Spring 4.x 阅读笔记(二)

第四章 IOC

Inverse Of Control：某一接口具体实现类的选择控制权从调用类中移除，转交给第三方，即Spring容器(利用Bean配置来控制) 这其实是一种设计模式。

Dependency Injection：觉得控制反转不太好理解，Martin Fowler提出了DI，调用类对某一接口实现类的依赖关系由第三方注入，以减少了直接依赖的耦合。

从注入方法来看，IOC主要可以划分为以下三种类型，其中Spring支持的是前面两种:

构造函数注入
属性注入
接口注入

Spring就是这样一个第三方容器，它通过配置文件或注解来描述类与类之间的依赖关系，自动完成类的初始化和依赖注入工作。之所以能够通过配置来完成类的初始化和依赖注入工作，Spring依赖的核心技术是反射，其中值得我们深入学习的就是类加载器的工作机制了，

类加载器：基于类的字节码文件构造出类在JVM内部表示对象的组件

类的装载工作就是由ClassLoader及其子类负责，在运行时查找和装入Class字节码文件。JVM在运行时会产生3个ClassLoader：根装载器、扩展类装载器(ExtClassLoader)和应用类装载器(AppClassLoader)。其中，只有根装载器不是ClassLoader的子类，它是c++写的，在Java中无法访问到，根装载器负责装载JRE的核心类库；ExtClassLoader负责装载JRE扩展目录ext中的jar类包；AppClassLoader负责装载classpath路径下的类包。它们存在父子层级关系，并且默认情况下使用AppClassLoader装载应用程序的类。

JVM装载类时使用全盘负责委托机制。全盘负责指的是当一个ClassLoader装载一个类时，除非显示的使用另一个ClassLoader，该类所依赖以及引用的类也是由这个ClassLoader装载；委托机制指的是先委托父装载器寻找目标类，只有找不到的情况下才从自己的类路径中寻找并装载目标类。此处引发一道面试题:

你能不能自己写一个String类来替换JDK提供的String类？

除了JVM默认的3个ClassLoader以外，我们还可以编写自己的第三方类加载器。类文件被装载并解析后，在JVM内将拥有一个对应的 Class类描述对象，该类的实例都拥有指向这个类描述对象的引用，而类描述对象又拥有指向关联ClassLoader的引用。

资源访问接口

Spring设计了一个Resource接口，这个接口拥有多种不同资源类型的实现类，并且，这些类可以在脱离Spring框架的情况下使用，比通过JDK访问资源的API更加强大和好用，如下：

WritableResource接口：可写资源接口，有两个实现类 FileSystemResource和PathResource
ByteArrayResource：二进制数组表示的资源，ByteArray可以在代码中获取
ClassPathResource：类路径下的资源，资源以相对于类路径的方式表示
FileSystemResource：文件系统资源
InputStreamResource：以输入流方式表示的资源
ServletContextResource：为访问web容器上下文中的资源而设计的类，负责以相对于web应用根目录的路径加载资源
UrlResource：URL封装了java.net.URL
PathResource：Spring4.0提供的读取资源文件的新类，这个更加全面和强大，整合了URL、File等

BeanFactory和ApplicationContext

这是Spring框架最核心的两个接口，我们知道，Spring通过配置文件描述Bean 以及Bean之间的依赖关系，利用反射实例化Bean 并建立Bean 之间的依赖关系。IOC容器还提供了了Bean实例缓存、生命周期管理(常见面试题)、资源装载、Bean实例代理等高级服务。

BeanFactory使得管理不同类型的Java对象成为可能，一般称其为IOC容器；它是Spring框架的基础设施，面向Spring本身。
ApplicationContext(应用上下文)建立在BeanFactory上，提供更多面向使用Spring框架的开发者的功能；几乎所有的应用场合都可以直接使用ApplicationContext而非底层的BeanFactory。

