Spring探祕2：ApplicationContext啓動流程

     ApplicationContext是Spring框架中最基礎的接口之一，可以認爲其實現類就是一個Spring的環境（容器），而一個簡單的Spring應用的啓動過程就是一個ApplicationContext的實現類的實例化過程，是研究Spring源碼的很好的切入點。這裏研究的實現類是AnnotationConfigApplicationContext，運行的代碼爲前文Spring探祕0：源碼構建中的測試代碼，啓動類的代碼如下：

public class DemoApp {
  public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context =
                new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        DemoComponent component = context.getBean(DemoComponent.class);
        component.foo();

    }
}

要區分的一個概念就是“容器”，本文中提到的容器都是指Spring框架的容器，即管理Service，Dao以及Component這些Bean的一個“環境”。與SpingMVC的容器不同，SpringMVC的容器是管理Controller的環境。與Tomcat這些Web容器就更不一樣了。

相關的類與接口

繼承結構

     AnnotationConfigApplicationContext這個類從類名就可以看出，它是一個通過註解來配置的Spring容器，實例化該容器時，可以傳入一個配置類，上面代碼中的AppConfig就是我自定義的一個配置類，其中唯一的配置項就是通過@ComponentScan註解配置了掃描的包。
    AnnotationConfigApplicationContext這個類的繼承結構如下圖（圖中只包含了與啓動容器關係較大的類和接口，實際的繼承層次要複雜得多）：

從中可以看出

1. ApplicationContext最終還是要實現BeanFactory，而這個父接口的含義可以參考前一篇文章。因此可以說ApplicationContext是BeanFactory功能上的增強。
2. AnnotationConfigApplicationContext的直接父類GenericApplicationContext其實還有其他的一些子類，如GenericXmlApplicationContext等，分別用於表示不同配置方式的容器。

啓動容器時涉及到的類

     容器的啓動過程就是一個ApplicationContext的實例化過程，本文研究的容器實現類爲AnnotationConfigApplicationContext，啓動的過程中會涉及到許多其他的類，包括容器中的實例對象的實例化，向容器中註冊的一些初始的處理器等。這裏通過類圖的形式總結了部分類以及這些類之間的關係。

各類的簡介

自頂向下地簡單介紹相關的類：

• BeanDefinition: 用於描述一個Bean實例的信息；根據Bean的來源不同有具體的實現類，如AnnotatedGenericBeanDefinition，RootBeanDefinition，ScannedGenericBeanDefinition等。
• AbstractApplicationContext: 是ApplicationContetxt接口的抽象實現類，該類沒有指定容器的配置類型，只實現了容器的一些通用功能，這些功能增強了簡單的BeanFactory。與簡單的BeanFactory相比，ApplicationContext應該能夠主動探測到容器內的一些特殊的bean。因此該類自動註冊了一些BeanFactoryPostProcessor，BeanPostProcessor，ApplicationListener，在一些特殊的時期能夠自動調用這些對象的功能。
• BeanFactoryPostProcessor: 這就是一種ApplicationContext能夠主動調用的特殊的Bean，從類名不難猜到，實現了該接口的Bean會在Bean工廠初始化完成後被調用（稱爲後置處理器）。因此我們可以通過實現該接口來插手Bean工廠初始化過程，從而擴展Spring的功能。值得注意的是，該接口的實現類只能去處理、修改bean definitions，而不應該對Bean實例作任何處理，因爲調用時，bean都還沒實例化。
• BeanDefinitionRegistryPostProcessor，它是BeanFactoryPostProcessor的子接口，即除了實現BeanFactoryPostProcessor的功能之外，還能夠實現動態地向容器中添加BeanDefinition的功能。該功能會在一般的BeanFactoryPostProcessor之前被調用。
• PostProcessorRegistrationDelegate：AbstractApplicationContext將調用後置處理器的功能委派給該類，應該只是爲了減少每個類的代碼量？
• BeanDefinitionRegistry：registry意爲“註冊處”，所以這個接口也就是表示BeanDefinition註冊的地方，一般都是由Bean工廠實現，用於管理BeanDefinition，包括註冊、移除、獲取等。對BeanDefinition有管理需要的地方就可以調用該接口的方法。
• GenericApplicationContext: 是AbstractApplicationContext的子類，主要維護了一個DefaultListableBeanFactory實例，通過該實例實現了BeanFactory接口（裝飾者模式）。另外也實現了BeanDefinitionRegistry接口，給有需要的類註冊BeanDefinition。
• DefaultListableBeanFactory：這就是Spring內BeanFactory接口和BeanDefinitionRegistry的一個默認實現。
• AnnotationConfigApplicationContext: 是GenericApplicationContext的子類，是一個獨立的應用上下文（容器），構造時可以接收多個組件類作爲參數（一般是配置類）。
• ClassPathBeanDefinitionScanner: 是AnnotationConfigApplicationContext中一個重要的工具，用於掃描classpath上所有的Bean，並將相應的BeanDefifnition註冊到給定的BeanDefinitionRegistry中。（一般registry就是一個BeanFactory或者是ApplicationContext，即當前的Spring容器）
• AnnotatedBeanDefinitionReader：是AnnotationConfigApplicationContext中另一個重要的工具，也是用於接收一個Bean類，轉換爲BeanDefifnition並將其註冊到registry中，但是不同點在於它只用於讀取顯式註冊的類，即與ClassPathBeanDefinitionScanner相比沒有掃描classpath的功能。

啓動流程原理分析

     AnnotationConfigApplicationContext的構造方法的調用層次如下圖所示：

構造父類GenericApplicationContext

• 再遞歸地構造父類AbstractApplicationContext，該父類中的BeanFactoryPostProcessor的list就是在此時實例化的
• 實例化beanFactory屬性爲DefaultListableBeanFactory。

工廠模式：AbstractApplicationContext類定義了一個抽象方法getBeanFactory()，通過該方法實現了BeanFactory接口。該方法就是需要子類去實現的工廠方法，不同的子類可能有不同的BeanFactory實現。

實例化reader屬性

• 設置reader中的registry，conditionEvaluator屬性

• 調用 AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors() 向容器註冊一些後置處理器的BeanDefinition（並且其實現類均爲RootBeanDefinition），包括：

  • ConfigurationClassPostProcessor：是一個BeanDefinitionRegistryPostProcessor實現類，用於處理配置類
  • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：用於處理自動注入的類
  • CommonAnnotationBeanPostProcessor：支持JSR-250的註解
  • PersistenceAnnotationBeanPostProcessor：支持JPA的註解
  • EventListenerMethodProcessor
  • DefaultEventListenerFactory

• 此時，reader的實例化已經完成，程序運行到這裏（指AnnotatedBeanDefinitionReader構造方法的最後一行）時，Bean工廠中應該已經存在一些BeanDefinition：

實例化scanner屬性

• 該實例化過程比較簡單，只是在scanner的掃描過濾器中添加了@Component這個註解。

註冊構造方法的參數傳入的組件類

• 調用reader.register()，追蹤調用，最終的邏輯是在doRegisterBean()方法實現的

刷新 refresh()

• 刷新容器是容器啓動的最重要的一個階段，有很多的工作包括準備Bean工廠、調用BeanFactoryPostProcessors、註冊BeanPostProcessors等等，需要另外進行詳細的分析。