Spring IOC 原理與IOC 容器實現

一. Spring IOC 原理

1. 概念

Spring 通過一個配置文件描述 Bean 及 Bean 之間的依賴關係,利用 Java 語言的反射功能實例化Bean 並建立 Bean 之間的依賴關係。 Spring 的 IoC 容器在完成這些底層工作的基礎上,還提供了 Bean 實例緩存、生命週期管理、 Bean 實例代理、事件發佈、資源裝載等高級服務。

2. Spring 容器高層視圖

Spring 啓動時讀取應用程序提供的 Bean 配置信息,並在 Spring 容器中生成一份相應的 Bean 配置註冊表,然後根據這張註冊表實例化 Bean,裝配好 Bean 之間的依賴關係,爲上層應用提供準備就緒的運行環境。其中 Bean 緩存池爲 HashMap 實現

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3. IOC 容器實現

BeanFactory-框架基礎設施

BeanFactory 是 Spring 框架的基礎設施,面向 Spring 本身;ApplicationContext 面向使用Spring 框架的開發者,幾乎所有的應用場合我們都直接使用 ApplicationContext 而非底層的 BeanFactory。

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BeanDefinitionRegistry 註冊表

(1). Spring 配置文件中每一個節點元素在 Spring 容器裏都通過一個 BeanDefinition 對象表示,它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工註冊BeanDefinition 對象的方法。

BeanFactory 頂層接口

(2). 位於類結構樹的頂端 ,它最主要的方法就是 getBean(String beanName),該方法從容器中返回特定名稱的 Bean,BeanFactory 的功能通過其他的接口得到不斷擴展:

ListableBeanFactory

(3). 該接口定義了訪問容器中 Bean 基本信息的若干方法,如查看 Bean 的個數、獲取某一類型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法;

HierarchicalBeanFactory 父子級聯

(4). 父子級聯 IoC 容器的接口,子容器可以通過接口方法訪問父容器; 通過HierarchicalBeanFactory 接口, Spring 的 IoC 容器可以建立父子層級關聯的容器體系,子容器可以訪問父容器中的 Bean,但父容器不能訪問子容器的 Bean。Spring 使用父子容器實現了很多功能,比如在 Spring MVC 中,展現層 Bean 位於一個子容器中,而業務層和持久層的 Bean 位於父容器中。這樣,展現層 Bean 就可以引用業務層和持久層的 Bean,而業務層和持久層的 Bean 則看不到展現層的 Bean。

ConfigurableBeanFactory

(5). 是一個重要的接口,增強了 IoC 容器的可定製性,它定義了設置類裝載器、屬性編輯器、容器初始化後置處理器等方法;

AutowireCapableBeanFactory 自動裝配

(6). 定義了將容器中的 Bean 按某種規則(如按名字匹配、按類型匹配等)進行自動裝配的方法;

SingletonBeanRegistry 運行期間註冊單例 Bean

(7). 定義了允許在運行期間向容器註冊單實例 Bean 的方法;對於單實例( singleton)的 Bean來說,BeanFactory 會緩存 Bean 實例,所以第二次使用 getBean() 獲取 Bean 時將直接從IoC 容器的緩存中獲取 Bean 實例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 類中提供了一個用於緩存單實例 Bean 的緩存器,它是一個用 HashMap 實現的緩存器,單實例的 Bean 以beanName 爲鍵保存在這個 HashMap 中。

依賴日誌框框

(8). 在初始化 BeanFactory 時,必須爲其提供一種日誌框架,比如使用 Log4J, 即在類路徑下提供 Log4J 配置文件,這樣啓動 Spring 容器纔不會報錯。

二.ApplicationContext 面向開發應用

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而來,提供了更多面向實際應用的功能。

ApplicationContext 繼承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口,在此基礎上,還通過多個其他的接口擴展了 BeanFactory 的功能:

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1. ClassPathXmlApplicationContext:默認從類路徑加載配置文件

2. FileSystemXmlApplicationContext:默認從文件系統中裝載配置文件

3. ApplicationEventPublisher:讓容器擁有發佈應用上下文事件的功能,包括容器啓動事件、關閉事件等。

4. MessageSource:爲應用提供 i18n 國際化消息訪問的功能;

5. ResourcePatternResolver : 所 有 ApplicationContext 實現類都實現了類似於PathMatchingResourcePatternResolver 的功能,可以通過帶前綴的 Ant 風格的資源文件路徑裝載 Spring 的配置文件。

6. LifeCycle:該接口是 Spring 2.0 加入的,該接口提供了 start()和 stop()兩個方法,主要用於控制異步處理過程。在具體使用時,該接口同時被 ApplicationContext 實現及具體Bean 實現, ApplicationContext 會將 start/stop 的信息傳遞給容器中所有實現了該接口的 Bean,以達到管理和控制 JMX、任務調度等目的。

7. ConfigurableApplicationContext 擴展於 ApplicationContext,它新增加了兩個主要的方法: refresh()和 close(),讓 ApplicationContext 具有啓動、刷新和關閉應用上下文的能力。在應用上下文關閉的情況下調用 refresh()即可啓動應用上下文,在已經啓動的狀態下,調用 refresh()則清除緩存並重新裝載配置信息,而調用 close()則可關閉應用上下文。

三.WebApplication 體系架構

WebApplicationContext 是專門爲 Web 應用準備的,它允許從相對於 Web 根目錄的路徑中裝載配置文件完成初始化工作。從 WebApplicationContext 中可以獲得ServletContext 的引用,整個 Web 應用上下文對象將作爲屬性放置到 ServletContext中,以便 Web 應用環境可以訪問 Spring 應用上下文。

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