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IoC 之装载 BeanDefinitions 总结

最近时间重新对spring源码进行了解析，以便后续自己能够更好的阅读spring源码，想要一起深入探讨请加我QQ:1051980588

1 ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
2 DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
3 XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
4 reader.loadBeanDefinitions(resource);

对spring源码解析上面是最基本的几行代码，接下来我会对这基本代码深入探索，当然有些代码解释是基于其他博客借鉴过来的，如有相同希望见谅

ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml"); ：根据 Xml 配置文件创建 Resource 资源对象。ClassPathResource 是 Resource 接口的子类， bean.xml 文件中的内容是我们定义的 Bean 信息。
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory(); ：创建一个 BeanFactory 。DefaultListableBeanFactory 是 BeanFactory 的一个子类，BeanFactory 作为一个接口，其实它本身是不具有独立使用的功能的，而 DefaultListableBeanFactory 则是真正可以独立使用的 IoC 容器，它是整个 Spring IoC 的始祖，在后续会有专门的文章来分析它。
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory); ：创建 XmlBeanDefinitionReader 读取器，用于载入 BeanDefinition 。
reader.loadBeanDefinitions(resource); ：开始 BeanDefinition 的载入和注册进程，完成后的 BeanDefinition 放置在 IoC 容器中。

1. Resource 定位

Spring 为了解决资源定位的问题，提供了两个接口：Resource、ResourceLoader，其中：

Resource 接口是 Spring 统一资源的抽象接口
ResourceLoader 则是 Spring 资源加载的统一抽象。

Resource 资源的定位需要 Resource 和 ResourceLoader 两个接口互相配合，在上面那段代码中 new ClassPathResource("bean.xml") 为我们定义了资源，那么 ResourceLoader 则是在什么时候初始化的呢？看 XmlBeanDefinitionReader 构造方法：

1 // XmlBeanDefinitionReader.java
2 public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
3     super(registry);
4 }

我们可以看见直接调用父类 AbstractBeanDefinitionReader 构造方法，代码如下：

 1 // AbstractBeanDefinitionReader.java
 2 
 3 protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
 4     Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
 5     this.registry = registry;
 6     // Determine ResourceLoader to use.
 7     if (this.registry instanceof ResourceLoader) {
 8         this.resourceLoader = (ResourceLoader) this.registry;
 9     }    else {
10         this.resourceLoader = new PathMatchingResourcePatternResolver();
11     }
12 
13     // Inherit Environment if possible
14     if (this.registry instanceof EnvironmentCapable) {
15         this.environment = ((EnvironmentCapable) this.registry).getEnvironment();
16     } else {
17         this.environment = new StandardEnvironment();
18     }
19 }
核心在于设置 resourceLoader 这段，如果设置了 ResourceLoader 则用设置的，否则使用 PathMatchingResourcePatternResolver ，该类是一个集大成者的 ResourceLoader。
2. BeanDefinition 的载入和解析
reader.loadBeanDefinitions(resource); 代码段，开启 BeanDefinition 的解析过程。如下：

1 // XmlBeanDefinitionReader.java
2 @Override
3 public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
4     return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
5 }

 
在这个方法会将资源 resource 包装成一个 EncodedResource 实例对象，然后调用 #loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) 方法。而将 Resource 封装成 EncodedResource 主要是为了对 Resource 进行编码，保证内容读取的正确性。代码如下：

 1 // XmlBeanDefinitionReader.java
 2 
 3 public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
 4     // ... 省略一些代码
 5     try {
 6         // 将资源文件转为 InputStream 的 IO 流
 7         InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
 8         try {
 9             // 从 InputStream 中得到 XML 的解析源
10             InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
11             if (encodedResource.getEncoding() != null) {
12                 inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
13             }
14             // ... 具体的读取过程
15             return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
16         }
17         finally {
18             inputStream.close();
19         }
20     }
21     // 省略一些代码
22 }

 
从 encodedResource 源中获取 xml 的解析源，然后调用 #doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource) 方法，执行具体的解析过程。

