对Spring IoC容器实现的结构分析
本文的目标：
从实现的角度来认识SpringIoC容器。
观察的角度：
从外部接口，内部实现，组成部分，执行过程四个方面来认识SpringIoC容器。
本文的风格：
首先列出SpringIoC的外部接口及内部实现所涉及到的组件列表；
其次介绍组件之间的相互关系以对整个执行过程有所把握；
然后针对每一个组件的简单介绍，包括组件的类结构图，核心功能描述，重要接口的重要方法描述；
接下来看SpringIoC容器实现对面向对象基本设计原则的遵守；
最后是后记部分。
术语约定：
组件：本文中的组件是指在功能概念上具有相对独立性的功能单元，物理结构上的特征一般由一组接口、一组抽象类、一组具体实现类、异常类、工具类所组成；
这里的组件是一种相当狭义的描述，根据上下文的不同，组件可以有不同的表现形式，如：相对于Spring框架，SpringIoC容器就是Spring框架的一个组件，
相对于系统的整体框架设计，Spring框架就是整体框架的一个组件，这里组件与模块的概念基本等同。
接口方法：一般定义在接口中，提供给外部调用的方法，接口方法最重要的在于接口提供者以清晰、简洁的定义提供了接口使用者所必需的功能特征；
基础方法：首先基础方法也是一个接口方法，但和接口方法的差别在于接口方法的直接实现依赖于基础方法(参见BeanDefintionReader接口中的方法定义)；
钩子方法：超类留给子类需要实现或重写的方法，
默认实现钩子方法：超类提供默认实现，子类可以选择是否有必要重写，
默认空实现钩子方法：超类提供一个空实现方法，子类可以选择是否有必要重写，
抽象钩子方法：超类留给子类必须实现的方法，
内部实现方法：对某一相对独立的处理逻辑的封装，以便增强代码的可读性、可修改性、可重用性，达到代码的清晰性、简洁性。
注：
本文的源代码基于Spring2.x。Spring的源代码也处于演变中，但对基础代码的影响并不大。
正文：
SpringIoC容器的外部接口:
ApplicationContext
BeanFactory
WebApplicationContext
BeanFactory是IoC容器的核心组件，其它组件都是在为BeanFactory提供服务.
ConfigurableBeanFactory
AutowireCapableBeanFactory
ListableBeanFactory
HierarchicalBeanFactory
AbstractBeanFactory
AbstractAutowireCapableBeanFactory
DefaultListableBeanFactory
SingletonBeanRegistry接口，
BeanDefintionRegistry接口，
Resource组件，
ResourceLoader组件，
BeanDefintion组件，
BeanDefintionReader组件，
XmlBeanDefinitionParser组件，
BeanDefintionParser组件，
NamespaceHandler组件，
NamespaceHandlerResolver组件，
BeanWrapper组件，
------------------------------------------------
ApplicationContext
ConfigurableApplicationContext
AbstractApplicationContext
AbstractRefreshApplicationContext
AbstractXmlApplicationContext
ClassPathXmlApplicationContext
FileSystemXmlApplicationContext
Lifecycle接口
ApplicationEventPublisher接口
ApplicationEventMulticaster组件
MessageSource组件
MessageSourceResolvable组件
-----------------------------------------------
WebApplicationContext
ConfigurableWebApplicationContext
AbstractRefreshWebApplicationContext
XmlWebApplicationContext
ContextLoader组件
ContextLoaderListener
ContextLoaderServlet
------------------------------------------------------------------------------------------
FactoryBean
一组回调接口，
InitializingBean
DisposableBean
BeanPostProcessor
BeanFactoryPostProcessor
BeanNameAware
BeanFactoryAware
ResourceLoaderAware
ApplicationContextPublisherAware
