Spring原始碼分析之IoC（一）

JAVA線上發表於2019-02-26
Spring原始碼

什麼是IoC

控制反轉（Inversion of Control，縮寫為IoC），是一種設計模式，用來解耦元件之間的耦合度。

IoC容器系列的設計與實現

在Spring IoC容器的設計中，有兩種主要的容器系列：BeanFactory與ApplicationContext。
BeanFactory，IoC容器的介面定義，該系列容器提供的是最基本的IoC容器的功能。ApplicationContext，容器的高階形態，它通過繼承 MessageSource，ResourceLoader，ApplicationEventPublisher介面，在簡單容器的基礎上，增加了許多對高階容器的支援。

在Spring提供的最基本的IoC容器的介面定義和實現的基礎上，Spring通過定義BeanDefinition來管理基於Spring的應用中的各種物件以及他們直接的相互依賴關係。BeanDefinition 抽象了我們對 Bean的定義，是讓容器起作用的主要資料型別。對 IOC 容器來說，BeanDefinition 就是對依賴反轉模式中管理的物件依賴關係的資料抽象。也是容器實現依賴反轉功能的核心資料結構。

BeanFactory介面定義的方法：

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BeanFactory容器的設計原理

BeanFactory介面提供了使用IoC容器的規範，我們以XmlBeanFactory的實現為例來說明簡單IoC容器的設計原理。XmlBeanFactory類繼承關係圖：

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XmlBeanFactory繼承自DefaultListableBeanFactory類，DefaultListableBeanFactory包含了基本IoC容器所具有的重要功能，XmlBeanFactory在繼承了DefaultListableBeanFactory容器的功能的同時，增加了新的功能，它是一個可以讀取以XML檔案定義的BeanDefinition的IoC容器，來看下具體實現：

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {

    private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);

    public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
        this(resource, null);
    }

    public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
        super(parentBeanFactory);
        this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
    }
}
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在XmlBeanFactory中，初始化了一個XmlBeanDefinitionReader物件，該物件用於對XML檔案定義資訊的處理。XmlBeanFactory建構函式需要傳入一個Resource引數，該引數封裝了BeanDefinition的來源資訊。在構造方法中，XmlBeanDefinitionReader會呼叫loadBeanDefinitions方法來完成BeanDefinition的載入。

ApplicationContext容器的設計原理

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我們以常用的FileSystemXmlApplicationContext為例，debug原始碼來看下ApplicationContext容器的設計原理。
測試程式碼如下：

@Test
public void testApplicationContext() {
    ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext("src/main/resources/bean.xml");
    context.getBean("helloWorld",HelloWorld.class).sayHello();
}
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進入 FileSystemXmlApplicationContext 的構造方法：

public FileSystemXmlApplicationContext(String configLocation) throws BeansException {
    this(new String[] {configLocation}, true, null);
}
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該方法呼叫過載方法，傳入三個引數：陣列型別的configLocation，預設屬性為true，父容器為null:

public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent) throws BeansException {
    super(parent);
    setConfigLocations(configLocations);
    if (refresh) {
        refresh();
    }
}
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該方法首先會呼叫父類的構造方法，引數為null，在跟進去之前，我們先看下FileSystemXmlApplicationContext類的繼承結構：

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super(parent)方法會一直往上呼叫其父類構造方法，直到AbstractApplicationContext:

public AbstractApplicationContext(ApplicationContext parent) {
    this();
    setParent(parent);
}
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this方法呼叫預設建構函式，為屬性resourcePatternResolver賦值:

public AbstractApplicationContext() {
    this.resourcePatternResolver = getResourcePatternResolver();
}
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protected ResourcePatternResolver getResourcePatternResolver() {
    return new PathMatchingResourcePatternResolver(this);
}
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回到setConfigLocations(configLocations)方法，看下該方法的具體實現：

public void setConfigLocations(String... locations) {
    if (locations != null) {
        Assert.noNullElements(locations, "Config locations must not be null");
        this.configLocations = new String[locations.length];
        for (int i = 0; i < locations.length; i++) {
            this.configLocations[i] = resolvePath(locations[i]).trim();
        }
    }
    else {
        this.configLocations = null;
    }
}
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先畫出方法時序圖，跟著圖一步步跟下去：

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該方法會呼叫resolvePath方法，解析路徑，跟進去看下：

protected String resolvePath(String path) {
    return getEnvironment().resolveRequiredPlaceholders(path);
}
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public ConfigurableEnvironment getEnvironment() {
    if (this.environment == null) {
        this.environment = createEnvironment();
    }
    return this.environment;
}
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protected ConfigurableEnvironment createEnvironment() {
    return new StandardEnvironment();
}
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getEnvironment方法返回的是StandardEnvironment物件，該物件是標準環境，會自動註冊System.getProperties() 和 System.getenv()到環境。

接下來，回到resolvePath方法，該方法會呼叫AbstractEnvironment類的resolveRequiredPlaceholders方法：

public String resolveRequiredPlaceholders(String text) throws IllegalArgumentException {
    return this.propertyResolver.resolveRequiredPlaceholders(text);
}
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private final ConfigurablePropertyResolver propertyResolver =
        new PropertySourcesPropertyResolver(this.propertySources);
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此時propertyResolver屬性已經有值了，緊接著會呼叫propertyResolver屬性的resolveRequiredPlaceholders方法，我們先看下ConfigurablePropertyResolver繼承結構：

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進入resolveRequiredPlaceholders方法看下，該方法在AbstractPropertyResolver中：

public String resolveRequiredPlaceholders(String text) throws IllegalArgumentException {
    if (this.strictHelper == null) {
        this.strictHelper = createPlaceholderHelper(false);
    }
    return doResolvePlaceholders(text, this.strictHelper);
}
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該方法做了兩件事：1.呼叫createPlaceholderHelper方法為屬性strictHelper賦值；2.呼叫doResolvePlaceholders方法，該方法是具體解析方法。

其中屬性strictHelper，型別為PropertyPlaceholderHelper，持有要解析的字首字尾,我們看下該類屬性

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繼續跟進，會呼叫doResolvePlaceholders方法：

private String doResolvePlaceholders(String text, PropertyPlaceholderHelper helper) {
    return helper.replacePlaceholders(text, new PropertyPlaceholderHelper.PlaceholderResolver() {
        @Override
        public String resolvePlaceholder(String placeholderName) {
            return getPropertyAsRawString(placeholderName);
        }
    });
}
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具體不在深入，講了半天，我們來總結下setConfigLocations方法幹了什麼事情：解析FileSystemXmlApplicationContext建構函式中引數存在的佔位符，並替換為真實值。如：

@Test
public void testApplicationContext() {
    Properties properties = System.getProperties();
    properties.setProperty("aaaa", "bbbb");
    properties.setProperty("bbbb", "src/main/resources/bean.xml");
    ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext("${${aaaa}}");
    context.getBean("helloWorld",HelloWorld.class).sayHello();
}
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setConfigLocations方法會將${${aaaa}}，遞迴解析為bbbb，然後查詢對應的系統屬性存在aaaa為key的value bbbb，然後再根據bbbb查詢系統屬性，替換為applicationContext.xml。

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