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Spring核心容器之ApplicationContext上下文啟動準備詳解

 更新時間:2023年11月15日 10:43:27   作者:龍三丶  
這篇文章主要介紹了Spring核心容器之ApplicationContext上下文啟動準備詳解,ApplicationContext 繼承自 BeanFactory ,其不僅包含 BeanFactory 所有功能,還擴展了容器功能,需要的朋友可以參考下

前言

前面介紹了 Spring 容器的概念,其核心可歸納為兩個類: BeanFactory 和 ApplicationContext,ApplicationContext 繼承自 BeanFactory ,其不僅包含 BeanFactory 所有功能,還擴展了容器功能。之后介紹了在 SSM 時期和 SpringBoot 時期如何啟動 ApplicationContext 。在結尾處,我們指出,ApplicationContext 核心其實是 refresh 方法,容器一系列功能都在該方法中實現,如:注冊 Bean、注入 Bean 等。

在 refresh 方法中,實現容器核心功能前,先進行了一系列環(huán)境準備工作,我們以 SpringBoot 為當前運行環(huán)境,深入討論這部分內容。

注:本篇文章使用的 SpringBoot 版本為 2.0.3.RELEASE,其 Spring 版本為 5.0.7.RELEASE

正文

refresh 方法定義在 ConfigurableApplicationContext 接口中,被 AbstractApplicationContext 抽象類實現,該方法由十幾個子方法組成,這些子方法各司其職,但部分子方法被 AbstractApplicationContext 的子類進行擴展,來增強功能。其中,前四個子方法主要進行上下文準備工作。

第一步:prepareRefresh

我們先從 refresh 中的 prepareRefresh 方法開始討論:

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
	synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
		// 初始化上下文環(huán)境,就是記錄下容器的啟動時間、活動狀態(tài)等
		prepareRefresh();

		...
    }
}

該方法被繼承 AbstractApplicationContext 抽象類的子類進行擴展,擴展該方法的子類有:

image

因本次演示的環(huán)境是 SpringBoot ,前面我們講過,SpringBoot 會根據當前 Web 應用類型創(chuàng)建不同的上下文對象 ,如 Servlet Web、Reactive Web 等。這里演示的是 Servlet Web 應用,所以創(chuàng)建的上下文對象是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 。該類的 prepareRefresh 方法會被執(zhí)行:

public class AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
		extends ServletWebServerApplicationContext implements AnnotationConfigRegistry {

    ...
	
	@Override
	protected void prepareRefresh() {
	
	    // 清除 Class 的元數據緩存。底層用 Map 保存元數據,執(zhí)行 Map 的 clear 方法
		this.scanner.clearCache();
		
		// 調用父類,也就是 AbstractApplicationContext 的 prepareRefresh 方法
		super.prepareRefresh();
	}
	...	    
}
public abstract class AbstractApplicationContext {
    
    ...
    
    private long startupDate;
    
    private final AtomicBoolean active = new AtomicBoolean();

	private final AtomicBoolean closed = new AtomicBoolean();

    private Set<ApplicationEvent> earlyApplicationEvents;

    ...

    protected void prepareRefresh() {
        
        // 記錄此上下文開始時的系統(tǒng)時間(以毫秒為單位)
    	this.startupDate = System.currentTimeMillis();
    	
    	// 記錄此上下文是否已關閉,這里設置為未關閉
    	this.closed.set(false);
    	
    	// 記錄此上下文是否處于活動狀態(tài),這里設置為活動狀態(tài)
    	this.active.set(true);
    
    	if (logger.isInfoEnabled()) {
    		logger.info("Refreshing " + this);
    	}
    
    	// 這也是交由子類擴展的方法。具體子類為 GenericWebApplicationContext,主要是初始化屬性源,
    	// 將 ServletContext 和 ServletConfig 屬性配置添加到 Environment 環(huán)境上下文中
    	initPropertySources();
    