MessageSourceAware
ApplicationContextAware
ApplicationContextAwareProcessor
ServletContextAware
ServletConfigAware
ServletContextAwareProcessor
------------------------------------------------------------------------------------------------
对这三个接口(ApplicationContext、BeanFactory、WebApplicationContext)的讨论：
ApplicationContext接口是IoC容器概念的直接对应物，包括容器自身生命周期的管理(容器的启动，容器的初始化，容器的销毁)
一些便利功能的提供如：资源文件的读取，容器级事件的发布。
BeanFactory接口是IoC容器的核心，其它组件都为此组件提供支持，如Resource组件，ResourceLoader组件，BeanDefintionReader组件，
BeanDefintion组件，BeanWrapper组件等。BeanFactory接口相对于容器的概念太过低级，以至于直接使用需要应对较复杂的API。
WebApplicationContext接口提供IoC容器对Web环境的支持，与ServletAPI的集成工作。普通Java应用程序选择IoC容器使用ApplicationContext，
Web环境下的IoC容器使用WebApplicationContext。
下面来关注这两行代码的执行都发生了那些事情，以了解容器的整个执行过程。
ApplicationContextapplicationContext=newClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
Foofoo=(Foo)applicationContext.getBean("foo");
1.首先实例化一个容器对象，
2.然后由ResourceLoader组件对参数"applicationContext.xml"进行解析，将此路径上指定的文件解析为Resource对象。
3.BeanDefinitionReader将Resource资源对象内的bean元素数据封装到BeanDefintion组件中，并通过BeanDefintionRegistry将BeanDefintion注册到
BeanFactory中，
4.对Resource的解析工作主要包括三个主要部分,
a:对xml文档的schema验证,
b:对默认命名空间元素的解析,这部分委托给XmlBeanDefintionParser组件完成，
c:对客户化命名空间元素的解析,这部分工作委托给BeanDefintionParser完成,NamespaceHadler组件和NamespaceHandlerResolver组件对BeanDefintionParser提供支持工作。
这里需要提到的是一些特殊元素的解析如:import元素的解析；另外一点是对applicationContext.xml文件中的bean元素的实际解析工作是委托给
XmlBeanDefintionParserHelper类完成的；上面提到的组件接口列表中与BeanDefinition相关的组件有BeanDefinition组件，BeanDefintionRegistry接口，
除了这两个最重要的，还有如：BeanDefintionBuilder，BeanDefintionDecorator，BeanDefinitionValueResolver，BeanDefinitionRegistryBuilder等其它与BeanDefintion相关组件,
都对BeanDefintion的操作提供支持。
至此，已经完成了阶段性工作，就是已经将类型信息从applicationContext.xml配置文件bean元素中读取到内存对象的BeanDefinition组件中，接下来的工作就是如何将
BeanDefintion组件中所保存的类型信息实例化为最终的对象。
5.接下来是容器的初始化工作：
调用BeanFactoryPostProcessor接口，
注册BeanPostProcessor接口，
初始化MessageSource组件，
初始化ApplicationEventMulticaster，
注册容器级监听器，
发布容器已刷新的事件，
ApplicationContext接口对bean对象的初始化采取一种积极初始化策略，这样做容器初始化过程虽然比较慢，但后续的每一次bean访问相对较快，因为可以从singletonCache缓存中直接获取，
6.
至此下面这行代码的执行过程已结束，
ApplicationContextapplicationContext=newClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
接下来看这行代码的执行过程，
Foofoo=(Foo)applicationContext.getBean("foo");
7.
