四、IOC容器的依赖注入

2018-03-01 10:57:34来源:oschina作者:qq948939246人点击

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1、依赖注入发生的时间

当Spring IoC容器完成了Bean定义资源的定位、载入和解析注册以后,IoC容器中已经管理类Bean定义的相关数据,但是此时IoC容器还没有对所管理的Bean进行依赖注入,依赖注入在以下两种情况发生:


(1).用户第一次通过getBean方法向IoC容索要Bean时,IoC容器触发依赖注入。


(2).当用户在Bean定义资源中为元素配置了lazy-init属性,即让容器在解析注册Bean定义时进行预实例化,触发依赖注入。


BeanFactory接口定义了Spring IoC容器的基本功能规范,是Spring IoC容器所应遵守的最底层和最基本的编程规范。BeanFactory接口中定义了几个getBean方法,就是用户向IoC容器索取管理的Bean的方法,我们通过分析其子类的具体实现,理解Spring IoC容器在用户索取Bean时如何完成依赖注入。


输入图片说明


在BeanFactory中我们看到getBean(String…)函数,它的具体实现在AbstractBeanFactory中


#2、AbstractBeanFactory通过getBean向IoC容器获取被管理的Bean:


AbstractBeanFactory的getBean相关方法的源码如下:


//获取IoC容器中指定名称的Bean
public Object getBean(String name) throws BeansException {
//doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
return doGetBean(name, null, null, false);
}
//获取IoC容器中指定名称和类型的Bean
public T getBean(String name, Class requiredType) throws BeansException {
//doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
return doGetBean(name, requiredType, null, false);
}
//获取IoC容器中指定名称和参数的Bean
public Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException {
//doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
return doGetBean(name, null, args, false);
}
//获取IoC容器中指定名称、类型和参数的Bean
public T getBean(String name, Class requiredType, Object... args) throws BeansException {
//doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
return doGetBean(name, requiredType, args, false);
}
//真正实现向IoC容器获取Bean的功能,也是触发依赖注入功能的地方
@SuppressWarnings("unchecked")
protected T doGetBean(
final String name, final Class requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
//根据指定的名称获取被管理Bean的名称,剥离指定名称中对容器的相关依赖
//如果指定的是别名,将别名转换为规范的Bean名称
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
//先从缓存中取是否已经有被创建过的单态类型的Bean,对于单态模式的Bean整
//个IoC容器中只创建一次,不需要重复创建
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
//IoC容器创建单态模式Bean实例对象
if (sharedInstance != null && args == null) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
//如果指定名称的Bean在容器中已有单态模式的Bean被创建,直接返回
//已经创建的Bean
if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
"' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
}
else {
logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
}
}
//获取给定Bean的实例对象,主要是完成FactoryBean的相关处理
//注意:BeanFactory是管理容器中Bean的工厂,而FactoryBean是
//创建创建对象的工厂Bean,两者之间有区别
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {//缓存没有正在创建的单态模式Bean
//缓存中已经有已经创建的原型模式Bean,但是由于循环引用的问题导致实
//例化对象失败
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
//对IoC容器中是否存在指定名称的BeanDefinition进行检查,首先检查是否
//能在当前的BeanFactory中获取的所需要的Bean,如果不能则委托当前容器
//的父级容器去查找,如果还是找不到则沿着容器的继承体系向父级容器查找
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
//当前容器的父级容器存在,且当前容器中不存在指定名称的Bean
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
//解析指定Bean名称的原始名称
String nameToLookup = originalBeanName(name);
if (args != null) {
//委派父级容器根据指定名称和显式的参数查找
return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
}
else {
//委派父级容器根据指定名称和类型查找
return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
}
}
//创建的Bean是否需要进行类型验证,一般不需要
if (!typeCheckOnly) {
//向容器标记指定的Bean已经被创建
markBeanAsCreated(beanName);
}
//根据指定Bean名称获取其父级的Bean定义,主要解决Bean继承时子类
//合并父类公共属性问题
final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
//获取当前Bean所有依赖Bean的名称
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
//如果当前Bean有依赖Bean
if (dependsOn != null) {
for (String dependsOnBean : dependsOn) {
//递归调用getBean方法,获取当前Bean的依赖Bean
getBean(dependsOnBean);
//把被依赖Bean注册给当前依赖的Bean
registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);
}
}
//创建单态模式Bean的实例对象
if (mbd.isSingleton()) {
//这里使用了一个匿名内部类,创建Bean实例对象,并且注册给所依赖的对象
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory() {
public Object getObject() throws BeansException {
try {
//创建一个指定Bean实例对象,如果有父级继承,则合并子//类和父类的定义
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
//显式地从容器单态模式Bean缓存中清除实例对象
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
}
});
//获取给定Bean的实例对象
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
//IoC容器创建原型模式Bean实例对象
else if (mbd.isPrototype()) {
//原型模式(Prototype)是每次都会创建一个新的对象
Object prototypeInstance = null;
try {
//回调beforePrototypeCreation方法,默认的功能是注册当前创//建的原型对象
beforePrototypeCreation(beanName);
//创建指定Bean对象实例
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
//回调afterPrototypeCreation方法,默认的功能告诉IoC容器指//定Bean的原型对象不再创建了
afterPrototypeCreation(beanName);
}
//获取给定Bean的实例对象
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
//要创建的Bean既不是单态模式,也不是原型模式,则根据Bean定义资源中
//配置的生命周期范围,选择实例化Bean的合适方法,这种在Web应用程序中
//比较常用,如:request、session、application等生命周期
else {
String scopeName = mbd.getScope();
final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
//Bean定义资源中没有配置生命周期范围,则Bean定义不合法
if (scope == null) {
throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope '" + scopeName + "'");
}
try {
//这里又使用了一个匿名内部类,获取一个指定生命周期范围的实例
Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory() {
public Object getObject() throws BeansException {
beforePrototypeCreation(beanName);
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
afterPrototypeCreation(beanName);
}
}
});
//获取给定Bean的实例对象
bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
}
catch (IllegalStateException ex) {
throw new BeanCreationException(beanName,
"Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; " +
"consider defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
ex);
}
}
}
//对创建的Bean实例对象进行类型检查
if (requiredType != null && bean != null && !requiredType.isAssignableFrom(bean.getClass())) {
throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
}
return (T) bean;
}

通过上面对向IoC容器获取Bean方法的分析,我们可以看到在Spring中,如果Bean定义的单态模式(Singleton),则容器在创建之前先从缓存中查找,以确保整个容器中只存在一个实例对象。如果Bean定义的是原型模式(Prototype),则容器每次都会创建一个新的实例对象。除此之外,Bean定义还可以扩展为指定其生命周期范围。


上面的源码只是定义了根据Bean定义的模式,采取的不同创建Bean实例对象的策略,具体的Bean实例对象的创建过程由实现了ObejctFactory接口的匿名内部类的createBean方法完成,ObejctFactory使用委派模式,具体的Bean实例创建过程交由其实现类AbstractAutowireCapableBeanFactory完成,我们继续分析AbstractAutowireCapableBeanFactory的createBean方法的源码,理解其创建Bean实例的具体实现过程。


3、AbstractAutowireCapableBeanFactory创建Bean实例对象:

AbstractAutowireCapableBeanFactory类实现了ObejctFactory接口,创建容器指定的Bean实例对象,同时还对创建的Bean实例对象进行初始化处理。其创建Bean实例对象的方法源码如下:


