註解 bean的名字
String[] getBeanNamesForAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationType);
// 根據指定Bean名和註解型別查詢指定的Bean
<A extends Annotation> A findAnnotationOnBean(String beanName, Class<A> annotationType)
throws NoSuchBeanDefinitionException;
}
通過名字可以猜到，這定義的一個可列舉（迭代）的BeanFactory，通過這個BeanFactory 可以查詢特定的Bean，相比頂級的BeanFactory，其查詢更加多樣化，牽涉到了BeanDefinition，BeanName，註解。
等等，BeanDefinition 是什麼，其實這個通過名字就知道了，這個包裝的是Bean的定義，它現在還不是我們需要探討的內容，從名字能理解有個印象就ok。
HierarchicalBeanFactory
public interface HierarchicalBeanFactory extends BeanFactory {
BeanFactory getParentBeanFactory();
/**
* Return whether the local bean factory contains a bean of the given name,
* ignoring beans defined in ancestor contexts.
* <p>This is an alternative to {@code containsBean}, ignoring a bean
* of the given name from an ancestor bean factory.
*/
boolean containsLocalBean(String name);
}
分層式的BeanFactory，這個工廠介面非常簡單，實現了Bean工廠的分層。相對於BeanFactory介面，它只擴充套件了一個重要的功能——工廠分層，可以指定父工廠（容器），同時查詢bean的時候，可以只查詢本容器，忽略父容器。
AutowireCapableBeanFactory
public interface AutowireCapableBeanFactory extends BeanFactory {
// 這個常量表明工廠沒有自動裝配的Bean
int AUTOWIRE_NO = 0;
//表明根據名稱自動裝配
int AUTOWIRE_BY_NAME = 1;
//表明根據型別自動裝配
int AUTOWIRE_BY_TYPE = 2;
//表明根據構造方法裝配
int AUTOWIRE_CONSTRUCTOR = 3;
//被廢棄了
@Deprecated
int AUTOWIRE_AUTODETECT = 4;
<T> T createBean(Class<T> beanClass) throws BeansException;
// 給定物件，根據註釋、後處理器等，進行自動裝配
void autowireBean(Object existingBean) throws BeansException;
...//省略後續方法
}
AutowireCapableBeanFactory 目前還沒有深入的研究，這個BeanFactory 增加了註解功能，可以通過註解進行裝配（操作）的工廠（容器）。
小結
上面三個 Factory 是 BeanFactory 介面的直系親屬，三種不同樣式的BeanFactory ，分層容器，可列舉(查詢)容器，自動裝配容器，職能單一原則，這種介面設計，應該平常工作中經常遇到吧。
接下來在看看其它更多樣化的 BeanFactory 。
ConfigurableBeanFactory
public interface ConfigurableBeanFactory extends HierarchicalBeanFactory, SingletonBeanRegistry {
String SCOPE_SINGLETON = "singleton";
String SCOPE_PROTOTYPE = "prototype";
//設定父容器
void setParentBeanFactory(BeanFactory parentBeanFactory) throws IllegalStateException;
void setBeanClassLoader(ClassLoader beanClassLoader);
ClassLoader getBeanClassLoader();
void setBeanExpressionResolver(@Nullable BeanExpressionResolver resolver);
BeanExpressionResolver getBeanExpressionResolver();
/*
* 設定 轉換服務
*/
void setConversionService(ConversionService conversionService);
ConversionService getConversionService();
void addPropertyEditorRegistrar(PropertyEditorRegistrar registrar);
/*
* 註冊屬性編輯器
*/
void registerCustomEditor(Class<?> requiredType, Class<? extends PropertyEditor> propertyEditorClass);
void copyRegisteredEditorsTo(PropertyEditorRegistry registry);
void setTypeConverter(TypeConverter typeConverter);
TypeConverter getTypeConverter();
//設定一個Bean後處理器
void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor beanPostProcessor);
int getBeanPostProcessorCount();
void registerScope(String scopeName, Scope scope);
String[] getRegisteredScopeNames();
Scope getRegisteredScope(String scopeName);
void copyConfigurationFrom(ConfigurableBeanFactory otherFactory);
/*
* 給指定的Bean註冊別名
*/
void registerAlias(String beanName, String alias) throws BeanDefinitionStoreException;
BeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
//判斷指定Bean是否為一個工廠Bean
boolean isFactoryBean(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
void setCurrentlyInCreation(String beanName, boolean inCreation);
boolean isCurrentlyInCreation(String beanName);
