spring原始碼分析第二天------spring系統概述以及IOC實現原理

1、Spring5 概述

Spring 是一個開源的輕量級 Java SE（Java 標準版本）/Java EE（Java 企業版本）開發應用框架， 其目的是用於簡化企業級應用程式開發。
Spring 框架除了幫我們管理物件及其依賴關係，還提供像通用日誌記錄、效能統計、安全控制、異常 處理等面向切面的能力，還能幫我管理最頭疼的資料庫事務，本身提供了一套簡單的 JDBC 訪問實現， 提供與第三方資料訪問框架整合（如 Hibernate、JPA），與各種 Java EE 技術整合（如 Java Mail、 任務排程等等），提供一套自己的 web 層框架 Spring MVC、而且還能非常簡單的與第三方 Web 框架集 成。

1.1、Spring 設計的初衷

Spring 是為解決企業級應用開發的複雜性而設計，一個最根本的使命：簡化開發。
而 Spring 則立志於全方面的簡化 Java 開發。對此，她主要採取了 4 個關鍵策略：
1，基於 POJO 的輕量級和最小侵入性程式設計；
2，通過依賴注入和麵向介面鬆耦合；
3，基於切面和慣性進行宣告式程式設計；
4，通過切面和模板減少樣板式程式碼；
而他主要是通過：面向 Bean、依賴注入以及面向切面這三種方式來達成的。

1.2、IOC與IOC

Spring 提供了 IOC 容器通過配置檔案或者註解的方式來管理物件之間的依賴關係。
Spring 設計的核心 org.springframework.beans 包（架構核心是 org.springframework.core 包），這個包通常不是由使用者直接使用，而是由伺服器將 其用作其他多數功能的底層中介。下一個最高階抽象是 BeanFactory 介面，它是工廠設計模式的實現， 允許通過名稱建立和檢索物件。BeanFactory 也可以管理物件之間的關係。

BeanFactory 支援兩個物件模型。

1，單例：模型提供了具有特定名稱的物件的共享例項，可以在查詢時對其進行檢索。Singleton 是 預設的也是最常用的物件模型。對於無狀態服務物件很理想。
2，原型：模型確保每次檢索都會建立單獨的物件。在每個使用者都需要自己的物件時，原型模型最適 合

1.3、AOP 程式設計理念

面向切面程式設計，即 AOP，是一種程式設計思想，它允許程式設計師對橫切關注點或橫切典型的職責分界線的 行為（例如日誌和事務管理）進行模組化。AOP 的核心構造是方面（切面），它將那些影響多個類的行 為封裝到可重用的模組中。

AOP 程式設計的常用場景有：Authentication 許可權認證、Logging 日誌、Transctions Manager 事務、 Lazy Loading 懶載入、Context Process 上下文處理、Error Handler 錯誤跟蹤（異常捕獲機制） 、Cache 快取。

1.4 Spring5 系統架構

a、核心容器：
由 spring-beans、spring-core、spring-context 和 spring-expression（Spring Expression Language, SpEL） 4 個模組組成。

spring-beans 和 spring-core 模組是 Spring 框架的核心模組，包含了控制反轉（Inversion of Control, IOC）和依賴注入（Dependency Injection, DI）。BeanFactory 介面是 Spring 框架中 的核心介面，它是工廠模式的具體實現。BeanFactory 使用控制反轉對應用程式的配置和依賴性規範與 實際的應用程式程式碼進行了分離。但 BeanFactory 容器例項化後並不會自動例項化 Bean，只有當 Bean 被使用時 BeanFactory 容器才會對該 Bean 進行例項化與依賴關係的裝配。

spring-context 模組構架於核心模組之上，他擴充套件了 BeanFactory，為她新增了 Bean 生命週期 控制、框架事件體系以及資源載入透明化等功能。此外該模組還提供了許多企業級支援，如郵件訪問、 遠端訪問、任務排程等，ApplicationContext 是該模組的核心介面，她是 BeanFactory 的超類，與 BeanFactory 不同，ApplicationContext 容器例項化後會自動對所有的單例項 Bean 進行例項化與 依賴關係的裝配，使之處於待用狀態。

b、AOP 和裝置支援：
由 spring-aop、spring-aspects 和 spring-instrument 3 個模組組成

在 Spring 中，他是以 JVM 的動態代 理技術為基礎，然後設計出了一系列的 AOP 橫切實現，比如前置通知、返回通知、異常通知等，同時， Pointcut 介面來匹配切入點，可以使用現有的切入點來設計橫切面，也可以擴充套件相關方法根據需求進 行切入。
spring-aspects 模組整合自 AspectJ 框架，主要是為 Spring AOP 提供多種 AOP 實現方法。