// XmlBeanDefinitionReader.java

protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
            throws BeanDefinitionStoreException {
    try {
        // 获取 XML Document 实例
        Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
        // 根据 Document 实例，注册 Bean 信息
        int count = registerBeanDefinitions(doc, resource);
        return count;
    }
    // ... 省略一堆配置
}

2.1 转换为 Document 对象
调用在上面方法中 #doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) 方法，会将 Bean 定义的资源转换为 Document 对象。代码如下：

// XmlBeanDefinitionReader.java

protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
    return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
            getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
}

该方法接受五个参数：

inputSource ：加载 Document 的 Resource 源。
entityResolver ：解析文件的解析器。
errorHandler ：处理加载 Document 对象的过程的错误。
validationMode ：验证模式。
namespaceAware ：命名空间支持。如果要提供对 XML 名称空间的支持，则为 true 


#loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver, ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) 方法，在类 DefaultDocumentLoader 中提供了实现。代码如下：

 1 // DefaultDocumentLoader.java
 2 
 3 @Override
 4 public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
 5         ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
 6     // 创建 DocumentBuilderFactory
 7     DocumentBuilderFactory factory = createDocumentBuilderFactory(validationMode, namespaceAware);
 8     // 创建 DocumentBuilder
 9     DocumentBuilder builder = createDocumentBuilder(factory, entityResolver, errorHandler);
10     // 解析 XML InputSource 返回 Document 对象
11     return builder.parse(inputSource);
12 }

2.2 注册 BeanDefinition 流程
这到这里，就已经将定义的 Bean 资源文件，载入并转换为 Document 对象了。那么，下一步就是如何将其解析为 SpringIoC 管理的 BeanDefinition 对象，并将其注册到容器中。这个过程由方法 #registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) 方法来实现。代码如下

 1 // XmlBeanDefinitionReader.java
 2 
 3 public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
 4     // 创建 BeanDefinitionDocumentReader 对象
 5     BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
 6     // 获取已注册的 BeanDefinition 数量
 7     int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
 8     // 创建 XmlReaderContext 对象
 9     // 注册 BeanDefinition
10     documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
11     // 计算新注册的 BeanDefinition 数量
12     return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
13 }

（1）首先，创建 BeanDefinition 的解析器 BeanDefinitionDocumentReader 。
（2）然后，调用该 BeanDefinitionDocumentReader 的 #registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) 方法，开启解析过程，这里使用的是委派模式，具体的实现由子类 DefaultBeanDefinitionDocumentReader 完成。代码如下：

1 // DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
2 
3 @Override
4 public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
5     this.readerContext = readerContext;
6     // 获得 XML Document Root Element
7     // 执行注册 BeanDefinition
8     doRegisterBeanDefinitions(doc.getDocumentElement());
9 }

2.2.1 对 Document 对象的解析从 Document 对象中获取根元素 root，然后调用 #doRegisterBeanDefinitions(Element root)` 方法，开启真正的解析过程。代码如下：

// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java

protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
    // ... 省略部分代码（非核心）
    this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);

    // 解析前处理
    preProcessXml(root);
    // 解析
    parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
    // 解析后处理
    postProcessXml(root);

}

#parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) 是对根元素 root 的解析注册过程。代码如下：

// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java

protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
    // 如果根节点使用默认命名空间，执行默认解析
    if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
        // 遍历子节点
        NodeList nl = root.getChildNodes();
        for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
            Node node = nl.item(i);
            if (node instanceof Element) {
                Element ele = (Element) node;
                // 如果该节点使用默认命名空间，执行默认解析
                if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
                    parseDefaultElement(ele, delegate);
                // 如果该节点非默认命名空间，执行自定义解析
                } else {
                    delegate.parseCustomElement(ele);
                }
            }
        }
    // 如果根节点非默认命名空间，执行自定义解析
    } else {
        delegate.parseCustomElement(root);
    }
}

迭代 root 元素的所有子节点，对其进行判断：

#parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)
BeanDefinitionParserDelegate#parseCustomElement(Element ele)

2.2.1.1 默认标签解析

若定义的元素节点使用的是 Spring 默认命名空间，则调用 #parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) 方法，进行默认标签解析。代码如下：

// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java

private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
    if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) { // import
        importBeanDefinitionResource(ele);
    } else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) { // alias
        processAliasRegistration(ele);
    } else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) { // bean
        processBeanDefinition(ele, delegate);
    } else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) { // beans
        // recurse
        doRegisterBeanDefinitions(ele);
    }
}

对四大标签： <import> 、 <alias> 、 <bean> 、 <beans> 进行解析。

2.2.1.2 自定义标签解析

对于默认标签则由 parseCustomElement(Element ele) 方法，负责解析。代码如下：

 1 // BeanDefinitionParserDelegate.java
 2 
 3 @Nullable
 4 public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele) {
 5     return parseCustomElement(ele, null);
 6 }
 7 
 8 @Nullable
 9 public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBd) {
10     // 获取 namespaceUri
11     String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
12     if (namespaceUri == null) {
13         return null;
14     }
15     // 根据 namespaceUri 获取相应的 Handler
16     NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
17     if (handler == null) {
18         error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);
19         return null;
20     }
21     // 调用自定义的 Handler 处理
22     return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
23 }

获取节点的 namespaceUri ，然后根据该 namespaceUri 获取相对应的 NamespaceHandler，最后调用 NamespaceHandler 的 #parse(Element element, ParserContext parserContext) 方法，即完成自定义标签的解析和注入。

2.2.2 注册 BeanDefinition

经过上面的解析，则将 Document 对象里面的 Bean 标签解析成了一个个的 BeanDefinition ，下一步则是将这些 BeanDefinition 注册到 IoC 容器中。动作的触发是在解析 Bean 标签完成后，代码如下

// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java

protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
    // 进行 bean 元素解析。
    // 如果解析成功，则返回 BeanDefinitionHolder 对象。而 BeanDefinitionHolder 为 name 和 alias 的 BeanDefinition 对象
    // 如果解析失败，则返回 null 。
    BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
    if (bdHolder != null) {
        // 进行自定义标签处理
        bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
        try {
            // 进行 BeanDefinition 的注册
            // Register the final decorated instance.
            BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
        } catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
            getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
                    bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
        }
        // 发出响应事件，通知相关的监听器，已完成该 Bean 标签的解析。
        // Send registration event.
        getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
    }
}

调用 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition() 方法，来注册。其实，这里面也是调用 BeanDefinitionRegistry 的 #registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) 方法，来注册 BeanDefinition 。不过，最终的实现是在 DefaultListableBeanFactory 中实现，代码如下：

 1 // DefaultListableBeanFactory.java
 2 @Override
 3 public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
 4         throws BeanDefinitionStoreException {
 5     // ...省略校验相关的代码
 6     // 从缓存中获取指定 beanName 的 BeanDefinition
 7     BeanDefinition existingDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
 8     // 如果已经存在
 9     if (existingDefinition != null) {
10         // 如果存在但是不允许覆盖，抛出异常
11         if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) {
12              throw new BeanDefinitionOverrideException(beanName, beanDefinition, existingDefinition);
13         } else {
14            // ...省略 logger 打印日志相关的代码
15         }
16         // 【重点】允许覆盖，直接覆盖原有的 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。
17         this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
18     // 如果未存在
19     } else {
20         // ... 省略非核心的代码
21         // 【重点】添加到 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。
22         this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
23     }
24     // 重新设置 beanName 对应的缓存
25     if (existingDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
26         resetBeanDefinition(beanName);
27     }
28 }

这段代码最核心的部分是这句 this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition) 代码段。所以，注册过程也不是那么的高大上，就是利用一个 Map 的集合对象来存放： key 是 beanName ， value 是 BeanDefinition 对象

3. 小结

至此，整个 IoC 的初始化过程就已经完成了，从 Bean 资源的定位，转换为 Document 对象，接着对其进行解析，最后注册到 IoC 容器中，都已经完美地完成了。现在 IoC 容器中已经建立了整个 Bean 的配置信息，这些 Bean 可以被检索、使用、维护，他们是控制反转的基础，是后面注入 Bean 的依赖。最后用一张流程图来结束这篇总结之文。

IoC 之装载 BeanDefinitions 总结