getBean(String)的目标很明确，就是根据bean的名称得到一个bean对象，
对bean对象的不同角度的分类，
首先可以分为普通的非FactoryBean类型的bean对象和FactoryBean类型的bean对象，
其次可以分为singleton类型的bean对象和非singleton类型的bean对象，
但是这些分类是建立在一个已创建的bean对象基础之上。
8.下面来看创建一个bean对象的过程，
createBean();
首先容器对BeanDefintion进行整理，根据依赖、继承关系进行合并以得到最终的BeanDefintion，
然后进行bean对象的实例化、初始化、对需要销毁操作的bean对象进行注册。
在这一过程中涉及到一组回调接口的调用，包括实例化前后的处理逻辑，初始化前后的处理逻辑，初始化过程的回调逻辑，销毁操作执行逻辑，
主要的回调接口有
InitializingBean
DisposableBean
BeanPostProcessor
XXXXXXAware
配置风格的回调机制(init-method，destroy-method)
对bean对象的初始化工作依赖于BeanWrapper组件，BeanWrapper组件以反射的方式将BeanDefintion组件中保存的属性信息设置到bean对象中。
组件描述：
Resource组件与ResourceLoader组件一起工作，将字符串格式指示的资源解析为Resource对象。
事实上ResourceLoader是Resource的工厂类，
Java代码
publicinterfaceResourceLoader{
publicResourcegetResource(Stringlocation);
}
ResourceLoader的核心工作就是解析location，
location示例："classpath:applicationContext.xml"，"classpath*:applicationContext-*.xml"，"file:/some/resource/path/myTemplate.txt"，"http://myhost.com/resource/path/myTemplate.txt"
ResourceLoader根据所指示的前缀返回特定的Resource对象。
BeanDefintionReader组件，
Java代码
//将Resource中的内容通过BeanDefintionRegistry注册到BeanFactory中。
publicinterfaceBeanDefintionReader{
BeanDefinitionRegistrygetBeanFactory();
ResourceLoadergetResourceLoader();
intloadBeanDefinitions(Resource[]resources)throwsBeanDefinitionStoreException;
intloadBeanDefinitions(Stringlocation)throwsBeanDefinitionStoreException;
intloadBeanDefinitions(String[]locations)throwsBeanDefinitionStoreException;
/*
*这是一个基础方法，从Resource中加载BeanDefinition；
*这三个方法loadBeanDefintions(Resources[]),loadBeanDefintions(String[]),loadBeanDefintion(String)的实现
*依赖于此方法的实现；
*上面三个方法的实现在AbstractBeanDefinitionReader骨架类中完成，此方法的实现在XmlBeanDefintionReader中完成。
*/
intloadBeanDefinitions(Resourceresource)throwsBeanDefinitionStoreException;
}
Java代码
//XmlBeanDefinitionParser组件处理配置文件中默认命名空间的元素解析，
publicinterfaceXmlBeanDefinitionParser{
//对Document文档的解析，将解析出的内容封装到BeanDefintion中。
voidregisterBeanDefinitions(Documentdoc,ReaderContextreaderContext)throwsBeanDefinitionStoreException;
}
这三个组件(BeanDefintionParser组件，NamespaceHandler组件，NamespaceHandlerResolver组件)处理客户化的命名空间元素的解析，
此机制使用配置文件易于书写，具有可扩展性。
如spring提供的实现：<util:list>，<aop:config>，<tx:annotation-driven>，<context:annotation-config>，
第三方组件提供的实现：<jaxws:endpoint>，<amq:broker>等其它实现。
Java代码
//对客户化命名空间的bean元素进行解析操作。
publicinterfaceBeanDefintionParser{
//对Element的解析。
BeanDefinitionparse(Elementelement,ParserContextparserContext);
}
//根据元素命名空间得到此元素的BeanDefinitionParser处理程序；此类是BeanDefintionParser的工厂类。
publicinterfaceNamespaceHandler{
voidinit();
BeanDefinitionParserfindParserForElement(Elementelement);
BeanDefinitionDecoratorfindDecoratorForElement(Elementelement);
}
//解析META-INF/spring.handlers中的配置信息；此类是NamespaceHandler的工厂，