BeanFactory

BeanFactory是类的通用工厂，它可以创建并管理各种类的对象，并称这些Java 对象为Bean。Spring为BeanFactory提供了多种实现，最常用的是XmlBeanFactory，但是在Spring3.2中被废弃，建议使用XmlBeanDefinitionReader、DefaultListableBeanFactory 替代，可以看源码中这些类的继承体系。BeanFactory接口最主要的方法就是getBean(String beanName)，该方法从容器中返回特定名称的Bean。 BeanFactory的功能通过其他接口不断扩展，如下：

ListableBeanFactory： 该接口定义了访问容器中Bean基本信息的若干方法，如查看Bean的个数、获取某一类型Bean的配置名、查看容器中是否包含某一Bean等
HierarchicalBeanFactory： 父子级联IOC容器的接口，子容器可以通过该接口的方法访问父容器
ConfigurableBeanFactory： 这个接口很重要，增强了IOC容器的可定制性。定义了比如设置类装载器、属性编辑器等方法
AutowireCapableBeanFactory： 定义了将容器中的Bean按某种规则(比如按名字、按类型匹配等)进行自动装配的方法
SingletonBeanRegistry： 定义了允许在运行期间向容器注册单实例Bean 的方法
BeanDefinitionRegistry： Spring配置文件中的每一个节点元素在Spring容器中都通过了一个 BeanDefinition对象表示，它描述了Bean的配置信息。该接口提供了向容器手工注册BeanDefinition对象的方法

初始化BeanFactory，下面使用Spring配置文件为Car类提供配置信息，然后通过BeanFactory装载配置文件，启动Spring IOC容器，beans.xml配置文件信息如下

<bean id="car" class="com.smart.Car"
         p:brand="红旗CA72"
         p:maxSpeed="200"/>

下面通过XmlBeanDefinitionReader、DefaultListableBeanFactory实现类来启动Spring IOC容器，代码如下

@Test
public void getBean() throws IOException {

    ResourcePatternResolver resolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();
    Resource resource = resolver.getResource("classpath:com/smart/beanfactory/beans.xml");
    System.out.println(resource.getURL());

    DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
    XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
    reader.loadBeanDefinitions(resource);

    Car car = factory.getBean("car", Car.class);
    car.introduce();
}

XmlBeanDefinitionReader通过Resource装载Spring配置信息并启动IOC容器，然后就可以通过getBean方法获取Bean了。此处值得注意的是：通过BeanFactory启动IOC容器时，并不会初始化配置文件中定义的Bean，初始化动作发生在第一次调用的时候。对于单实例(Singleton)的 Bean来说，BeanFactory会缓存Bean实例，在后续使用getBean来获取时，直接从IOC容器的缓存中获取Bean实例。这个缓存器是在 DefaultSingletonBeanRegistry类中提供的。

ApplicationContext

ApplicationContext由BeanFactory派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。ApplicationContext的实现类主要是ClassPathXmlApplicationContext 和FileSystemXmlApplicationContext，前者默认从类路径下加载配置文件，后者默认从文件系统中加载配置文件。

ApplicationContext继承了HierarchicalBeanFactory和ListableBeanFactory(这两个接口又是继承自BeanFactory)，在此基础上，还通过其他的接口扩展了BeanFactory的功能。如下：

ApplicationEventPublisher： 让容器拥有发布应用上下文事件的功能，包括容器启动事件、关闭事件等。实现了ApplicationListener 事件监听接口的Bean可以接受到容器事件，并对事件进行响应处理。
Lifecycle： 该接口提供了start()和stop()两个方法，主要用于控制异步处理过程。该接口同时被ApplicationContext实现及具体的Bean实现，ApplicationContext会将start/stop信息传递给容器中所有实现了该接口的Bean，以达到管理和控制JMX、任务调度等目的。
ConfigurableApplicationContext： 扩展了ApplicationContext，新增了两个主要的方法，refresh()和close(), 让ApplicationContext具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。

获取ApplicationContext的代码相比BeanFactory要简单许多，之前是通过XML配置文件的方式；Spring也支持基于类注解的配置方式，一个标注了@Configuration注解的POJO即可提供Spring所需的Bean配置信息。这也是SpringBoot常用的方式

