Spring 加载BeanDefinition

开篇

 这篇文章的目的主要是为了描述Spring加载定义bean的xml文件的过程,同时穿插着串联起component_scan扫描注解定义的bean的过程。

 核心的时序图和核心的类已经通过图的形式提供出来了,时序图主要把主要的调用关系链串起来了,类图方便在串联各函数之间能够不至于失去上下文,另外参考文章中列了两篇个人认为比较好的文章,可以补充着来看。


核心时序图和类图

BeanDefinition加载时序图
  • 着重说明加载过程的调用关系


    ClassPathXmlApplicationContext类图
  • 着重说明类的上下文依赖关系


源码解析过程

---------------------bean.xml定义--------------------------

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 
                           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
       <bean class="com.demo.SimpleBean"/>
</beans>


---------------------bean.xml使用--------------------------
 public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
        SimpleBean simpleBean = applicationContext.getBean(SimpleBean.class);
        simpleBean.send();
}

说明:

  • 1、spring bean的xml定义文件的简单例子
  • 2、加载spring bean的xml文件的简单例子,作为入口开始分析。


public class ClassPathXmlApplicationContext extends AbstractXmlApplicationContext {

    public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh) throws BeansException {
        this(configLocations, refresh, null);
    }

    public ClassPathXmlApplicationContext(
            String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent)
            throws BeansException {

        super(parent);
        setConfigLocations(configLocations);
        if (refresh) {
            // 跟进函数内部
            refresh();
        }
    }
}

说明:

  • 3、构造函数定义传入xml的文件路径作为参数
  • 4、refresh()函数内部继续跟进。


public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader
        implements ConfigurableApplicationContext {

    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            // Prepare this context for refreshing.
            prepareRefresh();

            // 核心逻辑在于创建BeanFactory并加载BeanDefinition到BeanFactory当中
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                postProcessBeanFactory(beanFactory);
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);
                initMessageSource();
                initApplicationEventMulticaster();
                onRefresh();
                registerListeners();
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
                finishRefresh();
            } catch (BeansException ex) {
            } finally {
                resetCommonCaches();
            }
        }
    }

    protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
        refreshBeanFactory();
        return getBeanFactory();
    }
}

说明:

  • 5、关注obtainFreshBeanFactory()方法,用于创建BeanFactory对象并实现BeanDefinition的加载。


public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {

    protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
        if (hasBeanFactory()) {
            destroyBeans();
            closeBeanFactory();
        }
        try {
            DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
            beanFactory.setSerializationId(getId());
            customizeBeanFactory(beanFactory);
            // 核心加载BeanDefinition的地方
            loadBeanDefinitions(beanFactory);
            synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
                this.beanFactory = beanFactory;
            }
        }
        catch (IOException ex) {
            throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
        }
    }
}

说明:

  • 6、createBeanFactory()创建DefaultListableBeanFactory对象。
  • 7、loadBeanDefinitions(beanFactory)负责加载BeanDefinition到BeanFactory当中。


public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {

    protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
        // 创建BeanFactory对应的beanDefinitionReader 
        XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

        beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
        beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
        beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

        // 初始化beanDefinitionReader并且通过beanDefinitionReader加载BeanDefinitions
        initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
        loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
    }

    protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
        Resource[] configResources = getConfigResources();
        if (configResources != null) {
            reader.loadBeanDefinitions(configResources);
        }
        String[] configLocations = getConfigLocations();
        if (configLocations != null) {
            reader.loadBeanDefinitions(configLocations);
        }
    }
}

说明:

  • 8、创建XmlBeanDefinitionReader对象用于读取XML文件。
  • 9、reader.loadBeanDefinitions(configLocations)负责读取指定位置的xml文件并加载BeanDefinition。


public class XmlBeanDefinitionReader extends AbstractBeanDefinitionReader {

    public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
        Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
        if (currentResources == null) {
            currentResources = new HashSet<>(4);
            this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);
        }

        try {
            InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
            try {
                InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
                if (encodedResource.getEncoding() != null) {
                    inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
                }
                // 核心逻辑需要关注
                return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
            }
            finally {
                inputStream.close();
            }
        }
    }

    protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
            throws BeanDefinitionStoreException {

        try {
            Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
            int count = registerBeanDefinitions(doc, resource);

            return count;
        }
    }
}

说明:

  • 10、doLoadBeanDefinitions()和registerBeanDefinitions()继续跟进。


public class DefaultBeanDefinitionDocumentReader implements BeanDefinitionDocumentReader {

    public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
        this.readerContext = readerContext;
        doRegisterBeanDefinitions(doc.getDocumentElement());
    }

    protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
        BeanDefinitionParserDelegate parent = this.delegate;
        this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);
        // 省略相关代码
        preProcessXml(root);
        parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
        postProcessXml(root);

        this.delegate = parent;
    }

    protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
        if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
            NodeList nl = root.getChildNodes();
            for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
                Node node = nl.item(i);
                if (node instanceof Element) {
                    Element ele = (Element) node;
                    //访问通用的xml元素如<bean>之类 
                    if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
                        parseDefaultElement(ele, delegate);
                    }
                    else {
                        // 访问component-scan这类注解
                        delegate.parseCustomElement(ele);
                    }
                }
            }
        }
        else {
            delegate.parseCustomElement(root);
        }
    }
}

说明:

  • 11、doRegisterBeanDefinitions()->parseBeanDefinitions()进入解析逻辑。
  • 12、parseBeanDefinitions区分parseDefaultElement和parseCustomElement两类逻辑。


public class DefaultBeanDefinitionDocumentReader implements BeanDefinitionDocumentReader {

    private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
        if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
            importBeanDefinitionResource(ele);
        }
        else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
            processAliasRegistration(ele);
        }
        else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
            processBeanDefinition(ele, delegate);
        }
        else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
            // recurse
            doRegisterBeanDefinitions(ele);
        }
    }

说明:

  • 13、parseDefaultElement负责解析<bean>标签的xml元素。


public class BeanDefinitionParserDelegate {
    public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBd) {

        String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
        NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
        return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
    }
}

public class ComponentScanBeanDefinitionParser implements BeanDefinitionParser {

    public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
        String basePackage = element.getAttribute(BASE_PACKAGE_ATTRIBUTE);
        basePackage = parserContext.getReaderContext().getEnvironment().resolvePlaceholders(basePackage);
        String[] basePackages = StringUtils.tokenizeToStringArray(basePackage,
                ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);

        // 核心在于扫描
        ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = configureScanner(parserContext, element);
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = scanner.doScan(basePackages);
        registerComponents(parserContext.getReaderContext(), beanDefinitions, element);

        return null;
    }
}


public class ClassPathBeanDefinitionScanner extends ClassPathScanningCandidateComponentProvider {

    protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
        Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();
        for (String basePackage : basePackages) {
            // 核心扫描生成BeanDefinition
            Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
            for (BeanDefinition candidate : candidates) {
                ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
                candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
                String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
                if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
                    postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
                }
                if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                    AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
                }
                if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
                    BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
                    definitionHolder =
                            AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
                    beanDefinitions.add(definitionHolder);
                    registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
                }
            }
        }
        return beanDefinitions;
    }
}

说明:

  • 14、parseCustomElement负责解析<component-scan>类的标签
  • 15、ClassPathBeanDefinitionScanner的findCandidateComponents()负责扫描注解bean。


public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory
        implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable {

    public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
            throws BeanDefinitionStoreException {

        if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
            try {
                ((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate();
            }
            catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
            }
        }

        BeanDefinition existingDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
        if (existingDefinition != null) {
            // 省略相关代码
            this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
        }
        else {
            if (hasBeanCreationStarted()) {
                // Cannot modify startup-time collection elements anymore (for stable iteration)
                synchronized (this.beanDefinitionMap) {
                    this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
                    List<String> updatedDefinitions = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames.size() + 1);
                    updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames);
                    updatedDefinitions.add(beanName);
                    this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions;
                    removeManualSingletonName(beanName);
                }
            }
            else {
                // Still in startup registration phase
                this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
                this.beanDefinitionNames.add(beanName);
                removeManualSingletonName(beanName);
            }
            this.frozenBeanDefinitionNames = null;
        }

        if (existingDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
            resetBeanDefinition(beanName);
        }
    }
}

说明:

  • 16、优先尝试从缓存中加载BeanDefinition。
  • 17、缓存中无对应的BeanDefinition,则直接注册。
  • 18、重置BeanDefinition,


参考文章

ClassPathXmlApplicationContext加载配置过程
spring启动component-scan类扫描加载过程---源码分析

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