publicinterfaceNamespaceHandlerResolver{
//根据命名空间指示符得到指定的命名空间处理器。
NamespaceHandlerresolve(StringnamespaceUri);
}
BeanWrapper组件，
对javabean对象提供设置属性值、获取属性值操作，并能够将字符串类型值转换为正确的类型，这个工作依赖于PropertyEditor。
操作示例：
beanWrapper.setPropertyValue("name","foo");
beanWrapper.setPropertyValue("address.country","China");
beanWrapper.setPropertyValue("array[2]","arrayValue");
Java代码
//PropertyEditor注册器；提供注册、获取PropertyEditor操用。
publicinterfacePropertyEditorRegistry{
voidregisterCustomEditor(ClassrequiredType,PropertyEditorpropertyEditor);
voidregisterCustomEditor(ClassrequiredType,StringpropertyPath,PropertyEditorpropertyEditor);
PropertyEditorfindCustomEditor(ClassrequiredType,StringpropertyPath);
}
//bean对象的属性访问器。
publicinterfacePropertyAccessor{
publicbooleanisReadableProperty(Stringname);
publicbooleanisWritableProperty(Stringname);
publicClass<?>getPropertyType(Stringname);
publicObjectgetPropertyValue(Stringname);
publicvoidsetPropertyValues(PropertyValuespvs);
publicvoidsetPropertyValues(Map<String,Object>pvs);
publicvoidsetPropertyValue(PropertyValuepv);
publicvoidsetPropertyValue(Stringname,Objectvalue);
}
//对PropertyEditor增加管理功能。
publicinterfaceConfigurablePropertyAccessorextendsPropertyEditorRegistry,PropertyAccessor{
voidsetExtractOldValueForEditor(booleanextractOldValueForEditor);
booleanisExtractOldValueForEditor();
}
//对bean对象进行管理。
publicinterfaceBeanWrapperextendsConfigurablePropertyAccessor{
//设置所在包装的object
voidsetWrappedInstance(Objectobj);
//返回包装对象.
ObjectgetWrappedInstance();
//返回包装对象类型
ClassgetWrappedClass();
//返回包装对象属性描述..
PropertyDescriptor[]getPropertyDescriptors()throwsBeansException;
//根据属性名返回特定的属性描述对象.
PropertyDescriptorgetPropertyDescriptor(StringpropertyName)throwsBeansException;
}
Java代码
//IoC容器的核心接口，提供访问IoC容器的基本操作。
publicinterfaceBeanFactory{
//根据bean名称获取相应的bean对象.此方法在AbstractBeanFactory骨架类中实现，
publicObjectgetBean(Stringname)throwsBeansException;
}
//定义分层的BeanFactory容器结构。
publicinterfaceHierarchicalBeanFactoryextendsBeanFactory{
}
//对BeanFactory提供配置信息.
publicinterfaceConfigurableBeanFactoryextendsHierarchicalBeanFactory{
voidsetParentBeanFactory(BeanFactoryparentBeanFactory);
//注册客户化属性编辑器.
voidregisterCustomEditor(ClassrequiredType,PropertyEditorpropertyEditor);
//添加BeanPostProcessor.
voidaddBeanPostProcessor(BeanPostProcessorbeanPostProcessor);
//销毁所有singleton类型bean对象.
voiddestroySingletons();
}
//主要逻辑有创建一个bean对象实例的过程，根据不同的WireMode(byName、byType)完成不同的操作。
publicinterfaceAutowireCapableBeanFactoryextendsBeanFactory{
//创建一个bean对象.
ObjectcreateBean(ClassbeanClass,intautowireMode,booleandependencyCheck)throwsBeansException;
//配置一个bean对象.
ObjectconfigureBean(ObjectexistingBean,StringbeanName)throwsBeansException;
//初始化bean对象.