//创建Bean实例对象
protected Object createBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
throws BeanCreationException {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
//判断需要创建的Bean是否可以实例化,即是否可以通过当前的类加载器加载
resolveBeanClass(mbd, beanName);
//校验和准备Bean中的方法覆盖
try {
mbd.prepareMethodOverrides();
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(mbd.getResourceDescription(),
beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
}
try {
//如果Bean配置了初始化前和初始化后的处理器,则试图返回一个需要创建//Bean的代理对象
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbd);
if (bean != null) {
return bean;
}
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
}
//创建Bean的入口
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbd, args);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
return beanInstance;
}
//真正创建Bean的方法
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) {
//封装被创建的Bean对象
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()){//单态模式的Bean,先从容器中缓存中获取同名Bean
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
//创建实例对象
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
//获取实例化对象的类型
Class beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
//调用PostProcessor后置处理器
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
mbd.postProcessed = true;
}
}
// Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
//向容器中缓存单态模式的Bean对象,以防循环引用
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
//这里是一个匿名内部类,为了防止循环引用,尽早持有对象的引用
addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory() {
public Object getObject() throws BeansException {
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
}
});
}
//Bean对象的初始化,依赖注入在此触发
//这个exposedObject在初始化完成之后返回作为依赖注入完成后的Bean
Object exposedObject = bean;
try {
//将Bean实例对象封装,并且Bean定义中配置的属性值赋值给实例对象
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
if (exposedObject != null) {
//初始化Bean对象
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
}
}
if (earlySingletonExposure) {
//获取指定名称的已注册的单态模式Bean对象
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
//根据名称获取的以注册的Bean和正在实例化的Bean是同一个
if (exposedObject == bean) {
//当前实例化的Bean初始化完成
exposedObject = earlySingletonReference;
}
//当前Bean依赖其他Bean,并且当发生循环引用时不允许新创建实例对象
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set actualDependentBeans = new LinkedHashSet(dependentBeans.length);
//获取当前Bean所依赖的其他Bean
for (String dependentBean : dependentBeans) {
//对依赖Bean进行类型检查
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
//注册完成依赖注入的Bean
try {
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
}
return exposedObject;
}

通过对方法源码的分析,我们看到具体的依赖注入实现在以下两个方法中:


(1).createBeanInstance:生成Bean所包含的java对象实例。


(2).populateBean :对Bean属性的依赖注入进行处理


下面继续分析这两个方法的代码实现。


4、createBeanInstance方法创建Bean的java实例对象:

在createBeanInstance方法中,根据指定的初始化策略,使用静态工厂、工厂方法或者容器的自动装配特性生成java实例对象,创建对象的源码如下:


//创建Bean的实例对象
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
//检查确认Bean是可实例化的
Class beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
//使用工厂方法对Bean进行实例化
if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
}
if (mbd.getFactoryMethodName() != null){
//调用工厂方法实例化
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
}
//使用容器的自动装配方法进行实例化
boolean resolved = false;
boolean autowireNecessary = false;
if (args == null) {
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
resolved = true;
autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if (resolved) {
if (autowireNecessary) {
//配置了自动装配属性,使用容器的自动装配实例化
//容器的自动装配是根据参数类型匹配Bean的构造方法
return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
}
else {
//使用默认的无参构造方法实例化
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
}
//使用Bean的构造方法进行实例化
Constructor[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
if (ctors != null ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)){
//使用容器的自动装配特性,调用匹配的构造方法实例化
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
}
//使用默认的无参构造方法实例化
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
//使用默认的无参构造方法实例化Bean对象
protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
try {
Object beanInstance;
final BeanFactory parent = this;
//获取系统的安全管理接口,JDK标准的安全管理API
if (System.getSecurityManager() != null) {
//这里是一个匿名内置类,根据实例化策略创建实例对象
beanInstance = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Object run() {
return getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
}
}, getAccessControlContext());
}
else {
//将实例化的对象封装起来
beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
}
BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
initBeanWrapper(bw);
return bw;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
}
}

经过对上面的代码分析,我们可以看出,对使用工厂方法和自动装配特性的Bean的实例化相当比较清楚,调用相应的工厂方法或者参数匹配的构造方法即可完成实例化对象的工作,但是对于我们最常使用的默认无参构造方法就需要使用相应的初始化策略(JDK的反射机制或者CGLIB)来进行初始化了,在方法getInstantiationStrategy().instantiate中就具体实现类使用初始策略实例化对象。


5、SimpleInstantiationStrategy类使用默认的无参构造方法创建Bean实例化对象:

在使用默认的无参构造方法创建Bean的实例化对象时,方法getInstantiationStrategy().instantiate调用了SimpleInstantiationStrategy类中的实例化Bean的方法,其源码如下:


//使用初始化策略实例化Bean对象
public Object instantiate(RootBeanDefinition beanDefinition, String beanName, BeanFactory owner) {
//如果Bean定义中没有方法覆盖,则就不需要CGLIB父类类的方法
if (beanDefinition.getMethodOverrides().isEmpty()) {
Constructor<?> constructorToUse;
synchronized (beanDefinition.constructorArgumentLock) {
//获取对象的构造方法或工厂方法
constructorToUse = (Constructor<?>) beanDefinition.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
//如果没有构造方法且没有工厂方法
if (constructorToUse == null) {
//使用JDK的反射机制,判断要实例化的Bean是否是接口
final Class clazz = beanDefinition.getBeanClass();
if (clazz.isInterface()) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
}
try {
if (System.getSecurityManager() != null) {
//这里是一个匿名内置类,使用反射机制获取Bean的构造方法
constructorToUse = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() {
public Constructor run() throws Exception {
return clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
}
});
}
else {
constructorToUse =clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
}
beanDefinition.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
}
catch (Exception ex) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
}
}
}
//使用BeanUtils实例化,通过反射机制调用”构造方法.newInstance(arg)”来进行实例化
return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
}
else {
//使用CGLIB来实例化对象
return instantiateWithMethodInjection(beanDefinition, beanName, owner);
}
}

通过上面的代码分析,我们看到了如果Bean有方法被覆盖了,则使用JDK的反射机制进行实例化,否则,使用CGLIB进行实例化。


instantiateWithMethodInjection方法调用SimpleInstantiationStrategy的子类CglibSubclassingInstantiationStrategy使用CGLIB来进行初始化,其源码如下:


//使用CGLIB进行Bean对象实例化
public Object instantiate(Constructor ctor, Object[] args) {
//CGLIB中的类
Enhancer enhancer = new Enhancer();
//将Bean本身作为其基类
enhancer.setSuperclass(this.beanDefinition.getBeanClass());
enhancer.setCallbackFilter(new CallbackFilterImpl());
enhancer.setCallbacks(new Callback[] {
NoOp.INSTANCE,
new LookupOverrideMethodInterceptor(),
new ReplaceOverrideMethodInterceptor()
});
//使用CGLIB的create方法生成实例对象
return (ctor == null) ?
enhancer.create() :
enhancer.create(ctor.getParameterTypes(), args);
}

CGLIB是一个常用的字节码生成器的类库,它提供了一系列API实现java字节码的生成和转换功能。我们在学习JDK的动态代理时都知道,JDK的动态代理只能针对接口,如果一个类没有实现任何接口,要对其进行动态代理只能使用CGLIB。


6、populateBean方法对Bean属性的依赖注入:

在第3步的分析中我们已经了解到Bean的依赖注入分为以下两个过程:


(1).createBeanInstance:生成Bean所包含的java对象实例。


(2).populateBean :对Bean属性的依赖注入进行处理。


第4、5步中我们已经分析了容器初始化生成Bean所包含的Java实例对象的过程,现在我们继续分析生成对象后,Spring IoC容器是如何将Bean的属性依赖关系注入Bean实例对象中并设置好的,属性依赖注入的代码如下:


//将Bean属性设置到生成的实例对象上
protected void populateBean(String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
//获取容器在解析Bean定义资源时为BeanDefiniton中设置的属性值
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
//实例对象为null
if (bw == null) {
//属性值不为空
if (!pvs.isEmpty()) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
}
else {
//实例对象为null,属性值也为空,不需要设置属性值,直接返回
return;
}
}
//在设置属性之前调用Bean的PostProcessor后置处理器
boolean continueWithPropertyPopulation = true;
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
continueWithPropertyPopulation = false;
break;
}
}
}
}
if (!continueWithPropertyPopulation) {
return;
}
//依赖注入开始,首先处理autowire自动装配的注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
//对autowire自动装配的处理,根据Bean名称自动装配注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
//根据Bean类型自动装配注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
pvs = newPvs;
}
//检查容器是否持有用于处理单态模式Bean关闭时的后置处理器
boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
//Bean实例对象没有依赖,即没有继承基类
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
//从实例对象中提取属性描述符
PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw);
if (hasInstAwareBpps) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
//使用BeanPostProcessor处理器处理属性值
pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvs == null) {
return;
}
}
}
}
if (needsDepCheck) {
//为要设置的属性进行依赖检查
checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
}
}
//对属性进行注入
applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}
//解析并注入依赖属性的过程
protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
if (pvs == null || pvs.isEmpty()) {
return;
}
//封装属性值
MutablePropertyValues mpvs = null;
List original;
if (System.getSecurityManager()!= null) {
if (bw instanceof BeanWrapperImpl) {
//设置安全上下文,JDK安全机制
((BeanWrapperImpl) bw).setSecurityContext(getAccessControlContext());
}
}
if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
//属性值已经转换
if (mpvs.isConverted()) {
try {
//为实例化对象设置属性值
bw.setPropertyValues(mpvs);
return;
}
catch (BeansException ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
}
}
//获取属性值对象的原始类型值
original = mpvs.getPropertyValueList();
}
else {
original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
}
//获取用户自定义的类型转换
TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
if (converter == null) {
converter = bw;
}
//创建一个Bean定义属性值解析器,将Bean定义中的属性值解析为Bean实例对象
//的实际值
BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);
//为属性的解析值创建一个拷贝,将拷贝的数据注入到实例对象中
List deepCopy = new ArrayList(original.size());
boolean resolveNecessary = false;
for (PropertyValue pv : original) {
//属性值不需要转换
if (pv.isConverted()) {
deepCopy.add(pv);
}
//属性值需要转换
else {
String propertyName = pv.getName();
//原始的属性值,即转换之前的属性值
Object originalValue = pv.getValue();
//转换属性值,例如将引用转换为IoC容器中实例化对象引用
Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
//转换之后的属性值
Object convertedValue = resolvedValue;
//属性值是否可以转换
boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) &&
!PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
if (convertible) {
//使用用户自定义的类型转换器转换属性值
convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
}
//存储转换后的属性值,避免每次属性注入时的转换工作
if (resolvedValue == originalValue) {
if (convertible) {
//设置属性转换之后的值
pv.setConvertedValue(convertedValue);
}
deepCopy.add(pv);
}
//属性是可转换的,且属性原始值是字符串类型,且属性的原始类型值不是
//动态生成的字符串,且属性的原始值不是集合或者数组类型
else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
!((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
!(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
pv.setConvertedValue(convertedValue);
deepCopy.add(pv);
}
else {
resolveNecessary = true;
//重新封装属性的值
deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
}
}
}
if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
//标记属性值已经转换过
mpvs.setConverted();
}
//进行属性依赖注入
try {
bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
}
catch (BeansException ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
}
}

分析上述代码,我们可以看出,对属性的注入过程分以下两种情况:


(1).属性值类型不需要转换时,不需要解析属性值,直接准备进行依赖注入。


(2).属性值需要进行类型转换时,如对其他对象的引用等,首先需要解析属性值,然后对解析后的属性值进行依赖注入。


对属性值的解析是在BeanDefinitionValueResolver类中的resolveValueIfNecessary方法中进行的,对属性值的依赖注入是通过bw.setPropertyValues方法实现的,在分析属性值的依赖注入之前,我们先分析一下对属性值的解析过程。


7、BeanDefinitionValueResolver解析属性值:

当容器在对属性进行依赖注入时,如果发现属性值需要进行类型转换,如属性值是容器中另一个Bean实例对象的引用,则容器首先需要根据属性值解析出所引用的对象,然后才能将该引用对象注入到目标实例对象的属性上去,对属性进行解析的由resolveValueIfNecessary方法实现,其源码如下:


//解析属性值,对注入类型进行转换
public Object resolveValueIfNecessary(Object argName, Object value) {
//对引用类型的属性进行解析
if (value instanceof RuntimeBeanReference) {
RuntimeBeanReference ref = (RuntimeBeanReference) value;
//调用引用类型属性的解析方法
return resolveReference(argName, ref);
}
//对属性值是引用容器中另一个Bean名称的解析
else if (value instanceof RuntimeBeanNameReference) {
String refName = ((RuntimeBeanNameReference) value).getBeanName();
refName = String.valueOf(evaluate(refName));
//从容器中获取指定名称的Bean
if (!this.beanFactory.containsBean(refName)) {
throw new BeanDefinitionStoreException(
"Invalid bean name '" + refName + "' in bean reference for " + argName);
}
return refName;
}
//对Bean类型属性的解析,主要是Bean中的内部类
else if (value instanceof BeanDefinitionHolder) {
BeanDefinitionHolder bdHolder = (BeanDefinitionHolder) value;
return resolveInnerBean(argName, bdHolder.getBeanName(), bdHolder.getBeanDefinition());
}
else if (value instanceof BeanDefinition) {
BeanDefinition bd = (BeanDefinition) value;
return resolveInnerBean(argName, "(inner bean)", bd);
}
//对集合数组类型的属性解析
else if (value instanceof ManagedArray) {
ManagedArray array = (ManagedArray) value;
//获取数组的类型
Class elementType = array.resolvedElementType;
if (elementType == null) {
//获取数组元素的类型
String elementTypeName = array.getElementTypeName();
if (StringUtils.hasText(elementTypeName)) {
try {
//使用反射机制创建指定类型的对象
elementType = ClassUtils.forName(elementTypeName, this.beanFactory.getBeanClassLoader());
array.resolvedElementType = elementType;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
"Error resolving array type for " + argName, ex);
}
}
//没有获取到数组的类型,也没有获取到数组元素的类型,则直接设置数
//组的类型为Object
else {
elementType = Object.class;
}
}
//创建指定类型的数组
return resolveManagedArray(argName, (List<?>) value, elementType);
}
//解析list类型的属性值
else if (value instanceof ManagedList) {
return resolveManagedList(argName, (List<?>) value);
}
//解析set类型的属性值
else if (value instanceof ManagedSet) {
return resolveManagedSet(argName, (Set<?>) value);
}
//解析map类型的属性值
else if (value instanceof ManagedMap) {
return resolveManagedMap(argName, (Map<?, ?>) value);
}
//解析props类型的属性值,props其实就是key和value均为字符串的map
else if (value instanceof ManagedProperties) {
Properties original = (Properties) value;
//创建一个拷贝,用于作为解析后的返回值
Properties copy = new Properties();
for (Map.Entry propEntry : original.entrySet()) {
Object propKey = propEntry.getKey();
Object propValue = propEntry.getValue();
if (propKey instanceof TypedStringValue) {
propKey = evaluate((TypedStringValue) propKey);
}
if (propValue instanceof TypedStringValue) {
propValue = evaluate((TypedStringValue) propValue);
}
copy.put(propKey, propValue);
}
return copy;
}
//解析字符串类型的属性值
else if (value instanceof TypedStringValue) {
TypedStringValue typedStringValue = (TypedStringValue) value;
Object valueObject = evaluate(typedStringValue);
try {
//获取属性的目标类型
Class<?> resolvedTargetType = resolveTargetType(typedStringValue);
if (resolvedTargetType != null) {
//对目标类型的属性进行解析,递归调用
return this.typeConverter.convertIfNecessary(valueObject, resolvedTargetType);
}
//没有获取到属性的目标对象,则按Object类型返回
else {
return valueObject;
}
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
"Error converting typed String value for " + argName, ex);
}
}
else {
return evaluate(value);
}
}
//解析引用类型的属性值
private Object resolveReference(Object argName, RuntimeBeanReference ref) {
try {
//获取引用的Bean名称
String refName = ref.getBeanName();
refName = String.valueOf(evaluate(refName));
//如果引用的对象在父类容器中,则从父类容器中获取指定的引用对象
if (ref.isToParent()) {
if (this.beanFactory.getParentBeanFactory() == null) {
throw new BeanCreationException(
this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
"Can't resolve reference to bean '" + refName +
"' in parent factory: no parent factory available");
}
return this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName);
}
//从当前的容器中获取指定的引用Bean对象,如果指定的Bean没有被实例化
//则会递归触发引用Bean的初始化和依赖注入
else {
Object bean = this.beanFactory.getBean(refName);
//将当前实例化对象的依赖引用对象
this.beanFactory.registerDependentBean(refName, this.beanName);
return bean;
}
}
catch (BeansException ex) {
throw new BeanCreationException(
this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
"Cannot resolve reference to bean '" + ref.getBeanName() + "' while setting " + argName, ex);
}
}
//解析array类型的属性
private Object resolveManagedArray(Object argName, List<?> ml, Class elementType) {
//创建一个指定类型的数组,用于存放和返回解析后的数组
Object resolved = Array.newInstance(elementType, ml.size());
for (int i = 0; i < ml.size(); i++) {
//递归解析array的每一个元素,并将解析后的值设置到resolved数组中,索引为i
Array.set(resolved, i,
resolveValueIfNecessary(new KeyedArgName(argName, i), ml.get(i)));
}
return resolved;
}
//解析list类型的属性
private List resolveManagedList(Object argName, List<?> ml) {
List resolved = new ArrayList(ml.size());
for (int i = 0; i < ml.size(); i++) {
//递归解析list的每一个元素
resolved.add(
resolveValueIfNecessary(new KeyedArgName(argName, i), ml.get(i)));
}
return resolved;
}
//解析set类型的属性
private Set resolveManagedSet(Object argName, Set<?> ms) {
Set resolved = new LinkedHashSet(ms.size());
int i = 0;
//递归解析set的每一个元素
for (Object m : ms) {
resolved.add(resolveValueIfNecessary(new KeyedArgName(argName, i), m));
i++;
}
return resolved;
}
//解析map类型的属性
private Map resolveManagedMap(Object argName, Map<?, ?> mm) {
Map resolved = new LinkedHashMap(mm.size());
//递归解析map中每一个元素的key和value
for (Map.Entry entry : mm.entrySet()) {
Object resolvedKey = resolveValueIfNecessary(argName, entry.getKey());
Object resolvedValue = resolveValueIfNecessary(
new KeyedArgName(argName, entry.getKey()), entry.getValue());
resolved.put(resolvedKey, resolvedValue);
}
return resolved;
}

