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聊聊容器的始祖DefaultListableBeanFactory

 1.DefaultListableBeanFactory

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要說 XmlBeanFactory 就不得不先說它的父類 DefaultListableBeanFactory,因為 XmlBeanFactory 中的大部分功能實際上在 DefaultListableBeanFactory 中就已經(jīng)提供好了,XmlBeanFactory 只是對 IO 流的讀取做了一些定制而已。

DefaultListableBeanFactory 是一個完整的、功能成熟的 IoC 容器,如果你的需求很簡單,甚至可以直接使用 DefaultListableBeanFactory,如果你的需求比較復(fù)雜,那么通過擴展 DefaultListableBeanFactory 的功能也可以達到,可以說 DefaultListableBeanFactory 是整個 Spring IoC 容器的始祖。

我們先來看一下 DefaultListableBeanFactory 的繼承關(guān)系:

從這張類的關(guān)系圖中可以看出,DefaultListableBeanFactory 實際上也是一個集大成者。在 Spring 中,針對 Bean 的不同操作都有不同的接口進行規(guī)范,每個接口都有自己對應(yīng)的實現(xiàn),最終在 DefaultListableBeanFactory 中將所有的實現(xiàn)匯聚到一起。從這張類的繼承關(guān)系圖中我們大概就能感受到 Spring 中關(guān)于類的設(shè)計是多么厲害,代碼耦合度非常低。

這些類,在本系列后面的介紹中,大部分都會涉及到,現(xiàn)在我先大概介紹一下每個類的作用,大家先混個臉熟:

  1. BeanFactory:這個接口看名字就知道是一個 Bean 的工廠,BeanFactory 接口定義了各種獲取 Bean 的方法、判斷 Bean 是否存在、判斷 Bean 是否單例等針對 Bean 的基礎(chǔ)方法。
  2. ListableBeanFactory:這個接口繼承自 BeanFactory,在 BeanFactory 的基礎(chǔ)上,擴展了 Bean 的查詢方法,例如根據(jù)類型獲取 BeanNames、根據(jù)注解獲取 BeanNames、根據(jù) Bean 獲取注解等。
  3. AutowireCapableBeanFactory:該接口繼承自 BeanFactory,在 BeanFactory 的基礎(chǔ)上,提供了 Bean 的創(chuàng)建、配置、注入、銷毀等操作。有時候我們需要自己手動注入 Bean 的時候,可以考慮通過實現(xiàn)該接口來完成。AutowireCapableBeanFactory 在 Spring Security 中有一個重要的應(yīng)用就是 ObjectPostProcessor,這個松哥將在 ??Spring Security 系列中和大家詳細介紹。
  4. HierarchicalBeanFactory:該接口繼承自 BeanFactory,并在 BeanFactory 基礎(chǔ)上添加了獲取 parent beanfactory 的方法。
  5. SingletonBeanRegistry:這個接口定義了對單例 Bean 的定義以及獲取方法。
  6. ConfigurableBeanFactory:這個接口主要定了針對 BeanFactory 的各種配置以及銷毀的方法。
  7. ConfigurableListableBeanFactory:這是 BeanFactory 的配置清單,這里定義了忽略的類型、接口,通過 Bean 的名稱獲取 BeanDefinition 、凍結(jié) BeanDefinition 等。
  8. AliasRegistry:這個接口定義了對 alias 的注冊、移除、判斷以及查詢操作。
  9. SimpleAliasRegistry:這個類實現(xiàn)了 AliasRegistry 接口并實現(xiàn)了它里邊的方法,SimpleAliasRegistry 使用 ConcurrentHashMap 做載體,實現(xiàn)了對 alias 的注冊、移除判斷以及查詢操作。
  10. DefaultSingletonBeanRegistry:這個類基于 Java 中的集合,對 SingletonBeanRegistry 接口進行了實現(xiàn)。
  11. FactoryBeanRegistrySupport:該類繼承自 DefaultSingletonBeanRegistry,并在 DefaultSingletonBeanRegistry 的基礎(chǔ)上,增加了獲取 FactoryBean 類型、移除 FactoryBean 緩存的方法等等操作。
  12. AbstractBeanFactory:實現(xiàn)了 ConfigurableBeanFactory 接口并繼承自 FactoryBeanRegistrySupport,在 AbstractBeanFactory 中對 ConfigurableBeanFactory 中定義的方法進行了實現(xiàn)。
  13. AbstractAutowireCapableBeanFactory:該類繼承自 AbstractBeanFactory 并對 AutowireCapableBeanFactory 接口中定義的方法進行了落地實現(xiàn)。
  14. BeanDefinitionRegistry:這個接口繼承自 AliasRegistry 接口,并增加了一系列針對 BeanDefinition 的注冊、移除、查詢、判斷等方法。
  15. 最后的 DefaultListableBeanFactory 自然就具備了上面所有的功能。