ObjectinitializeBean(ObjectexistingBean,StringbeanName)throwsBeansException;
ObjectapplyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(ObjectexistingBean,StringbeanName)throwsBeansException;
ObjectapplyBeanPostProcessorsAfterInitialization(ObjectexistingBean,StringbeanName)throwsBeansException;
}
/*
*提供对BeanDefintion对象的管理操作。
*对通过BeanDefintionRegistry注册器注册到BeanFactory中的BeanDefintion对象进行管理，但注意此接口
*并不依赖于BeanDefintion接口API；
*此接口在操作上与BeanDefintionRegistry接口有重叠部分，但此接口的职责重在管理操作，而BeanDefintionRegistry重在注册操作，并且
*BeanDefintionRegistry接口直接依赖于BeanDefintion接口API。
*/
publicinterfaceListableBeanFactory{
booleancontainsBeanDefinition(StringbeanName);
intgetBeanDefinitionCount();
String[]getBeanDefinitionNames();
String[]getBeanNamesForType(Classtype);
String[]getBeanNamesForType(Classtype,booleanincludePrototypes,booleanincludeFactoryBeans);
MapgetBeansOfType(Classtype)throwsBeansException;
MapgetBeansOfType(Classtype,booleanincludePrototypes,booleanincludeFactoryBeans)throwsBeansException;
}
//
publicinterfaceConfigurableListableBeanFactory
extendsListableBeanFactory,AutowireCapableBeanFactory,ConfigurableBeanFactory,SingletonBeanRegistry{
voidignoreDependencyType(Classtype);
voidignoreDependencyInterface(Classifc);
BeanDefinitiongetBeanDefinition(StringbeanName)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
//在容器启动过程中实例化singleton类型bean对象。
voidpreInstantiateSingletons()throwsBeansException;
}
//注册BeanDefintion对象，并进行管理操作。
publicinterfaceBeanDefinitionRegistry{
intgetBeanDefinitionCount();
String[]getBeanDefinitionNames();
booleancontainsBeanDefinition(StringbeanName);
BeanDefinitiongetBeanDefinition(StringbeanName)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
voidregisterBeanDefinition(StringbeanName,BeanDefinitionbeanDefinition)throwsBeansException;
String[]getAliases(StringbeanName)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
voidregisterAlias(StringbeanName,Stringalias)throwsBeansException;
}
/*
*注册singleton类型对象，并进行管理操作；BeanDefinitionRegistry接口将BeanDefinition注册到BeanFactory中，此接口将singleton类型
*对象注册到BeanFactory中。
*/
publicinterfaceSingletonBeanRegistry{
}
ApplicationEventPublisher接口是容器事件发布接口,
ApplicationEventPublisher接口的功能是委托给ApplicationEventMulticaster组件实现的，
ApplicationEventMulticaster组件提供对监听器的完整操作，包括新增监听器、移除单个或全部监听器、通知监听器。
Java代码
//容器事件发布器。
publicinterfaceApplicationEventPublisher{
voidpublishEvent(ApplicationEventevent);
}
//一个完整的事件模型实现。
publicinterfaceApplicationEventMulticaster{
voidaddApplicationListener(ApplicationListenerlistener);
voidremoveApplicationListener(ApplicationListenerlistener);
voidremoveAllListeners();
/*
*事件发布方法，通知所有监听器；
*ApplicationEventPublisher.publishEvent(ApplicationEvent)方法的实现委托给此方法完成。
*/
voidmulticastEvent(ApplicationEventevent);
}
//监听器.
publicinterfaceApplicationListenerextendsjava.util.EventListener{
}
//事件对象.
publicclassextendsApplicationEventextendsjava.util.EventObject{
}
MessageSource组件
MessageSourceResolvable组件
这是一个接口复用与组合复用协同工作的好例子，ApplicationContext接口继承了MessageSource接口，对外提供信息源处理操作，但内部实现委托给MessageSource组件完成。
Java代码
//SpringIoC容器的顶级接口.
publicinterfaceApplicationContextextendsListableBeanFactory,HierarchicalBeanFactory,
MessageSource,ApplicationEventPublisher,ResourcePatternResolver{
ApplicationContextgetParent();
AutowireCapableBeanFactorygetAutowireCapableBeanFactory()throwsIllegalStateException;
StringgetDisplayName();
longgetStartupDate();
}
//对容器对象进行配置化、初始化工作.
publicinterfaceConfigurableApplicationContextextendsApplicationContext,Lifecycle{
voidsetParent(ApplicationContextparent);
voidaddBeanFactoryPostProcessor(BeanFactoryPostProcessorbeanFactoryPostProcessor);
//此方法是核心方法，内部生成一个BeanFactory对象，并完成对BeanFactory对象的初始化和容器的初始化工作。
voidrefresh()throwsBeansException,IllegalStateException;
ConfigurableListableBeanFactorygetBeanFactory()throwsIllegalStateException;
voidclose();
}
//生命周期管理接口.