通过上面的代码分析,我们明白了Spring是如何将引用类型,内部类以及集合类型等属性进行解析的,属性值解析完成后就可以进行依赖注入了,依赖注入的过程就是Bean对象实例设置到它所依赖的Bean对象属性上去,在第7步中我们已经说过,依赖注入是通过bw.setPropertyValues方法实现的,该方法也使用了委托模式,在BeanWrapper接口中至少定义了方法声明,依赖注入的具体实现交由其实现类BeanWrapperImpl来完成,下面我们就分析依BeanWrapperImpl中赖注入相关的源码。


8、BeanWrapperImpl对Bean属性的依赖注入:

BeanWrapperImpl类主要是对容器中完成初始化的Bean实例对象进行属性的依赖注入,即把Bean对象设置到它所依赖的另一个Bean的属性中去,依赖注入的相关源码如下:


//实现属性依赖注入功能
private void setPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) throws BeansException {
//PropertyTokenHolder主要保存属性的名称、路径,以及集合的size等信息
String propertyName = tokens.canonicalName;
String actualName = tokens.actualName;
//keys是用来保存集合类型属性的size
if (tokens.keys != null) {
//将属性信息拷贝
PropertyTokenHolder getterTokens = new PropertyTokenHolder();
getterTokens.canonicalName = tokens.canonicalName;
getterTokens.actualName = tokens.actualName;
getterTokens.keys = new String[tokens.keys.length - 1];
System.arraycopy(tokens.keys, 0, getterTokens.keys, 0, tokens.keys.length - 1);
Object propValue;
try {
//获取属性值,该方法内部使用JDK的内省( Introspector)机制,调用属性//的getter(readerMethod)方法,获取属性的值
propValue = getPropertyValue(getterTokens);
}
catch (NotReadablePropertyException ex) {
throw new NotWritablePropertyException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
"Cannot access indexed value in property referenced " +
"in indexed property path '" + propertyName + "'", ex);
}
//获取集合类型属性的长度
String key = tokens.keys[tokens.keys.length - 1];
if (propValue == null) {
throw new NullValueInNestedPathException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
"Cannot access indexed value in property referenced " +
"in indexed property path '" + propertyName + "': returned null");
}
//注入array类型的属性值
else if (propValue.getClass().isArray()) {
//获取属性的描述符
PropertyDescriptor pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(actualName);
//获取数组的类型
Class requiredType = propValue.getClass().getComponentType();
//获取数组的长度
int arrayIndex = Integer.parseInt(key);
Object oldValue = null;
try {
//获取数组以前初始化的值
if (isExtractOldValueForEditor()) {
oldValue = Array.get(propValue, arrayIndex);
}
//将属性的值赋值给数组中的元素
Object convertedValue = convertIfNecessary(propertyName, oldValue, pv.getValue(), requiredType,
new PropertyTypeDescriptor(pd, new MethodParameter(pd.getReadMethod(), -1), requiredType));
Array.set(propValue, arrayIndex, convertedValue);
}
catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new InvalidPropertyException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
"Invalid array index in property path '" + propertyName + "'", ex);
}
}
//注入list类型的属性值
else if (propValue instanceof List) {
PropertyDescriptor pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(actualName);
//获取list集合的类型
Class requiredType = GenericCollectionTypeResolver.getCollectionReturnType(
pd.getReadMethod(), tokens.keys.length);
List list = (List) propValue;
//获取list集合的size
int index = Integer.parseInt(key);
Object oldValue = null;
if (isExtractOldValueForEditor() && index < list.size()) {
oldValue = list.get(index);
}
//获取list解析后的属性值
Object convertedValue = convertIfNecessary(propertyName, oldValue, pv.getValue(), requiredType,
new PropertyTypeDescriptor(pd, new MethodParameter(pd.getReadMethod(), -1), requiredType));
if (index < list.size()) {
//为list属性赋值
list.set(index, convertedValue);
}
//如果list的长度大于属性值的长度,则多余的元素赋值为null
else if (index >= list.size()) {
for (int i = list.size(); i < index; i++) {
try {
list.add(null);
}
catch (NullPointerException ex) {
throw new InvalidPropertyException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
"Cannot set element with index " + index + " in List of size " +
list.size() + ", accessed using property path '" + propertyName +
"': List does not support filling up gaps with null elements");
}
}
list.add(convertedValue);
}
}
//注入map类型的属性值
else if (propValue instanceof Map) {
PropertyDescriptor pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(actualName);
//获取map集合key的类型
Class mapKeyType = GenericCollectionTypeResolver.getMapKeyReturnType(
pd.getReadMethod(), tokens.keys.length);
//获取map集合value的类型
Class mapValueType = GenericCollectionTypeResolver.getMapValueReturnType(
pd.getReadMethod(), tokens.keys.length);
Map map = (Map) propValue;
//解析map类型属性key值
Object convertedMapKey = convertIfNecessary(null, null, key, mapKeyType,
new PropertyTypeDescriptor(pd, new MethodParameter(pd.getReadMethod(), -1), mapKeyType));
Object oldValue = null;
if (isExtractOldValueForEditor()) {
oldValue = map.get(convertedMapKey);
}
//解析map类型属性value值
Object convertedMapValue = convertIfNecessary(
propertyName, oldValue, pv.getValue(), mapValueType,
new TypeDescriptor(new MethodParameter(pd.getReadMethod(), -1, tokens.keys.length + 1)));
//将解析后的key和value值赋值给map集合属性
map.put(convertedMapKey, convertedMapValue);
}
else {
throw new InvalidPropertyException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
"Property referenced in indexed property path '" + propertyName +
"' is neither an array nor a List nor a Map; returned value was [" + pv.getValue() + "]");
}
}
//对非集合类型的属性注入
else {
PropertyDescriptor pd = pv.resolvedDescriptor;
if (pd == null || !pd.getWriteMethod().getDeclaringClass().isInstance(this.object)) {
pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(actualName);
//无法获取到属性名或者属性没有提供setter(写方法)方法
if (pd == null || pd.getWriteMethod() == null) {
//如果属性值是可选的,即不是必须的,则忽略该属性值
if (pv.isOptional()) {
logger.debug("Ignoring optional value for property '" + actualName +
"' - property not found on bean class [" + getRootClass().getName() + "]");
return;
}
//如果属性值是必须的,则抛出无法给属性赋值,因为每天提供setter方法异常
else {
PropertyMatches matches = PropertyMatches.forProperty(propertyName, getRootClass());
throw new NotWritablePropertyException(
getRootClass(), this.nestedPath + propertyName,
matches.buildErrorMessage(), matches.getPossibleMatches());
}
}
pv.getOriginalPropertyValue().resolvedDescriptor = pd;
}
Object oldValue = null;
try {
Object originalValue = pv.getValue();
Object valueToApply = originalValue;
if (!Boolean.FALSE.equals(pv.conversionNecessary)) {
if (pv.isConverted()) {
valueToApply = pv.getConvertedValue();
}
else {
if (isExtractOldValueForEditor() && pd.getReadMethod() != null) {
//获取属性的getter方法(读方法),JDK内省机制
final Method readMethod = pd.getReadMethod();
//如果属性的getter方法不是public访问控制权限的,即访问控制权限比较严格,
//则使用JDK的反射机制强行访问非public的方法(暴力读取属性值)
if (!Modifier.isPublic(readMethod.getDeclaringClass().getModifiers()) &&
!readMethod.isAccessible()) {
if (System.getSecurityManager()!= null) {
//匿名内部类,根据权限修改属性的读取控制限制
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Object run() {
readMethod.setAccessible(true);
return null;
}
});
}
else {
readMethod.setAccessible(true);
}
}
try {
//属性没有提供getter方法时,调用潜在的读取属性值//的方法,获取属性值
if (System.getSecurityManager() != null) {
oldValue = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() {
public Object run() throws Exception {
return readMethod.invoke(object);
}
}, acc);
}
else {
oldValue = readMethod.invoke(object);
}
}
catch (Exception ex) {
if (ex instanceof PrivilegedActionException) {
ex = ((PrivilegedActionException) ex).getException();
}
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Could not read previous value of property '" +
this.nestedPath + propertyName + "'", ex);
}
}
}
//设置属性的注入值
valueToApply = convertForProperty(propertyName, oldValue, originalValue, pd);
}
pv.getOriginalPropertyValue().conversionNecessary = (valueToApply != originalValue);
}
//根据JDK的内省机制,获取属性的setter(写方法)方法
final Method writeMethod = (pd instanceof GenericTypeAwarePropertyDescriptor ?
((GenericTypeAwarePropertyDescriptor) pd).getWriteMethodForActualAccess() :
pd.getWriteMethod());
//如果属性的setter方法是非public,即访问控制权限比较严格,则使用JDK的反射机制,
//强行设置setter方法可访问(暴力为属性赋值)
if (!Modifier.isPublic(writeMethod.getDeclaringClass().getModifiers()) && !writeMethod.isAccessible()) {
//如果使用了JDK的安全机制,则需要权限验证
if (System.getSecurityManager()!= null) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Object run() {
writeMethod.setAccessible(true);
return null;
}
});
}
else {
writeMethod.setAccessible(true);
}
}
final Object value = valueToApply;
if (System.getSecurityManager() != null) {
try {
//将属性值设置到属性上去
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() {
public Object run() throws Exception {
writeMethod.invoke(object, value);
return null;
}
}, acc);
}
catch (PrivilegedActionException ex) {
throw ex.getException();
}
}
else {
writeMethod.invoke(this.object, value);
}
}
catch (TypeMismatchException ex) {
throw ex;
}
catch (InvocationTargetException ex) {
PropertyChangeEvent propertyChangeEvent =
new PropertyChangeEvent(this.rootObject, this.nestedPath + propertyName, oldValue, pv.getValue());
if (ex.getTargetException() instanceof ClassCastException) {
throw new TypeMismatchException(propertyChangeEvent, pd.getPropertyType(), ex.getTargetException());
}
else {
throw new MethodInvocationException(propertyChangeEvent, ex.getTargetException());
}
}
catch (Exception ex) {
PropertyChangeEvent pce =
new PropertyChangeEvent(this.rootObject, this.nestedPath + propertyName, oldValue, pv.getValue());
throw new MethodInvocationException(pce, ex);
}
}
}