上面的內(nèi)容可能看的大家眼花繚亂,松哥這里通過幾個簡單實際的例子,來帶大家使用一下 DefaultListableBeanFactory 的功能,可能大家的理解就比較清晰了。

DefaultListableBeanFactory 作為一個集大成者,提供了非常多的功能,我們一個一個來看。

2.代碼改造

首先文章中一開始的三行代碼我們可以對其略加改造,因為我們已經(jīng)說了 XmlBeanFactory 中的大部分功能實際上在 DefaultListableBeanFactory 中就已經(jīng)提供好了,XmlBeanFactory 只是對 IO 流的讀取做了一些定制而已,文件的讀取主要是通過 XmlBeanDefinitionReader 來完成的(本系列前面文章已經(jīng)講過),我們可以對文章一開始的三行代碼進行改造,以便更好的體現(xiàn)“XmlBeanFactory 中的大部分功能實際上在 DefaultListableBeanFactory 中就已經(jīng)提供好了”:

 
 
 
 
  1. ClassPathResource res=new ClassPathResource("beans.xml"); 
  2. DefaultListableBeanFactory factory=new DefaultListableBeanFactory(); 
  3. XmlBeanDefinitionReader reader=new XmlBeanDefinitionReader(factory); 
  4. reader.loadBeanDefinitions(res); 
  5. User user = factory.getBean(User.class); 
  6. System.out.println("user = " + user); 

使用前四行代碼代替 XmlBeanFactory,這樣 XmlBeanFactory 的功能是不是就很明確了?就是前四行代碼的功能。

3.動態(tài)注冊 Bean

動態(tài)注冊 Bean,這是 DefaultListableBeanFactory 的功能之一,不過準確來說應(yīng)該是動態(tài)注冊 BeanDefinition 。

我們先來看一個簡單的例子:

 
 
 
 
  1. DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); 
  2. GenericBeanDefinition userBeanDefinition = new GenericBeanDefinition(); 
  3. MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues(); 
  4. pvs.add("username", "javaboy"); 
  5. pvs.add("address", "www.javaboy.org"); 
  6. userBeanDefinition.setPropertyValues(pvs); 
  7. userBeanDefinition.setBeanClass(User.class); 
  8. defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition("user", userBeanDefinition); 
  9. User user = defaultListableBeanFactory.getBean(User.class); 
  10. System.out.println("user = " + user); 

首先我們自己手動構(gòu)建一個 DefaultListableBeanFactory 對象。當然也可以使用前面的 XmlBeanFactory。

然后再手動構(gòu)建一個 GenericBeanDefinition。在前面的文章中,松哥和大家講過,現(xiàn)在默認使用的 BeanDefinition 就是 GenericBeanDefinition,所以這里我們自己也手動構(gòu)建一個 GenericBeanDefinition。有了 GenericBeanDefinition 之后,我們設(shè)置相關(guān)的類和屬性。

接下來再將 userBeanDefinition 注冊到 defaultListableBeanFactory。注冊完成之后,我們就可以從 defaultListableBeanFactory 中獲取相應(yīng)的 Bean 了。

這里說一句題外話,希望大家在閱讀本系列每一篇文章的時候,能夠?qū)⒈鞠盗星昂笪恼侣?lián)系起來一起理解,這樣會有很多意料之外的收獲。例如上面的,我們既可以聲明一個 DefaultListableBeanFactory,也可以聲明一個 XmlBeanFactory,那你大概就能據(jù)此推斷出 XmlBeanFactory 的主要目的可能就是對資源文件進行讀取和注冊。

那么到底是怎么注冊的呢?我們來看一下 defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition 方法的定義:

 
 
 
 
