我们知道spring框架有一个设计思想叫容器管理与控制反转,容器管理就是由框架帮忙管理的一些对象,可以是全局单例的也可以不是,框架在启动时会加载业务中设置的需要注入到容器中的对象和很多默认自带的对象(如DispatchServlet和数据库连接这些)方便了开发者在开发过程中的使用。
控制反转是伴随着容器管理的需要产生的一种设计思想。
如上图所示,在不使用容器的情况下,我们创建一个对象时,需要判断这个对象的依赖,并将其依赖对象再创建完成后作为属性注入。这种控制是由我们程序员控制的。引入了容器管理之后,这些属性依赖的事情交给容器去做,当我们使用的时候直接从容器中获取想要的对象即可。对象的生命周期创建过程交给了容器去管理完成就是控制反转(IOC)。
在开发中我们知道可以用一些注解来讲标注的类交给容器去管理。所以我们先介绍一下注解。
Java语言提供了几个元注解,来进行注解的开发:
- @Targe:注解所修饰的对象范围。
- @Inherited:标记这个注解是继承于哪个注解类
- @Documented:表示这个注解应该被JavaDoc工具记录(即该注解包含在用户文档中)。
- @Retention:用来声明注解的保留策略。
- @Repeatable:JDK 8 新增,允许一个注解在同一声明类型(类、属性或方法)上多次使用。
我们看下我们常见的@Override注解的内容:
/**
* 注解的使用解释
*
* @author Peter von der Ahé
* @author Joshua Bloch
* @jls 9.6.1.4 @Override
* @since 1.5
*/
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}
使用的元注解表示@Override注解使用在方法上面,源码级注解
注解:
@Target(value = ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Name {
String value() default "";
}
使用注解:
@Name(value = "圓形")
public class Circle {
private int r;
public Circle(int r) {
this.r = r;
}
public double getSquare() {
double ans = 0;
ans = Math.PI * r * r;
return ans;
}
}
处理注解:
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
Circle circle = new Circle(2);
if (circle.getClass().isAnnotationPresent(Name.class)) {
Annotation[] annotations = circle.getClass().getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
if (annotation instanceof Name) {
System.out.println(((Name) annotation).value());
}
}
}
}
}
上面是一个简单的注解例子,可以看到注解的处理主要是通过反射进行。具体的注解信息可以参考 这里
有了注解的知识后,我们回忆一下springBoot开发中的常用的注解如:@RestController、@Controller、@Service、@Configuration、@Component,被这些注解标记的类都会交由SpringBoot框架中的容器进行管理,其实其中起作用的主要是@Component,点击其他的注解就会发现其也被@Component标记。
将一个类交给容器管理除了使用注解外还有其他的一些方式,如使用@Bean注解或者xml中配置的Bean标签等。
- springBoot使用版本:2.3.0.RELEASE
- spring使用版本:5.2.6.RELEASE
容器启动与Bean管理
SpringBoot项目是从被标记了@SpringBootApplication注解的类开始,让我们一步一步点击去看,Spring启动的时候,容器都做了哪些操作。
图中的矩形框是主要执行方法的流转,圆矩形框表示内部的一些较为隐藏操作。
在跟着图中的方法流转之前有一些先验知识需要了解,Spring的容器在管理bean的时候,会先生成bean的详细信息,也就是beanBefinition,所以可以看到上图中的操作都是在找到所有需要容器对其进行管理的bean,并生成beanDefinition放入到beanFactory中以待后面的创建。这样关键点就清晰了,一个是如何找到需要放入容器中管理的类,第二个就是找到类后生成BeanDefinition然后对其进行创建放入到容器中管理
上图中的几个关键类的具体作用如下:
- AnnotatedBeanDefinitionReader:从类对象中获取基本注解信息,创建BeanDefinition对象。并将BeanDefinition对象注册到BeanDefinitionRegistry(BeanFactory的父类)对象中。可以处理这些注解@Conditional,@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description。类似功能的还有下面几个
- ConfigurationClassBeanDefinitionReader来处理@Bean
- XmlBeanDefinitionReader处理<bean />标签
- ClassPathBeanDefinitionScanner:扫描指定包名下(如@ComponentScan)的所有类,判断是否需要放入到容器中,并将需要放到容器中的类生成BeanDefinition注入到容器中。
- 应用:Mybatis的ClassPathMapperScanner继承了ClassPathBeanDefinitionScanner,@MapperScan使用它来注册bean
注入到容器中之前,Spring框架会根据所有需要注入的类生成一个BeanDefinition(不论是注解方式注入还是xml方式)将其放入一个Map中管理。生成BeanDefinition后会调用doGetBean()方法区生成实例(如果使用了懒加载的话会在真正使用的时候去创建)。
BeanDefinition的生成方式主要有:AnnotatedBeanDefinitionReader、ConfigurationClassBeanDefinitionReader、XmlBeanDefinitionReader。同时Spring提供了很多的接口式编程,来允许插件模块开发者来扩展。但是这些reader只是帮助我们去找到类的工具,还需要明确调用这些reader的时机。