c、資料訪問及整合：
由 spring-jdbc、spring-tx、spring-orm、spring-jms 和 spring-oxm 5 個 模組組成

spring-jdbc 模組是 Spring 提供的 JDBC 抽象框架的主要實現模組，用於簡化 Spring JDBC。主 要是提供 JDBC 模板方式、關聯式資料庫物件化方式、SimpleJdbc 方式、事務管理來簡化 JDBC 程式設計；

spring-tx 模組是 Spring JDBC 事務控制實現模組。

spring-orm 模組是 ORM 框架支援模組，主要整合 Hibernate, Java Persistence API (JPA) 和 Java Data Objects (JDO) 用於資源管理、資料訪問物件(DAO)的實現和事務策略。

spring-jms 模組（Java Messaging Service）能夠傳送和接受資訊

d.Web：
由 spring-web、spring-webmvc、spring-websocket 和 spring-webflux 4 個模組組 成。
spring-web 模組為 Spring 提供了最基礎 Web 支援，主要建立於核心容器之上，通過 Servlet 或 者 Listeners 來初始化 IOC 容器，也包含一些與 Web 相關的支援。
spring-webmvc 模 塊 眾 所 周 知 是 一 個 的 Web-Servlet 模 塊 ， 實 現 了 Spring MVC （model-view-Controller）的 Web 應用。 spring-websocket 模組主要是與 Web 前端的全雙工通訊的協議。

e、報文傳送：
即 spring-messaging 模組。
spring-messaging 是從 Spring4 開始新加入的一個模組，主要職責是為 Spring 框架整合一些基 礎的報文傳送應用。

f.Test：
即 spring-test 模組。
spring-test 模組主要為測試提供支援的

1.5、模組的依賴關係

2、spring5原始碼分析
2.1、什麼是 IOC/DI？

IOC(Inversion of Control)控制反轉：所謂控制反轉，就是把原先我們程式碼裡面需要實現的物件創 建、依賴的程式碼，反轉給容器來幫忙實現。那麼必然的我們需要建立一個容器，同時需要一種描述來讓 容器知道需要建立的物件與物件的關係。這個描述最具體表現就是我們可配置的檔案。
DI(Dependency Injection)依賴注入：就是指物件是被動接受依賴類而不是自己主動去找，換句話說 就是指物件不是從容器中查詢它依賴的類，而是在容器例項化物件的時候主動將它依賴的類注入給它。 先從我們自己設計這樣一個視角來考慮： 物件和物件關係怎麼表示？ 可以用 xml，properties 檔案等語義化配置檔案表示。

2.2、Spring 核心容器體系結構
a、BeanFactory

Spring Bean 的建立是典型的工廠模式，這一系列的 Bean 工廠，也即 IOC 容器為開發者管理物件 間的依賴關係提供了很多便利和基礎服務，在 Spring 中有許多的 IOC 容器的實現供使用者選擇和使用， 其相互關係如下：

其中 BeanFactory 作為最頂層的一個介面類，它定義了 IOC 容器的基本功能規範，BeanFactory 有三 個子類：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和 AutowireCapableBeanFactory。 但是從上圖中我們可以發現最終的預設實現類是 DefaultListableBeanFactory，他實現了所有的接 口。那為何要定義這麼多層次的介面呢？查閱這些介面的原始碼和說明發現，每個介面都有他使用的場合， 它主要是為了區分在 Spring 內部在操作過程中物件的傳遞和轉化過程中，對物件的資料訪問所做的限 制。例如 ListableBeanFactory 介面表示這些 Bean 是可列表的，而 HierarchicalBeanFactory 表 示的是這些 Bean 是有繼承關係的，也就是每個 Bean 有可能有父 Bean。AutowireCapableBeanFactory介面定義 Bean 的自動裝配規則。

ApplicationContext 是 Spring 提供的一個高階的 IOC 容器，它除了能夠提供 IOC 容器的基本功 能外，還為使用者提供了以下的附加服務。 從 ApplicationContext 介面的實現，我們看出其特點：
1.支援資訊源，可以實現國際化。（實現 MessageSource 介面）
2.訪問資源。(實現 ResourcePatternResolver 介面，後面章節會講到)
3.支援應用事件。(實現 ApplicationEventPublisher 介面)

b、BeanDefinition

SpringIOC 容器管理了我們定義的各種 Bean 物件及其相互的關係，Bean 物件在 Spring 實現中是 以 BeanDefinition 來描述的，其繼承體系如下：

c、IOC 容器的初始化

IOC 容器的初始化包括 BeanDefinition 的 Resource 定位、載入和註冊這三個基本的過程。