  1. @Override 
  2. public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) 
  3.   throws BeanDefinitionStoreException { 
  4.  Assert.hasText(beanName, "Bean name must not be empty"); 
  5.  Assert.notNull(beanDefinition, "BeanDefinition must not be null"); 
  6.  if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) { 
  7.   try { 
  8.    ((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate(); 
  9.   } 
  10.   catch (BeanDefinitionValidationException ex) { 
  11.    throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName, 
  12.      "Validation of bean definition failed", ex); 
  13.   } 
  14.  } 
  15.  BeanDefinition existingDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName); 
  16.  if (existingDefinition != null) { 
  17.   if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) { 
  18.    throw new BeanDefinitionOverrideException(beanName, beanDefinition, existingDefinition); 
  19.   } 
  20.   else if (existingDefinition.getRole() < beanDefinition.getRole()) { 
  21.    // e.g. was ROLE_APPLICATION, now overriding with ROLE_SUPPORT or ROLE_INFRASTRUCTURE 
  22.    if (logger.isInfoEnabled()) { 
  23.     logger.info("Overriding user-defined bean definition for bean '" + beanName + 
  24.       "' with a framework-generated bean definition: replacing [" + 
  25.       existingDefinition + "] with [" + beanDefinition + "]"); 
  26.    } 
  27.   } 
  28.   else if (!beanDefinition.equals(existingDefinition)) { 
  29.    if (logger.isDebugEnabled()) { 
  30.     logger.debug("Overriding bean definition for bean '" + beanName + 
  31.       "' with a different definition: replacing [" + existingDefinition + 
  32.       "] with [" + beanDefinition + "]"); 
  33.    } 
  34.   } 
  35.   else { 
  36.    if (logger.isTraceEnabled()) { 
  37.     logger.trace("Overriding bean definition for bean '" + beanName + 
  38.       "' with an equivalent definition: replacing [" + existingDefinition + 
  39.       "] with [" + beanDefinition + "]"); 
  40.    } 
  41.   } 
  42.   this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); 
  43.  } 
  44.  else { 
  45.   if (hasBeanCreationStarted()) { 
  46.    // Cannot modify startup-time collection elements anymore (for stable iteration) 
  47.    synchronized (this.beanDefinitionMap) { 
  48.     this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); 
  49.     List updatedDefinitions = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames.size() + 1); 
  50.     updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames); 
  51.     updatedDefinitions.add(beanName); 
  52.     this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions; 
  53.     removeManualSingletonName(beanName); 
  54.    } 
  55.   } 
  56.   else { 
  57.    // Still in startup registration phase 
  58.    this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); 
  59.    this.beanDefinitionNames.add(beanName); 
  60.    removeManualSingletonName(beanName); 
  61.   } 
  62.   this.frozenBeanDefinitionNames = null; 
  63.  } 
  64.  if (existingDefinition != null || containsSingleton(beanName)) { 
  65.   resetBeanDefinition(beanName); 
  66.  } 
  67.  else if (isConfigurationFrozen()) { 
  68.   clearByTypeCache(); 
  69.  } 

registerBeanDefinition 方法是在 BeanDefinitionRegistry 接口中聲明的,DefaultListableBeanFactory 類實現(xiàn)了 BeanDefinitionRegistry 接口,并實現(xiàn)了該方法,我們來看分析下該方法:

  • 首先對傳入的 beanDefinition 對象進行校驗,這也是注冊前的最后一次校驗,不過這個時候 BeanDefinition 對象已經(jīng)到手了,所以這個校驗并非 XML 文件校驗,這里主要是對 methodOverrides 的校驗。
  • 接下來會根據(jù) beanName 從 beanDefinitionMap 中獲取 BeanDefinition,看看當前 Bean 是否已經(jīng)定義過了。beanDefinitionMap 是一個 Map 集合,這個集合中 key 是 beanName,value 是 BeanDefinition 對象。
  • 如果 BeanDefinition 已經(jīng)存在了,那么接下來會判斷是否允許 BeanDefinition 覆蓋,如果不允許,就直接拋出異常(不知道小伙伴們有沒有印象,在松哥前面的 OAuth2 系列教程中,經(jīng)常需要配置允許 BeanDefinition 的覆蓋,就是因為這個原因,公眾號【江南一點雨】后臺回復(fù) OAuth2 獲取該教程),如果允許 BeanDefinition 的覆蓋,那就向 beanDefinitionMap 中再次存一次值,覆蓋之前的值。
  • 如果 BeanDefinition 不存在,那就直接注冊。直接注冊分兩種情況:項目已經(jīng)運行了和項目還沒運行。
  • 如果項目已經(jīng)運行,由于 beanDefinitionMap 是一個全局變量,可能存在并發(fā)問題,所以要加鎖處理。否則就直接注冊,所謂的注冊就是把對象存入 beanDefinitionMap 中,同時將 beanName 都存入 beanDefinitionNames 集合中。

這便是 registerBeanDefinition 方法的工作流程。

有小伙伴會說,這個方法從頭到尾都是 BeanDefinition,跟 Bean 有什么關(guān)系呢?

咋一看確實好像和 Bean 沒有直接關(guān)系。

其實這涉及到另外一個問題,就是 Bean 的懶加載。這個時候先把 BeanDefinition 定義好,等到真正調(diào)用 Bean 的時候,才會去初始化 Bean。我們可以在 User 類的構(gòu)造方法中打印日志看下,如下:

 
 
 
 
  1. public class User { 
  2.     private String username; 
  3.     private String address; 
  4.  
  5.     public User() { 
  6.         System.out.println("--------user init--------"); 
  7.     } 
  8.  
  9.     @Override 
  10.     public String toString() { 
  11.         return "User{" + 
  12.                 "username='" + username + '\'' + 
  13.                 ", address='" + address + '\'' + 
  14.                 '}'; 
  15.     } 
  16.  
  17.     public String getUsername() { 
  18.         return username; 
  19.     } 
  20.  
  21.     public void setUsername(String username) { 
  22.         this.username = username; 
  23.     } 
  24.  
  25.     public String getAddress() { 
  26.         return address; 
  27.     } 
  28.  
  29.     public void setAddress(String address) { 
  30.         this.address = address; 
  31.     } 