publicinterfaceLifecycle{
voidstart();
voidstop();
booleanisRunning();
}
WebApplicationContext
ConfigurableWebApplicationContext
AbstractRefreshWebApplicationContext
XmlWebApplicationContext
Java代码
//提供SpringIoC容器对Web环境ServletAPI的集成。
publicinterfaceWebApplicationContextextendsApplicationContext{
ServletContextgetServletContext();
}
//提供WebApplicationContext的配置工作。
publicinterfaceConfigurableWebApplicationContextextendsWebApplicationContext,ConfigurableApplicationContext{
voidsetServletContext(ServletContextservletContext);
voidsetServletConfig(ServletConfigservletConfig);
voidsetNamespace(Stringnamespace);
voidsetConfigLocations(String[]configLocations);
}
Java代码
//ContextLoader组件从ServletContext初始化配置参数中获取Spring的配置文件路径信息，并进行IoC容器的实例化、初始化、销毁操作。
publicclassContextLoader{
publicWebApplicationContextinitWebApplicationContext(ServletContextservletContext){
//code.
}
publicvoidcloseWebApplicationContext(ServletContextservletContext){
//code.
}
}
ContextLoaderListener和ContextLoaderServlet提供两种方式将IoC容器集成到ServletContext缓存中。
从面向对象基本设计原则角度来看SpringIoC容器的设计：
最基本的两条设计原则--编程到接口、首选组合复用：
编程到接口，
在SpringIoC容器实现中，interface关键字随处可见，但是有一点需要注意的就是：并不是使用了interface关键字，就能保证编程到接口，
但一般来说对编程到接口原则的遵守，inteface关键字的使用是必须的。编程到接口所描述的实质是要将组件的外部接口和内部实现分离
开来，这将带来一系列的好处：可扩展性，可重用性，可维护性，依赖性，内聚性，耦合性，清晰性，简洁性，可读性，可修改性，
抽象性，封装性，模块化，层次化，测试性，其它特性。
首选组合复用，
面向对象的复用方式主要分两种--组合复用、继承复用，继承复用可以细分为两种--接口复用、具体复用，
这条原则关注的组合复用与具体复用之间的区别，
事实上这条原则针对复用方式的选择上意义并不大，因为这三种复用方式所处理的是不同的复用问题，一旦能够从has-a、is-like-a、is-a的角度
区分开，问题就不大了。
这条原则真正有意义的在于它的教训意义，可以借此了解这条原则形成的原因，全面了解复用的方式，了解每一种复用方式的特点，了解不同
复用方式之间的差别。
SpringIoC容器的设计很好的体现了这两条原则，如ApplicationContext接口
Java代码
publicinterfaceApplicationContextextendsListableBeanFactory,HierarchicalBeanFactory,
ssageSource,ApplicationEventPublisher,ResourcePatternResolver{
}
这是一个基于接口的设计，并且是一个接口复用，
ApplicationContext接口继承了ListableBeanFactory,HierarchicalBeanFactory,MessageSource,ApplicationEventPublisher,ResourcePatternResolver
接口，那么就意味着ApplicationContext可以提供这些接口中定义的所有功能，但是这些功能的实际实现并不是由ApplicationContext的实现类
提供的，而是以组合复用的方式委托给了各个接口的实际实现类来完成；
具体复用在接口的实现过程中所使用，以便将接口的设计层次与接口的实现层次分离开来，如：
Java代码
publicabstractclassAbstractAutowireCapableBeanFactoryextendsAbstractBeanFactoryimplementsAutowireCapableBeanFactory{
}
更为全面的设计原则描述：
单一职责、开闭原则、里氏代换原则、依赖倒转原则、接口隔离原则、组合复用原则、迪米特法则；
共同重用原则、共同封闭原则，无环依赖原则、稳定依赖原则、稳定抽象原则，
总结：
要全面理解IOC容器，回答下述问题是必须的。
1。IOC容器是什么，
2。IOC容器提供什么样的功能，
3。IOC容器的特征是什么，
4。IOC容器设计的理论依据是什么，
5。IOC容器的设计需要注意的问题是什么，
6。如何实现一个IOC容器，
7。不同容器、不同IOC容器之间的比较，[/size]