@Configuration
public class Beans {

	@Bean(name = "car")
	public Car buildCar() {
        Car car = new Car();
        car.setBrand("红旗CA72");
        car.setMaxSpeed(200);
        return car;
	}
}

和基于XML文件的配置方式相比，类注解配置方式更容易让开发者控制Bean的初始化过程，且更加灵活。Spring为基于类注解的配置提供了专门的ApplicationContext实现类： AnnotationConfigApplicationContext，下面是一个使用AnnotationConfigApplicationContext来启动Spring容器的实例

@Test
public void getBean() {

    ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(Beans.class);
    Car car = ctx.getBean("car", Car.class);
    car.introduce();
}

具体可以参考这篇文章使用JavaConfig形式配置Spring框架前面说到ApplicationContext的实现类之一ClassPathXmlApplicationContext，如果我们不是用基于类注解的方式来获取Bean，我们仍然可以使用XML配置文件的方式来获取，代码如下

@Test
public void getBean() {

    ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("com/smart/beanfactory/beans.xml");
    Car car = ctx.getBean("car", Car.class);
    car.introduce();
}

上面的代码相对于BeanFactory的就要简单许多了，无须手动去处理资源类。在获取ApplicationContext实例后，就可以像BeanFactory一样通过getBean()方法来获取Bean了。它们的区别在于：

BeanFactory在初始化容器时，并未实例化Bean，直到第一次访问某个Bean时才实例化目标Bean
ApplicationContext在初始化应用上下文时就实例化所有单实例的Bean，因此初始化时间更长一点

WebApplicationContext

WebApplicationContext是专门为web应用准备的，它允许从相对于web根目录的路径中装载配置文件并完成初始化工作。可以从WebApplicationContext中获取ServletContext对象引用，整个web应用上下文对象将作为属性放置到ServletContext中，以便web应用环境可以访问 Spring上下文。

在非web应用环境下，Bean只有singleton和prototype两种作用域，但是在web应用中，WebApplicationContext为Bean添加了三个新的作用域：request、session和global session。 WebApplicationContext扩展了ApplicationContext，它定义了一个常量ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE，在上下文启动的时候，WebApplicationContext实例就以此为键放置在 ServletContext的属性列表中，可以通过下面的代码从web容器中获取WebApplicationContext：

WebApplicationContext wc = (WebApplicationContext) servletcontext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE)

ConfigurableWebApplicationContext扩展了WebApplicationContext，它允许通过配置的方式实例化WebApplicationContext，同时定义了两个重要的方法：

setServletContext(ServletContext sc)：为Spring设置web应用上下文，以便二者互相获取
setConfigLocations(String[] configLocations)：设置Spring配置文件地址

WebApplicationContext的初始化方式和BeanFactory、ApplicationContext有所区别，因为WebApplicationContext需要ServletContext实例，也就是，需要一个web容器(例如Tomcat)的前提下才能完成启动工作。可以在web.xml中配置自启动的Servlet或自定义web容器监听器(ServletContextListener)，二选一即可。自启动的Servlet实例如下：一般在InitServlet中做一些初始化工作，如初始化数据库连接等

attention:所有版本的web容器都支持定义自启动的servlet，但是只有servlet2.3及以上版本的web容器才支持web容器监听器。

<servlet>
	<servlet-name>initServlet</servlet-name>
	<servlet-class>com.monkback.servlet.InitServlet</servlet-class>
	<load-on-startup>3</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
	<servlet-name>initServlet</servlet-name>
	<url-pattern>*.*</url-pattern>
</servlet-mapping>

Spring分别提供了用于启动WebApplicationContext（Spring容器）的Servlet和web容器监听器：二者内部都实现了启动WebApplicationContext实例的逻辑，可以自由选择之一并在web.xml中配置即可，我们一般使用的都是contextLoaderListener（因为都用高本版web容器了），并配置好初始化Spring容器的配置文件路径

org.springframework.web.context.ContextLoaderListener

      <!-- 指定配置文件-->
      <context-param>
          <param-name>contextConfigLocation</param-name>
          <param-value>
              /WEB-INF/smart-dao.xml,/WEB-INF/smart-service.xml
          </param-value>
      </context-param>
    