    	// 校驗 Environment 中那些必備的屬性配置是否存在,不存在則拋異常。
    	getEnvironment().validateRequiredProperties();
    
    	// 創(chuàng)建 ApplicationEvent 事件集合
    	this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<>();
    }

}

refresh 中的 prepareRefresh 方法執(zhí)行結束,主要是記錄容器的啟動時間、活動狀態(tài)、檢查必備屬性是否存在。

第二步:obtainFreshBeanFactory

接著進入 refresh 中的 obtainFreshBeanFactory 方法

public abstract class AbstractApplicationContext {
    
    ...
    
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    	synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
    		
    		...
            
    		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
    
    		...
    	}
    }
    ...
    
    protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
        // 該方法也是由子類擴展,其子類有 AbstractRefreshableApplicationContext 和 GenericApplicationContext,
        // 因當前是 Servlet Web 應用,所以執(zhí)行的是 GenericApplicationContext 中的 refreshBeanFactory 方法。
        // 該方法主要設置 BeanFactory 的 serializationId 屬性值,也就是序列化id
    	refreshBeanFactory();
    	
    	// 通過 getBeanFactory 返回 BeanFactory 對象。同樣也是由子類擴展,調用的是 GenericApplicationContext 類中的 getBeanFactory 方法。
    	// 返回的是 DefaultListableBeanFactory 。
    	ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
    	if (logger.isDebugEnabled()) {
    		logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory);
    	}
    	return beanFactory;
    }
    
    ...
}

obtainFreshBeanFactory 方法很簡單,但如果當前是非 Servlet Web 應用,執(zhí)行的就是 AbstractRefreshableApplicationContext 中的 refreshBeanFactory 方法,那可就復雜多了,這里就不展開討論。之后,該方法還返回了 BeanFactory 對象,從這也可以看出 ApplicationContext 底層是以 BeanFactory 為基礎,逐步擴展 Spring 容器功能。

第三步:prepareBeanFactory

接著進入 refresh 中的 prepareBeanFactory 方法。prepareBeanFactory 方法主要是對 BeanFactory 做一些配置,包含各種類加載器、需要忽略的依賴以及后置處理器、解析器等,

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			
        ...
        
		prepareBeanFactory(beanFactory);
		...	
    }
    ...
}

protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
	// 設置類加載器
	beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());
	// 設置表達式解析器,主要用來解析 EL 表達式; Bean 初始化完成后填充屬性時會用到
	beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
	// 設置屬性注冊解析器,主要用來解析 Bean 中的各種屬性類型,如 String、int 等
	beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));
	// 添加一個后置處理器:ApplicationContextAwareProcessor。
	// 該后置處理器用于向實現了 Aware 系列接口的 bean 設置相應屬性。
	// (后置處理器和 Aware 接口也是比較核心的概念,后面會有文章詳細討論)
	beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
	
	// 以下接口,在自動注入時會被忽略,其都是 Aware 系列接口
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
	beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);

	// 當以下特殊的 Bean 需自動注入時,指定其注入的類型 。
	// 如:注入 BeanFactory 時,注入的類型對象為 ConfigurableListableBeanFactory 。
	beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
	beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
	beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
	beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);

	// 添加 ApplicationListenerDetector 后置處理器。
	// 該后置處理器用來檢測那些實現了 ApplicationListener 接口的 bean,并將其添加到應用上下文的事件廣播器上。
	beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));

	// 判斷容器中是否存在 loadTimeWeaver Bean,如果存在則上下文使用臨時的 ClassLoader 進行類型匹配。
	// 集成 AspectJ 時會用到 loadTimeWeaver 對象。
	if (beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
		beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
		beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
	}

	// 注冊和環(huán)境相關的 Bean,如 environment、systemProperties、systemEnvironment
	if (!beanFactory.containsLocalBean(ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
		beanFactory.registerSingleton(ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment());
	}
	if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME)) {
		beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemProperties());
	}
	if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
		beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemEnvironment());
	}
}