void registerDependentBean(String beanName, String dependentBeanName);
String[] getDependentBeans(String beanName);
String[] getDependenciesForBean(String beanName);
void destroyBean(String beanName, Object beanInstance);
void destroyScopedBean(String beanName);
void destroySingletons();
...//省略部分方法
}
ConfigurableBeanFactory 繼承了 HierarchicalBeanFactory，SingletonBeanRegistry
先看一下介面SingletonBeanRegistry的原始碼：
SingletonBeanRegistry
public interface SingletonBeanRegistry {
//註冊一個單例類
void registerSingleton(String beanName, Object singletonObject);
Object getSingleton(String beanName);
boolean containsSingleton(String beanName);
String[] getSingletonNames();
int getSingletonCount();
//不清楚
Object getSingletonMutex();
}
可以看到，SingletonBeanRegistry這個介面非常簡單，實現了單例類註冊的功能。
ConfigurableBeanFactory同時繼承了HierarchicalBeanFactory 和 SingletonBeanRegistry 這兩個介面，即同時繼承了分層和單例類註冊的功能。
ConfigurableBeanFactory 正如其名字一樣，可以配置的BeanFactory，裡面有很多介面方法，我也沒有去細研究每一個方法，後面用到了，再來具體分析就可以了，瞭解瞭解，知道大概用處就可以了。
ConfigurableListableBeanFactory
public interface ConfigurableListableBeanFactory
extends ListableBeanFactory, AutowireCapableBeanFactory, ConfigurableBeanFactory {
//忽略自動裝配的依賴型別
void ignoreDependencyType(Class<?> type);
//忽略自動裝配的介面
void ignoreDependencyInterface(Class<?> ifc);
//返回註冊的Bean定義
BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
Iterator<String> getBeanNamesIterator();
...//忽略部分方法
}
工廠介面ConfigurableListableBeanFactory同時繼承了3個介面，ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory 和 ConfigurableBeanFactory,可以說功能以及很全面了。
對於BeanFactory 體系中左邊部分，大致差不多了，現在看看右半邊情況
BeanDefinitionRegistry
顧名思義，這個是註冊 BeanDefinition的
public interface BeanDefinitionRegistry extends AliasRegistry {
//給定bean名稱，註冊一個新的bean定義
void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
throws BeanDefinitionStoreException;
//根據指定Bean名移除對應的Bean定義
void removeBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
根據指定bean名得到對應的Bean定義
BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
查詢，指定的Bean名是否包含Bean定義
boolean containsBeanDefinition(String beanName);
//返回本容器內所有註冊的Bean定義名稱
String[] getBeanDefinitionNames();
//指定Bean名是否被註冊過。
int getBeanDefinitionCount();
//指定Bean名是否被註冊過。
boolean isBeanNameInUse(String beanName);
}
這個介面很簡單，就是對BeanDefinition的操作，然而我們還沒有了解BeanDefinition 的結構，但是並不影響我們分析，因為從名字就知道這個指代的是一個bean的定義，也就是將xml中的bean 翻譯成了具體的資料結構。
現在回過頭來，我們再看看DefaultListableBeanFactory類圖
對於左邊部分，則是各種功能的BeanFactory,右邊部分則是對BeanDefinition的功能操作，中間部分則是單例Bean功能服務，中間部分我們沒有分析原始碼，但是通過名字我們已經很好的知道了它的功能，而FactoryBeanRegistrySupport 則表示了對 FactoryBean的支援，（FactoryBean在前面BeanFactory簡單提了一下喲）
現在對每個BeanFactory的職能心裡大概有譜了，這樣在後面的時候，才知道這個功能屬於哪個模組，而不至於腦袋一團漿糊。
對於DefaultListableBeanFactory 我們並沒有取分析它，因為DefaultListableBeanFactory 中實現了上面介面中的所有方法，涉及了很多細節，從程式碼角度來看的話，那真的是很難一下分析透，但是如果從功能模組上來看的話，我們也知道了它大概可以幹什麼，可以說是一個比較成熟的容器了，既然現在我們知道了裝bean的容器了，那麼bean又從何處來呢，當然是xml，但是xml又如何轉換成資料結構的呢，這個就需要回到我們最開的程式碼了：
public void TestDefaultListableBeanFactory(){
ClassPathResource resource = new ClassPathResource("spring.xml"); //3
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory(); //5
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);//7
reader.loadBeanDefinitions(resour ce);//9
MyBean bean = factory.getBean(MyBean.class); //11
System.out.println(bean.toString());
}
現在第5，11行程式碼我們已經大致清楚了，主要的還剩3,4,9行程式碼了，這個就先留到後面再來吧。
BeanDefinition