通过对上面注入依赖代码的分析,我们已经明白了Spring IoC容器是如何将属性的值注入到Bean实例对象中去的:


(1).对于集合类型的属性,将其属性值解析为目标类型的集合后直接赋值给属性。


(2).对于非集合类型的属性,大量使用了JDK的反射和内省机制,通过属性的getter方法(reader method)获取指定属性注入以前的值,同时调用属性的setter方法(writer method)为属性设置注入后的值。看到这里相信很多人都明白了Spring的setter注入原理。


至此Spring IoC容器对Bean定义资源文件的定位,载入、解析和依赖注入已经全部分析完毕,现在Spring IoC容器中管理了一系列靠依赖关系联系起来的Bean,程序不需要应用自己手动创建所需的对象,Spring IoC容器会在我们使用的时候自动为我们创建,并且为我们注入好相关的依赖,这就是Spring核心功能的控制反转和依赖注入的相关功能。


五、IoC容器的高级特性
1、介绍

通过前面4篇文章对Spring IoC容器的源码分析,我们已经基本上了解了Spring IoC容器对Bean定义资源的定位、读入和解析过程,同时也清楚了当用户通过getBean方法向IoC容器获取被管理的Bean时,IoC容器对Bean进行的初始化和依赖注入过程,这些是Spring IoC容器的基本功能特性。Spring IoC容器还有一些高级特性,如使用lazy-init属性对Bean预初始化、FactoryBean产生或者修饰Bean对象的生成、IoC容器初始化Bean过程中使用BeanPostProcessor后置处理器对Bean声明周期事件管理和IoC容器的autowiring自动装配功能等。


2、Spring IoC容器的lazy-init属性实现预实例化:

通过前面我们对IoC容器的实现和工作原理分析,我们知道IoC容器的初始化过程就是对Bean定义资源的定位、载入和注册,此时容器对Bean的依赖注入并没有发生,依赖注入主要是在应用程序第一次向容器索取Bean时,通过getBean方法的调用完成。


当Bean定义资源的元素中配置了lazy-init属性时,容器将会在初始化的时候对所配置的Bean进行预实例化,Bean的依赖注入在容器初始化的时候就已经完成。这样,当应用程序第一次向容器索取被管理的Bean时,就不用再初始化和对Bean进行依赖注入了,直接从容器中获取已经完成依赖注入的现成Bean,可以提高应用第一次向容器获取Bean的性能


下面我们通过代码分析容器预实例化的实现过程:


(1).refresh()

先从IoC容器的初始会过程开始,通过前面文章分析,我们知道IoC容器读入已经定位的Bean定义资源是从refresh方法开始的,我们首先从AbstractApplicationContext类的refresh方法入手分析,源码如下:


//容器初始化的过程,读入Bean定义资源,并解析注册
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
//调用容器准备刷新的方法,获取容器的当时时间,同时给容器设置同步标识
prepareRefresh();
//告诉子类启动refreshBeanFactory()方法,Bean定义资源文件的载入从
//子类的refreshBeanFactory()方法启动
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
//为BeanFactory配置容器特性,例如类加载器、事件处理器等
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
//为容器的某些子类指定特殊的BeanPost事件处理器
postProcessBeanFactory(beanFactory);
//调用所有注册的BeanFactoryPostProcessor的Bean
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
//为BeanFactory注册BeanPost事件处理器.
//BeanPostProcessor是Bean后置处理器,用于监听容器触发的事件
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
//初始化信息源,和国际化相关.
initMessageSource();
//初始化容器事件传播器.
initApplicationEventMulticaster();
//调用子类的某些特殊Bean初始化方法
onRefresh();
//为事件传播器注册事件监听器.
registerListeners();
//这里是对容器lazy-init属性进行处理的入口方法
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
//初始化容器的生命周期事件处理器,并发布容器的生命周期事件
finishRefresh();
}
catch (BeansException ex) {
//销毁以创建的单态Bean
destroyBeans();
//取消refresh操作,重置容器的同步标识.
cancelRefresh(ex);
throw ex;
}
}
}

在refresh方法中ConfigurableListableBeanFactorybeanFactory = obtainFreshBeanFactory();启动了Bean定义资源的载入、注册过程,而finishBeanFactoryInitialization方法是对注册后的Bean定义中的预实例化(lazy-init=false,Spring默认就是预实例化,即为true)的Bean进行处理的地方。


(2).finishBeanFactoryInitialization处理预实例化Bean:

当Bean定义资源被载入IoC容器之后,容器将Bean定义资源解析为容器内部的数据结构BeanDefinition注册到容器中,AbstractApplicationContext类中的finishBeanFactoryInitialization方法对配置了预实例化属性的Bean进行预初始化过程,源码如下:


//对配置了lazy-init属性的Bean进行预实例化处理
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
//这是Spring3以后新加的代码,为容器指定一个转换服务(ConversionService)
//在对某些Bean属性进行转换时使用
if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
beanFactory.setConversionService(
beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
}
//为了类型匹配,停止使用临时的类加载器
beanFactory.setTempClassLoader(null);
//缓存容器中所有注册的BeanDefinition元数据,以防被修改
beanFactory.freezeConfiguration();
//对配置了lazy-init属性的单态模式Bean进行预实例化处理
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

ConfigurableListableBeanFactory是一个接口,其preInstantiateSingletons方法由其子类DefaultListableBeanFactory提供。


(3)、DefaultListableBeanFactory对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化:
1//对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化
2public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
if (this.logger.isInfoEnabled()) {
this.logger.info("Pre-instantiating singletons in " + this);
}
//在对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化过程中,必须多线程同步,以确保数据一致性
synchronized (this.beanDefinitionMap) {
for (String beanName : this.beanDefinitionNames) {
//获取指定名称的Bean定义
RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
//Bean不是抽象的,是单态模式的,且lazy-init属性配置为false
if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
//如果指定名称的bean是创建容器的Bean
if (isFactoryBean(beanName)) {
//FACTORY_BEAN_PREFIX=”&”,当Bean名称前面加”&”符号
//时,获取的是产生容器对象本身,而不是容器产生的Bean.
//调用getBean方法,触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
final FactoryBean factory = (FactoryBean) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
//标识是否需要预实例化
boolean isEagerInit;
if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
//一个匿名内部类
isEagerInit = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Boolean run() {
return ((SmartFactoryBean) factory).isEagerInit();
}
}, getAccessControlContext());
}
else {
isEagerInit = factory instanceof SmartFactoryBean && ((SmartFactoryBean) factory).isEagerInit();
}
if (isEagerInit) {
//调用getBean方法,触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
getBean(beanName);
}
}
else {
//调用getBean方法,触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
getBean(beanName);
}
}
}
}
}

通过对lazy-init处理源码的分析,我们可以看出,如果设置了lazy-init属性,则容器在完成Bean定义的注册之后,会通过getBean方法,触发对指定Bean的初始化和依赖注入过程,这样当应用第一次向容器索取所需的Bean时,容器不再需要对Bean进行初始化和依赖注入,直接从已经完成实例化和依赖注入的Bean中取一个线程的Bean,这样就提高了第一次获取Bean的性能。


3、FactoryBean的实现:

在Spring中,有两个很容易混淆的类:BeanFactory和FactoryBean。
BeanFactory:Bean工厂,是一个工厂(Factory),我们Spring IoC容器的最顶层接口就是这个BeanFactory,它的作用是管理Bean,即实例化、定位、配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。


FactoryBean:工厂Bean,是一个Bean,作用是产生其他bean实例。通常情况下,这种bean没有什么特别的要求,仅需要提供一个工厂方法,该方法用来返回其他bean实例。通常情况下,bean无须自己实现工厂模式,Spring容器担任工厂角色;但少数情况下,容器中的bean本身就是工厂,其作用是产生其它bean实例。


当用户使用容器本身时,可以使用转义字符”&”来得到FactoryBean本身,以区别通过FactoryBean产生的实例对象和FactoryBean对象本身。在BeanFactory中通过如下代码定义了该转义字符:


StringFACTORY_BEAN_PREFIX = "&";


如果myJndiObject是一个FactoryBean,则使用&myJndiObject得到的是myJndiObject对象,而不是myJndiObject产生出来的对象。


(1).FactoryBean的源码如下:
//工厂Bean,用于产生其他对象
public interface FactoryBean {
//获取容器管理的对象实例
T getObject() throws Exception;
//获取Bean工厂创建的对象的类型
Class<?> getObjectType();
//Bean工厂创建的对象是否是单态模式,如果是单态模式,则整个容器中只有一个实例
//对象,每次请求都返回同一个实例对象
boolean isSingleton();
}
(2). AbstractBeanFactory的getBean方法调用FactoryBean:

在前面我们分析Spring Ioc容器实例化Bean并进行依赖注入过程的源码时,提到在getBean方法触发容器实例化Bean的时候会调用AbstractBeanFactory的doGetBean方法来进行实例化的过程,源码如下:


//真正实现向IoC容器获取Bean的功能,也是触发依赖注入功能的地方
@SuppressWarnings("unchecked")
protected T doGetBean(
final String name, final Class requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
//根据指定的名称获取被管理Bean的名称,剥离指定名称中对容器的相关依赖
//如果指定的是别名,将别名转换为规范的Bean名称
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
//先从缓存中取是否已经有被创建过的单态类型的Bean,对于单态模式的Bean整
//个IoC容器中只创建一次,不需要重复创建
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
//IoC容器创建单态模式Bean实例对象
if (sharedInstance != null && args == null) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
//如果指定名称的Bean在容器中已有单态模式的Bean被创建,直接返回
//已经创建的Bean
if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
"' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
}
else {
logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
}
}
//获取给定Bean的实例对象,主要是完成FactoryBean的相关处理
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
……
}
//获取给定Bean的实例对象,主要是完成FactoryBean的相关处理
protected Object getObjectForBeanInstance(
Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
//容器已经得到了Bean实例对象,这个实例对象可能是一个普通的Bean,也可能是
//一个工厂Bean,如果是一个工厂Bean,则使用它创建一个Bean实例对象,如果
//调用本身就想获得一个容器的引用,则指定返回这个工厂Bean实例对象
//如果指定的名称是容器的解引用(dereference,即是对象本身而非内存地址),
//且Bean实例也不是创建Bean实例对象的工厂Bean
if (BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name) && !(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
throw new BeanIsNotAFactoryException(transformedBeanName(name), beanInstance.getClass());
}
//如果Bean实例不是工厂Bean,或者指定名称是容器的解引用,调用者向获取对
//容器的引用,则直接返回当前的Bean实例
if (!(beanInstance instanceof FactoryBean) || BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
return beanInstance;
}
//处理指定名称不是容器的解引用,或者根据名称获取的Bean实例对象是一个工厂Bean
//使用工厂Bean创建一个Bean的实例对象
Object object = null;
if (mbd == null) {
//从Bean工厂缓存中获取给定名称的Bean实例对象
object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
}
//让Bean工厂生产给定名称的Bean对象实例
if (object == null) {
FactoryBean factory = (FactoryBean) beanInstance;
//如果从Bean工厂生产的Bean是单态模式的,则缓存
if (mbd == null && containsBeanDefinition(beanName)) {
//从容器中获取指定名称的Bean定义,如果继承基类,则合并基类相关属性
mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
}
//如果从容器得到Bean定义信息,并且Bean定义信息不是虚构的,则让工厂
//Bean生产Bean实例对象
boolean synthetic = (mbd != null && mbd.isSynthetic());
//调用FactoryBeanRegistrySupport类的getObjectFromFactoryBean
//方法,实现工厂Bean生产Bean对象实例的过程
object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic);
}
return object;
}

在上面获取给定Bean的实例对象的getObjectForBeanInstance方法中,会调用FactoryBeanRegistrySupport类的getObjectFromFactoryBean方法,该方法实现了Bean工厂生产Bean实例对象。


Dereference(解引用):一个在C/C++中应用比较多的术语,在C++中,”*”是解引用符号,而”&”是引用符号,解引用是指变量指向的是所引用对象的本身数据,而不是引用对象的内存地址。


(3)、AbstractBeanFactory生产Bean实例对象:

AbstractBeanFactory类中生产Bean实例对象的主要源码如下:


//Bean工厂生产Bean实例对象
protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) {
//Bean工厂是单态模式,并且Bean工厂缓存中存在指定名称的Bean实例对象
if (factory.isSingleton() && containsSingleton(beanName)) {
//多线程同步,以防止数据不一致
synchronized (getSingletonMutex()) {
//直接从Bean工厂缓存中获取指定名称的Bean实例对象
Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
//Bean工厂缓存中没有指定名称的实例对象,则生产该实例对象
if (object == null) {
//调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName, shouldPostProcess);
//将生产的实例对象添加到Bean工厂缓存中
this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, (object != null ? object : NULL_OBJECT));
}
return (object != NULL_OBJECT ? object : null);
}
}
//调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
else {
return doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName, shouldPostProcess);
}
}
//调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
private Object doGetObjectFromFactoryBean(
final FactoryBean factory, final String beanName, final boolean shouldPostProcess)
throws BeanCreationException {
Object object;
try {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessControlContext acc = getAccessControlContext();
try {
//实现PrivilegedExceptionAction接口的匿名内置类
//根据JVM检查权限,然后决定BeanFactory创建实例对象
object = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() {
public Object run() throws Exception {
//调用BeanFactory接口实现类的创建对象方法
return factory.getObject();
}
}, acc);
}
catch (PrivilegedActionException pae) {
throw pae.getException();
}
}
else {
//调用BeanFactory接口实现类的创建对象方法
object = factory.getObject();
}
}
catch (FactoryBeanNotInitializedException ex) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, ex.toString());
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "FactoryBean threw exception on object creation", ex);
}
//创建出来的实例对象为null,或者因为单态对象正在创建而返回null
if (object == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(
beanName, "FactoryBean which is currently in creation returned null from getObject");
}
//为创建出来的Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器
if (object != null && shouldPostProcess) {
try {
object = postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Post-processing of the FactoryBean's object failed", ex);
}
}
return object;
}

从上面的源码分析中,我们可以看出,BeanFactory接口调用其实现类的getObject方法来实现创建Bean实例对象的功能。


(4).工厂Bean的实现类getObject方法创建Bean实例对象:

FactoryBean的实现类有非常多,比如:Proxy、RMI、JNDI、ServletContextFactoryBean等等,FactoryBean接口为Spring容器提供了一个很好的封装机制,具体的getObject有不同的实现类根据不同的实现策略来具体提供,我们分析一个最简单的AnnotationTestFactoryBean的实现源码:


public class AnnotationTestBeanFactory implements FactoryBean {
private final FactoryCreatedAnnotationTestBean instance = new FactoryCreatedAnnotationTestBean();
public AnnotationTestBeanFactory() {
this.instance.setName("FACTORY");
}
//AnnotationTestBeanFactory产生Bean实例对象的实现
public IJmxTestBean getObject() throws Exception {
return this.instance;
}
public Class<? extends IJmxTestBean> getObjectType() {
return FactoryCreatedAnnotationTestBean.class;
}
public boolean isSingleton() {
return true;
}
}

其他的Proxy,RMI,JNDI等等,都是根据相应的策略提供getObject的实现。这里不做一一分析,这已经不是Spring的核心功能,有需要的时候再去深入研究。


4.BeanPostProcessor后置处理器的实现:

BeanPostProcessor后置处理器是Spring IoC容器经常使用到的一个特性,这个Bean后置处理器是一个监听器,可以监听容器触发的Bean声明周期事件。后置处理器向容器注册以后,容器中管理的Bean就具备了接收IoC容器事件回调的能力。


BeanPostProcessor的使用非常简单,只需要提供一个实现接口BeanPostProcessor的实现类,然后在Bean的配置文件中设置即可。


(1).BeanPostProcessor的源码如下:
package org.springframework.beans.factory.config;
import org.springframework.beans.BeansException;
public interface BeanPostProcessor {
//为在Bean的初始化前提供回调入口
Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
//为在Bean的初始化之后提供回调入口
Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
}

这两个回调的入口都是和容器管理的Bean的生命周期事件紧密相关,可以为用户提供在Spring IoC容器初始化Bean过程中自定义的处理操作。


(2).AbstractAutowireCapableBeanFactory类对容器生成的Bean添加后置处理器:

BeanPostProcessor后置处理器的调用发生在Spring IoC容器完成对Bean实例对象的创建和属性的依赖注入完成之后,在对Spring依赖注入的源码分析过程中我们知道,当应用程序第一次调用getBean方法(lazy-init预实例化除外)向Spring IoC容器索取指定Bean时触发Spring IoC容器创建Bean实例对象并进行依赖注入的过程,其中真正实现创建Bean对象并进行依赖注入的方法是AbstractAutowireCapableBeanFactory类的doCreateBean方法,主要源码如下:


//真正创建Bean的方法
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) {
//创建Bean实例对象
……
try {
//对Bean属性进行依赖注入
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
if (exposedObject != null) {
//在对Bean实例对象生成和依赖注入完成以后,开始对Bean实例对象
//进行初始化 ,为Bean实例对象应用BeanPostProcessor后置处理器
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
……
//为应用返回所需要的实例对象
return exposedObject;
}

从上面的代码中我们知道,为Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器的入口的是initializeBean方法。


(3).initializeBean方法为容器产生的Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器:

同样在AbstractAutowireCapableBeanFactory类中,initializeBean方法实现为容器创建的Bean实例对象添加BeanPostProcessor后置处理器,源码如下:


//初始容器创建的Bean实例对象,为其添加BeanPostProcessor后置处理器
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
//JDK的安全机制验证权限
if (System.getSecurityManager() != null) {
//实现PrivilegedAction接口的匿名内部类
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Object run() {
invokeAwareMethods(beanName, bean);
return null;
}
}, getAccessControlContext());
}
else {
//为Bean实例对象包装相关属性,如名称,类加载器,所属容器等信息
invokeAwareMethods(beanName, bean);
}
Object wrappedBean = bean;
//对BeanPostProcessor后置处理器的postProcessBeforeInitialization
//回调方法的调用,为Bean实例初始化前做一些处理
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
}
//调用Bean实例对象初始化的方法,这个初始化方法是在Spring Bean定义配置
//文件中通过init-method属性指定的
try {
invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
(mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
beanName, "Invocation of init method failed", ex);
}
//对BeanPostProcessor后置处理器的postProcessAfterInitialization
//回调方法的调用,为Bean实例初始化之后做一些处理
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
}
return wrappedBean;
}
//调用BeanPostProcessor后置处理器实例对象初始化之前的处理方法
public Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
throws BeansException {
Object result = existingBean;
//遍历容器为所创建的Bean添加的所有BeanPostProcessor后置处理器
for (BeanPostProcessor beanProcessor : getBeanPostProcessors()) {
//调用Bean实例所有的后置处理中的初始化前处理方法,为Bean实例对象在
//初始化之前做一些自定义的处理操作
result = beanProcessor.postProcessBeforeInitialization(result, beanName);
if (result == null) {
return result;
}
}
return result;
}
//调用BeanPostProcessor后置处理器实例对象初始化之后的处理方法
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
throws BeansException {
Object result = existingBean;
//遍历容器为所创建的Bean添加的所有BeanPostProcessor后置处理器
for (BeanPostProcessor beanProcessor : getBeanPostProcessors()) {
//调用Bean实例所有的后置处理中的初始化后处理方法,为Bean实例对象在
//初始化之后做一些自定义的处理操作
result = beanProcessor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
if (result == null) {
return result;
}
}
return result;
}

BeanPostProcessor是一个接口,其初始化前的操作方法和初始化后的操作方法均委托其实现子类来实现,在Spring中,BeanPostProcessor的实现子类非常的多,分别完成不同的操作,如:AOP面向切面编程的注册通知适配器、Bean对象的数据校验、Bean继承属性/方法的合并等等,我们以最简单的AOP切面织入来简单了解其主要的功能。


(4).AdvisorAdapterRegistrationManager在Bean对象初始化后注册通知适配器:

AdvisorAdapterRegistrationManager是BeanPostProcessor的一个实现类,其主要的作用为容器中管理的Bean注册一个面向切面编程的通知适配器,以便在Spring容器为所管理的Bean进行面向切面编程时提供方便,其源码如下:


//为容器中管理的Bean注册一个面向切面编程的通知适配器
public class AdvisorAdapterRegistrationManager implements BeanPostProcessor {
//容器中负责管理切面通知适配器注册的对象
private AdvisorAdapterRegistry advisorAdapterRegistry = GlobalAdvisorAdapterRegistry.getInstance();
public void setAdvisorAdapterRegistry(AdvisorAdapterRegistry advisorAdapterRegistry) {
this.advisorAdapterRegistry = advisorAdapterRegistry;
}
//BeanPostProcessor在Bean对象初始化前的操作
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
//没有做任何操作,直接返回容器创建的Bean对象
return bean;
}
//BeanPostProcessor在Bean对象初始化后的操作
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (bean instanceof AdvisorAdapter){
//如果容器创建的Bean实例对象是一个切面通知适配器,则向容器的注册
this.advisorAdapterRegistry.registerAdvisorAdapter((AdvisorAdapter) bean);
}
return bean;
}
}

其他的BeanPostProcessor接口实现类的也类似,都是对Bean对象使用到的一些特性进行处理,或者向IoC容器中注册,为创建的Bean实例对象做一些自定义的功能增加,这些操作是容器初始化Bean时自动触发的,不需要认为的干预。


5.Spring IoC容器autowiring实现原理:

Spring IoC容器提供了两种管理Bean依赖关系的方式:


a.显式管理:通过BeanDefinition的属性值和构造方法实现Bean依赖关系管理。


b. autowiring:Spring IoC容器的依赖自动装配功能,不需要对Bean属性的依赖关系做显式的声明,只需要在配置好autowiring属性,IoC容器会自动使用反射查找属性的类型和名称,然后基于属性的类型或者名称来自动匹配容器中管理的Bean,从而自动地完成依赖注入。


通过对autowiring自动装配特性的理解,我们知道容器对Bean的自动装配发生在容器对Bean依赖注入的过程中。在前面对Spring IoC容器的依赖注入过程源码分析中,我们已经知道了容器对Bean实例对象的属性注入的处理发生在AbstractAutoWireCapableBeanFactory类中的populateBean方法中,我们通过程序流程分析autowiring的实现原理:


(1). AbstractAutoWireCapableBeanFactory对Bean实例进行属性依赖注入:
应用第一次通过getBean方法(配置了lazy-init预实例化属性的除外)向IoC容器索取Bean时,容器创建Bean实例对象,并且对Bean实例对象进行属性依赖注入,AbstractAutoWireCapableBeanFactory的populateBean方法就是实现Bean属性依赖注入的功能,其主要源码如下:


protected void populateBean(String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
//获取Bean定义的属性值,并对属性值进行处理
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
……
//对依赖注入处理,首先处理autowiring自动装配的依赖注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
//根据Bean名称进行autowiring自动装配处理
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
//根据Bean类型进行autowiring自动装配处理
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
}
//对非autowiring的属性进行依赖注入处理
……
}
(2).Spring IoC容器根据Bean名称或者类型进行autowiring自动依赖注入:
//根据名称对属性进行自动依赖注入
protected void autowireByName(
String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {
//对Bean对象中非简单属性(不是简单继承的对象,如8中原始类型,字符串,URL等//都是简单属性)进行处理
String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
for (String propertyName : propertyNames) {
//如果Spring IoC容器中包含指定名称的Bean
if (containsBean(propertyName)) {
//调用getBean方法向IoC容器索取指定名称的Bean实例,迭代触发属性的//初始化和依赖注入
Object bean = getBean(propertyName);
//为指定名称的属性赋予属性值
pvs.add(propertyName, bean);
//指定名称属性注册依赖Bean名称,进行属性依赖注入
registerDependentBean(propertyName, beanName);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Added autowiring by name from bean name '" + beanName +
"' via property '" + propertyName + "' to bean named '" + propertyName + "'");
}
}
else {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Not autowiring property '" + propertyName + "' of bean '" + beanName +
"' by name: no matching bean found");
}
}
}
}
//根据类型对属性进行自动依赖注入
protected void autowireByType(
String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {
//获取用户定义的类型转换器
TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
if (converter == null) {
converter = bw;
}
//存放解析的要注入的属性
Set autowiredBeanNames = new LinkedHashSet(4);
//对Bean对象中非简单属性(不是简单继承的对象,如8中原始类型,字符
//URL等都是简单属性)进行处理
String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
for (String propertyName : propertyNames) {
try {
//获取指定属性名称的属性描述器
PropertyDescriptor pd = bw.getPropertyDescriptor(propertyName);
//不对Object类型的属性进行autowiring自动依赖注入
if (!Object.class.equals(pd.getPropertyType())) {
//获取属性的setter方法
MethodParameter methodParam = BeanUtils.getWriteMethodParameter(pd);
//检查指定类型是否可以被转换为目标对象的类型
boolean eager = !PriorityOrdered.class.isAssignableFrom(bw.getWrappedClass());
//创建一个要被注入的依赖描述
DependencyDescriptor desc = new AutowireByTypeDependencyDescriptor(methodParam, eager);
//根据容器的Bean定义解析依赖关系,返回所有要被注入的Bean对象
Object autowiredArgument = resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, converter);
if (autowiredArgument != null) {
//为属性赋值所引用的对象
pvs.add(propertyName, autowiredArgument);
}
for (String autowiredBeanName : autowiredBeanNames) {
//指定名称属性注册依赖Bean名称,进行属性依赖注入
registerDependentBean(autowiredBeanName, beanName);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Autowiring by type from bean name '" + beanName + "' via property '" +
propertyName + "' to bean named '" + autowiredBeanName + "'");
}
}
//释放已自动注入的属性
autowiredBeanNames.clear();
}
}
catch (BeansException ex) {
throw new UnsatisfiedDependencyException(mbd.getResourceDescription(), beanName, propertyName, ex);
}
}
}

通过上面的源码分析,我们可以看出来通过属性名进行自动依赖注入的相对比通过属性类型进行自动依赖注入要稍微简单一些,但是真正实现属性注入的是DefaultSingletonBeanRegistry类的registerDependentBean方法。


(3).DefaultSingletonBeanRegistry的registerDependentBean方法对属性注入:
//为指定的Bean注入依赖的Bean
public void registerDependentBean(String beanName, String dependentBeanName) {
//处理Bean名称,将别名转换为规范的Bean名称
String canonicalName = canonicalName(beanName);
//多线程同步,保证容器内数据的一致性
//先从容器中:bean名称-->全部依赖Bean名称集合找查找给定名称Bean的依赖Bean
synchronized (this.dependentBeanMap) {
//获取给定名称Bean的所有依赖Bean名称
Set dependentBeans = this.dependentBeanMap.get(canonicalName);
if (dependentBeans == null) {
//为Bean设置依赖Bean信息
dependentBeans = new LinkedHashSet(8);
this.dependentBeanMap.put(canonicalName, dependentBeans);
}
//向容器中:bean名称-->全部依赖Bean名称集合添加Bean的依赖信息
//即,将Bean所依赖的Bean添加到容器的集合中
dependentBeans.add(dependentBeanName);
}
//从容器中:bean名称-->指定名称Bean的依赖Bean集合找查找给定名称
//Bean的依赖Bean
synchronized (this.dependenciesForBeanMap) {
Set dependenciesForBean = this.dependenciesForBeanMap.get(dependentBeanName);
if (dependenciesForBean == null) {
dependenciesForBean = new LinkedHashSet(8);
this.dependenciesForBeanMap.put(dependentBeanName, dependenciesForBean);
}
//向容器中:bean名称-->指定Bean的依赖Bean名称集合添加Bean的依赖信息
//即,将Bean所依赖的Bean添加到容器的集合中
dependenciesForBean.add(canonicalName);
}
}

通过对autowiring的源码分析,我们可以看出,autowiring的实现过程:


a.对Bean的属性迭代调用getBean方法,完成依赖Bean的初始化和依赖注入。


b.将依赖Bean的属性引用设置到被依赖的Bean属性上。


c. 将依赖Bean的名称和被依赖Bean的名称存储在IoC容器的集合中。


Spring IoC容器的autowiring属性自动依赖注入是一个很方便的特性,可以简化开发时的配置,但是凡是都有两面性,自动属性依赖注入也有不足,首先,Bean的依赖关系在配置文件中无法很清楚地看出来,对于维护造成一定困难。其次,由于自动依赖注入是Spring容器自动执行的,容器是不会智能判断的,如果配置不当,将会带来无法预料的后果,所以自动依赖注入特性在使用时还是综合考虑。

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