在 prepareBeanFactory 方法中,主要對 BeanFactory 添加了一系列屬性項,如添加忽略自動注入的接口、添加 BeanPostProcessor 后置處理器、手動注冊部分特殊的 Bean及環(huán)境相關的 Bean 。

第四步:postProcessBeanFactory

postProcessBeanFactory 方法是上下文準備的最后一步,主要用來注冊 Web 請求相關的處理器、Bean及配置。

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        
        ...
        
        postProcessBeanFactory(beanFactory);
        ...   
    }
}

該方法也是由子類進行擴展,實現該方法的子類有:

image

前面也說過,當前是 Servlet Web 應用,所以創(chuàng)建的 ApplicationContext 上下文是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext,執(zhí)行該類的 postProcessBeanFactory 方法。

public class AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
		extends ServletWebServerApplicationContext implements AnnotationConfigRegistry {

    private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader;

	private final ClassPathBeanDefinitionScanner scanner;

	private final Set<Class<?>> annotatedClasses = new LinkedHashSet<>();

	private String[] basePackages;
    
    ...
    
	@Override
	protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
		// 先執(zhí)行父類 ServletWebServerApplicationContext 的 postProcessBeanFactory 方法。
		// 跳轉到 1 查看父類實現
		super.postProcessBeanFactory(beanFactory);
		
		// basePackages 存儲的是類路徑。先判斷是否為 null,不為 null 則通過 ClassPathBeanDefinitionScanner 的 scan 方法
		// 掃描該路徑下符合條件的 Class,并將 Class 信息包裝成 BeanDefinition 注冊到容器中,
		// 當然,這里沒有指定掃描路徑,所以不會進入這個 if。
		// (BeanDefinition 概念會在后面章節(jié)詳細討論)
		if (this.basePackages != null && this.basePackages.length > 0) {
			this.scanner.scan(this.basePackages);
		}
		
		// annotatedClasses 存儲的 Class 集合。先判斷該集合是否為空,不為空則通過
		// AnnotatedBeanDefinitionReader 的 register 方法將 Class 信息包裝成 BeanDefinition 注冊到容器中,
		// 這里同樣沒有設置 Class 集合內容,所以不會進入這個 if。
		if (!this.annotatedClasses.isEmpty()) {
			this.reader.register(ClassUtils.toClassArray(this.annotatedClasses));
		}
	}	    
}

1、
public class ServletWebServerApplicationContext extends GenericWebApplicationContext
		implements ConfigurableWebServerApplicationContext {
    ...

    @Override
	protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
		// 添加 BeanPostProcessor 后置處理器:WebApplicationContextServletContextAwareProcessor,
		// 該后置處理器主要是從 ConfigurableWebApplicationContext 上下文中獲取 ServletContext 和 ServletConfig 對象
		beanFactory.addBeanPostProcessor(new WebApplicationContextServletContextAwareProcessor(this));
		
		// 添加一個 忽略自動注入的接口
		beanFactory.ignoreDependencyInterface(ServletContextAware.class);
	}
    ...		    
}

postProcessBeanFactory 方法執(zhí)行的操作和前面類似,也是添加了后置處理器和忽略自動注入的接口。

總結

ApplicationContext 上下文準備工作基本結束,主要還是在 BeanFactory 中添加一系列后置處理器、注冊特殊的 Bean 及設置忽略自動注入的接口。其中還提到了 Spring 容器的三個核心部分:Aware 系列接口、BeanPostProcessor 后置處理器、BeanDefinition ,這部分在后面的文章會逐步討論。接下來將對 Spring 容器的核心功能展開討論。

到此這篇關于Spring核心容器之ApplicationContext上下文啟動準備詳解的文章就介紹到這了,更多相關ApplicationContext上下文啟動準備內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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