Bean的定義主要由BeanDefinition來描述的,作為Spring中用於包裝Bean的資料結構,先來看看BeanDefinition一個繼承結構吧(非完整繼承結構)
一個BeanDefinition描述了一個bean的例項，包括屬性值，構造方法引數值和繼承自它的類的更多資訊。
BeanDefinition 原始碼淺析
//標準單例作用域 識別符號：“singleton”。
String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;
//標準原型作用域的範圍識別符號：“prototype”。
String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;
//表示BeanDefinition是應用程式主要部分的角色提示。 通常對應於使用者定義的bean。
int ROLE_APPLICATION = 0;
//表示BeanDefinition是某些大型配置的支援部分的角色提示，通常是一個外部ComponentDefinition。
//當檢視某個特定的ComponentDefinition時，認為bean非常重要，
//以便在檢視應用程式的整體配置時能夠意識到這一點。
int ROLE_SUPPORT = 1;
//角色提示表明一個BeanDefinition是提供一個完全背景的角色，並且與終端使用者沒有關係。
int ROLE_INFRASTRUCTURE = 2;
ROLE_SUPPORT =1實際上就是說，我這個Bean是使用者的，是從配置檔案中過來的。
ROLE_INFRASTRUCTURE = 2 就是說 這Bean是Spring自己的，
上面是BeanDifinition的一些基本屬性資訊，一個就是標識下當前Bean的作用域，另外就是標識一下這個Bean是內部的還是外部的。下面來看這個介面為其子類都提供了哪些具體的行為方法：
1.當前Bean的className get&set方法
//指定此bean定義的bean類名稱。
//類名稱可以在bean factory後期處理中修改，通常用它的解析變體替換原來的類名稱。
void setBeanClassName(String beanClassName);
//返回此bean定義的當前bean類名稱。
//需要注意的是，這不一定是在執行時使用的實際類名，以防子類定義覆蓋/繼承其父類的類名。
//此外，這可能只是呼叫工廠方法的類，或者它 在呼叫方法的工廠bean引用的情況下甚至可能是空的。
//因此，不要認為這是在執行時定義的bean型別，而只是將其用於在單獨的bean定義級別進行解析。
String getBeanClassName();
2.Bean的作用域get&set方法
//覆蓋此bean的目標範圍，指定一個新的範圍名稱。
void setScope(String scope);
//返回此bean的當前目標作用域的名稱，如果沒有確定，返回null
String getScope();
3.懶載入的get&set方法
//設定這個bean是否應該被延遲初始化。如果{false}，那麼這個bean將在啟動時由bean工廠例項化，
//這些工廠執行單例的立即初始化。
//懶載入 <bean lazy-init="true/false">
void setLazyInit(boolean lazyInit);
//返回這個bean是否應該被延遲初始化，即不是在啟動時立即例項化。只適用於單例bean。
boolean isLazyInit();
4.依賴關係設定
//設定這個bean依賴被初始化的bean的名字。 bean工廠將保證這些bean首先被初始化。
//<bean depends-on="">
void setDependsOn(String... dependsOn);
//返回這個bean依賴的bean名稱。
String[] getDependsOn();
5.是否是自動轉配設定
//設定這個bean是否是獲得自動裝配到其他bean的候選人。
//需要注意是，此標誌旨在僅影響基於型別的自動裝配。
//它不會影響按名稱的顯式引用，即使指定的bean沒有標記為autowire候選，也可以解決這個問題。
//因此，如果名稱匹配，通過名稱的自動裝配將注入一個bean。
void setAutowireCandidate(boolean autowireCandidate);
//返回這個bean是否是自動裝配到其他bean的候選者。就是是否在其他類中使用autowired來注入當前Bean的
//是否為被自動裝配 <bean autowire-candidate="true/false">
boolean isAutowireCandidate();
並沒有完全列舉 BeanDifinition 中的方法或者屬性，大致明白 Bean的定義主要由BeanDefinition來描述的,作為Spring中用於包裝Bean的資料結構就可以了，關於BeanDifinition 的更多介面實現，這個根據自己情況去看看就可以了。
小結
瞭解了BeanFactory的大致結構後，來看看下面一段簡單程式碼，相信理解就更加深刻了：
public void TestDefaultListableBeanFactory(){
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
AbstractBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(MyBean.class);
factory.registerBeanDefinition("myBean",beanDefinition);
//可以通過構造方法注入依賴,當然我們這裡沒有
//beanDefinition.setConstructorArgumentValues();
//可以通過 setter 方法注入依賴,當然我們這裡也沒有
//beanDefinition.setPropertyValues();
MyBean bean = factory.getBean(MyBean.class);
System.out.println(bean.toString());
}
在前面我們用的ClassPathResource,XmlBeanDefinitionReader 從檔案中讀取的bean配置資訊，現在我們知道了BeanDifinition 以及BeanDefinitionRegistry，那麼其實我們可以手動註冊BeanDifinition ，這樣我在最開始的程式碼基礎上，又再次細分了功能了，層次也更加的清楚了。
總結
我們從 DefaultListableBeanFactory 出發，大致瞭解了一下 BeanFactory的體系結構，BeanFactory有三個直系親屬：
ListableBeanFactory（可列舉的容器（多花樣查詢）），HierarchicalBeanFactory（分層次容器，可有父容器），AutowireCapableBeanFactory（自動裝配容器），這三個容器定義了BeanFactory的基本面貌，在這個三個直系親屬下面又派生了兩個複雜的容器：ConfigurableBeanFactory，ConfigurableListableBeanFactory，可配置的（可操作）的容器，通過這兩個BeanFactory 可有修改容器中的bean,功能又更加高階了，集成了單例bean 服務，以及BeanDefinition 註冊服務，那麼對於 DefaultListableBeanFactory 來說，此時它就是一個可註冊，可配置，可獲取的BeanFactory ，就容器方面而言功能已經健全了。
參考
spring 技術內幕