      <!-- ContextLoaderListener监听器将根据上面配置使用contextConfigLocation
           指定的配置类启动Spring容器-->
      <listener>
          <listener-class>
              org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
          </listener-class>
      </listener>

org.springframework.web.context.ContextLoaderServlet

      <!-- 指定配置文件-->
      <context-param>
          <param-name>contextConfigLocation</param-name>
          <param-value>
              /WEB-INF/smart-dao.xml,/WEB-INF/smart-service.xml
          </param-value>
      </context-param>
    
      <!-- 声明自启动的servlet-->
      <servlet>
          <servlet-name>springContextLoaderServlet</servlet-name>
          <servlet-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderServlet</servlet-class>
          <!-- 启动顺序-->
          <load-on-startup>1</load-on-startup>
      </servlet>

上面的两种方式默认都还是使用XML配置文件的方式来加载。如果要基于Java注解类的方式，则需要在context-param中指定contextClass上下文参数，就会使用参数指定的WebApplicationContext 的实现类AnnotationConfigWebApplicationContext来初始化容器。contextConfigLocation参数默认指定的是XmlWebApplicationContext来启动容器。

BeanFactory中Bean的生命周期

Bean的生命周期从Spring容器实例化Bean开始，到销毁为止。其中经历了几个关键点，每个关键点都涉及到特定的方法调用，这些方法大致可以划分为以下4类：

一、Bean自身的方法：如调用Bean构造函数实例化Bean、调用setter设置Bean的属性值以及通过的init-method和destroy-method所指定的方法

二、Bean级生命周期接口方法：如BeanNameAware、BeanFactoryAware、InitializingBean、DisposableBean，这些接口由Bean类直接实现。每一个接口都有自己的一个方法(需要被Bean类实现)。

三、容器级生命周期接口方法：InstantiationAwareBeanPostProcessor、BeanPostProcessor这两个接口，一般它们的实现类被称为"后处理器"。Bean本身一般不实现这两个接口，它们独立于Bean，实现类以容器附加装置的形式注册到Spring容器中，并通过接口反射为Spring容器扫描识别( <context:component-scan base-package=“xxx”> )。当Spring容器创建任何Bean时，这些后处理器都会发生作用，所以这些后处理器的影响是全局性的。当然，我们也可以合理的编写后处理器，让其仅对感兴趣的Bean进行加工处理(而不是所有Bean)。

四、工厂后处理器接口方法：包括AspectJWeavingEnabler、CustomAutowireConfigurer、ConfigurationClassPostProcessor等接口。工厂后处理器也是容器级的，在应用上下文装配配置文件后立即调用。

此处应该配合书中关于Car类实例，来配合代码一起阅读，可以更好理解Bean的生命周期，此处我并没有完全理解，等待补充。可以配合该文章 Bean的生命周期详解

ApplicationContext中Bean的生命周期

Bean在应用上下文中的生命周期和在BeanFactory中的类似。不同在于，如果Bean实现了ApplicationContextAware接口，则会增加一个接口调用方法setApplicationContext()的步骤。ApplicationContext 和BeanFactory的还有一个不同之处在于，前者会利用反射机制自动识别出配置文件中定义的BeanPostProcessor、InstantiationAwareBeanPostProcessor和BeanFactoryPostProcessor，并自动将它们注册到应用上下文中；而后者需要手动在代码中使用addBeanPostProcessor()方法进行注册。所以我们在应用开发中普遍使用ApplicationContext。在ApplicationContext中，只需在配置文件中通过bean定义工厂后处理器和Bean后处理器，它们就会按照预期方式执行。

ApplicationContext在启动的时候，将首先为配置文件中的每个<bean>生成一个BeanDefinition对象，BeanDefinition是<bean>在Spring容器中的内部表示。当配置文件中的所有<bean>都被解析成BeanDefinition时，ApplicationContext将调用工厂后处理器的方法，因此，我们有机会在代码里调整Bean的配置信息。关于 Spring后处理器，可以阅读本文Spring的后处理器-BeanPostProcessor跟BeanFactoryPostProcessors