從下圖可以看到,當 BeanDefinition 注冊完成后,User 并沒有初始化,等到 getBean 方法被調(diào)用的時候,User 才初始化了。

需要注意的是,我們?nèi)粘i_發(fā)中使用的 ApplicationContext 并非懶加載,這個在松哥的 Spring 入門視頻中可以看到效果【??https://www.bilibili.com/video/BV1Wv41167TU】,具體原理松哥將在本系列后面的文章中和大家分享。

那么如果不想懶加載該怎么辦呢?當然有辦法。

4.提前注冊 Bean

在 DefaultListableBeanFactory 中還有一個 preInstantiateSingletons 方法可以提前注冊 Bean,該方法是在 ConfigurableListableBeanFactory 接口中聲明的,DefaultListableBeanFactory 類實現(xiàn)了 ConfigurableListableBeanFactory 接口并實現(xiàn)了接口中的方法:

 
 
 
 
  1. @Override 
  2. public void preInstantiateSingletons() throws BeansException { 
  3.  if (logger.isTraceEnabled()) { 
  4.   logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this); 
  5.  } 
  6.  // Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions. 
  7.  // While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine. 
  8.  List beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames); 
  9.  // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans... 
  10.  for (String beanName : beanNames) { 
  11.   RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName); 
  12.   if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) { 
  13.    if (isFactoryBean(beanName)) { 
  14.     Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName); 
  15.     if (bean instanceof FactoryBean) { 
  16.      final FactoryBean factory = (FactoryBean) bean; 
  17.      boolean isEagerInit; 
  18.      if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) { 
  19.       isEagerInit = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction
  20.           ((SmartFactoryBean) factory)::isEagerInit, 
  21.         getAccessControlContext()); 
  22.      } 
  23.      else { 
  24.       isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean && 
  25.         ((SmartFactoryBean) factory).isEagerInit()); 
  26.      } 
  27.      if (isEagerInit) { 
  28.       getBean(beanName); 
  29.      } 
  30.     } 
  31.    } 
  32.    else { 
  33.     getBean(beanName); 
  34.    } 
  35.   } 
  36.  } 
  37.  // Trigger post-initialization callback for all applicable beans... 
  38.  for (String beanName : beanNames) { 
  39.   Object singletonInstance = getSingleton(beanName); 
  40.   if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) { 
  41.    final SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance; 
  42.    if (System.getSecurityManager() != null) { 
  43.     AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction) () -> { 
  44.      smartSingleton.afterSingletonsInstantiated(); 
  45.      return null; 
  46.     }, getAccessControlContext()); 
  47.    } 
  48.    else { 
  49.     smartSingleton.afterSingletonsInstantiated(); 
  50.    } 
  51.   } 
  52.  } 
  53. preInstantiateSingletons 方法的整體邏輯比較簡單,就是遍歷 beanNames,對符合條件的 Bean 進行實例化,而且大家注意,這里所謂的提前初始化其實就是在我們調(diào)用 getBean 方法之前,它自己先調(diào)用了一下 getBean。

    我們可以在案例中手動調(diào)用該方法:

     
     
     
     
    1. DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); 
    2. GenericBeanDefinition userBeanDefinition = new GenericBeanDefinition(); 
    3. MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues(); 
    4. pvs.add("username", "javaboy"); 
    5. pvs.add("address", "www.javaboy.org"); 
    6. userBeanDefinition.setPropertyValues(pvs); 
    7. userBeanDefinition.setBeanClass(User.class); 
    8. defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition("user", userBeanDefinition); 
    9. defaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons(); 
    10. User user = defaultListableBeanFactory.getBean(User.class); 
    11. System.out.println("user = " + user); 

    此時在調(diào)用 getBean 方法之前,User 就已經(jīng)初始化了,如下圖:

    5.getBean

    DefaultListableBeanFactory 中另外一個重量級方法就是 getBean 了。不過 getBean 方法的真正實現(xiàn)是在 DefaultListableBeanFactory 的父類 AbstractBeanFactory 中,具體的實現(xiàn)方法是 doGetBean,本來想和大家子在這里聊一聊這個問題,但是發(fā)現(xiàn)這是一個非常龐大的問題,BeanFactory 和 FactoryBean 都還沒和大家分享,所以這個話題我們還是暫且押后,一個點一個點來。

    6.小結(jié)

    好啦,今天就先說這么多,每篇源碼我都盡量配置套一些小案例來演示,這樣避免大家看的太枯燥了,我們下周繼續(xù)~

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