这里有一个关键接口是BeanFactoryPostProcessor,这个接口允许我们对BeanDefinition进行自定义的一些处理。它的一个子接口是BeanDefinitionRegistryPostProcessor(意义和职能相比父接口更加明确),可以在图中的节点中看到,invokeBeanFactoryPostProcessors()方法中会去调用invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors,图中的ConfigurationClassPostProcessor就是其一个实现,用来扫描项目中的所有类来找到需要容器管理的类并生成BeanDefinition。
以Mybatis为例,@MapperScan这个注解会通过@Import({MapperScannerRegistrar.class})方式注入MapperScannerRegistrar,这个类又会注入MapperScannerConfigurer类(实现了BeanDefinitionRegistryPostProcessor),MapperScannerConfigurer这个类在调用时,会使用自己实现的ClassPathMapperScanner来扫描所有类筛选出需要Mybatis处理的类。
由于我表达能力较差,这里使用一下网上的架构图。这个也就是bean的生命周期流程(其实我很困惑为什么叫bean的生命周期,bean的创建与销毁流程不是更贴切麽)
bean的创建入口在context.finishBeanFactoryInitialization ---->factory.preInstantiateSingletons()---->factory.doGetBean()这里就不贴具体的代码了,感兴趣的可以去debug一下。
SpringBoot提供了很多便于开发者扩展的接口,其中比较关键的就是BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor,前者允许我们在对BeanDefinitionMap中bean定义的属性进行修改和填充,后者允许我们进行一些AOP操作或者对象创建完后的一些功能增强与替换
下面是一些典型的应用:
-
BeanFactoryPostProcessor(除了BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口的实现)
- PropertyPlaceholderConfigurer:xml文件中的${XX}配置项的替换
-
BeanPostProcessor:
- AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:处理@AutoWired和@Value注解
- ApplicationContextAwareProcessor:允许拿到框架的applicationContext
- CommonAnnotationBeanPostProcessor:处理@PostConstruct 和@PreDestroy注解。
- AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator: 处理AOP生成代理
- InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator: 事务处理,生成代理
上图是Bean创建的一个过程,实例化是通过反射调用Constructor,设置属性是处理@AutoWired注解的属性依赖注入,如果发生循环依赖并进行处理解决。属性创建完成后可以执行相应的初始化方法,相信大家都用过@PostConstruct注解。此外还可以通过实现InitializingBean接口来实现对象创建完成后的一些操作,如果是通过xml方式注入的还可以使用init-method方式。这三种方式的优先级顺序也是
@PostConstruct-> InitializingBean接口 -> xml中的init-method方式
这里我们回顾之前的spring boot中controller的URL存储匹配方式文章,controller中的url和处理方法是怎么操作的。RequestMappingHandlerMapping这个类实现了InitializingBean接口,bean在创建的时候会执行afterPropertiesSet()方法进行初始化操作
RequestMappingHandlerMapping.afterPropertiesSet() ->
AbstractHandlerMethodMapping.afterPropertiesSet() ->AbstractHandlerMethodMapping.initHandlerMethods() 这个方法会扫描容器中所有的类判断其是否被@Controller或者@RequestMapping标记,有的化则进行处理生成对应的url和handleMethod处理映射。
RequestMappingHandlerMapping类
protected boolean isHandler(Class<?> beanType) {
return AnnotatedElementUtils.hasAnnotation(beanType, Controller.class) || AnnotatedElementUtils.hasAnnotation(beanType, RequestMapping.class);
}
顺便看下SpringBoot中RequestMappingHandlerMapping的注入
使用版本:Springboot版本:2.4.3
spring-boot-autoconfigure包下的spring.factories中有WebMvcAutoConfiguration
WebMvcAutoConfiguration的内部类EnableWebMvcConfiguration#requestMappingHandlerMapping()
@Bean
@Primary
public RequestMappingHandlerMapping requestMappingHandlerMapping(
@Qualifier("mvcContentNegotiationManager") ContentNegotiationManager contentNegotiationManager,
@Qualifier("mvcConversionService") FormattingConversionService conversionService,
@Qualifier("mvcResourceUrlProvider") ResourceUrlProvider resourceUrlProvider) {
return super.requestMappingHandlerMapping(contentNegotiationManager, conversionService, resourceUrlProvider);
}
AOP的处理与之类似,也是在创建处理类的时候扫描所有容器中的所有bean,以用来创建具体bean时判断是否需要对其进行增强创建代理。
下一篇将详细介绍下bean创建过程中的循环依赖与Spring提供的解决办法
参考:
https://blog.csdn.net/sumengnan/article/details/113634063
https://blog.csdn.net/ystyaoshengting/article/details/122950085