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Spring 框架核心原理

尽管希腊哲学家赫拉克利特（Heraclitus）并不作为一名软件开发人员而闻名，但他似乎深谙此道。他的一句话经常被引用：“唯一不变的就是变化”，这句话抓住了软件开发的真谛。

我们现在开发应用的方式和1年前、5年前、10年前都是不同的，更别提15年前了，当时RodJohnson的图书 Expert One-on-One J2EE Design and Development 介绍了Spring框架的初始形态。当时，最常见的应用形式是基于浏览器的Web应用，后端由关系型数据库作为支撑。尽管这种形式的开发依然有它的价值，Spring也为这种应用提供了良好的支持，但是我们现在感兴趣的还包括如何开发面向云的由微服务组成的应用，这些应用会将数据保存到各种类型的数据库中。

另外一个崭新的关注点是反应式编程，它致力于通过非阻塞操作提供更好的扩展性并提升性能。随着软件开发的发展，Spring框架也在不断变化，以解决现代应用开发中的问题，其中就包括微服务和反应式编程。Spring还通过引入Spring Boot简化自己的开发模型。

Spring 的核心

任何实际的应用程序都是由很多组件组成的，每个组件负责整个应用功能的一部分，这些组件需要与其他的应用元素进行协调以完成自己的任务。当应用程序运行时，需要以某种方式创建并引入这些组件。

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Application Context

Spring的核心是提供了一个容器（container），通常称为Spring应用上下文（Spring Application Context），它们会创建和管理应用组件。

Spring 框架核心原理

这些组件也可以称为bean，会在Spring应用上下文中装配在一起，从而形成一个完整的应用程序。这就像砖块、砂浆、木材、管道和电线组合在一起，形成一栋房子似的。将bean装配在一起的行为是通过一种基于依赖注入（dependency injection，DI）的模式实现的。此时，组件不会再去创建它所依赖的组件并管理它们的生命周期，使用依赖注入的应用依赖于单独的实体（容器）来创建和维护所有的组件，并将其注入到需要它们的bean中。通常，这是通过构造器参数和属性访问方法来实现的。

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Spring 容器的刷新 refresh() 过程

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@Override
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            // Prepare this context for refreshing.
            prepareRefresh();

            // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                postProcessBeanFactory(beanFactory);

                // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

                // Register bean processors that intercept bean creation.
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);

                // Initialize message source for this context.
                initMessageSource();

                // Initialize event multicaster for this context.
                initApplicationEventMulticaster();

                // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                onRefresh();

                // Check for listener beans and register them.
                registerListeners();

                // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

                // Last step: publish corresponding event.
                finishRefresh();
            }

            catch (BeansException ex) {
                if (logger.isWarnEnabled()) {
                    logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                            "cancelling refresh attempt: " + ex);
                }

                // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
                destroyBeans();

                // Reset 'active' flag.
                cancelRefresh(ex);

                // Propagate exception to caller.
                throw ex;
            }

            finally {
                // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
                // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
                resetCommonCaches();
            }
        }
    }

流程说明:

1、prepareRefresh();

容器刷新前的准备，设置上下文状态，获取属性，验证必要的属性等

2、obtainFreshBeanFactory();

获取新的beanFactory，销毁原有beanFactory、为每个bean生成BeanDefinition等

3、prepareBeanFactory(beanFactory);

配置标准的beanFactory，设置ClassLoader，设置SpEL表达式解析器，添加忽略注入的接口，添加bean，添加bean后置处理器等

4、postProcessBeanFactory(beanFactory);

模板方法，此时，所有的beanDefinition已经加载，但是还没有实例化。

允许在子类中对beanFactory进行扩展处理。比如添加ware相关接口自动装配设置，添加后置处理器等，是子类扩展prepareBeanFactory(beanFactory)的方法

5、invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

实例化并调用所有注册的beanFactory后置处理器（实现接口BeanFactoryPostProcessor的bean，在beanFactory标准初始化之后执行）。

例如:

PropertyPlaceholderConfigurer(处理占位符)

6、registerBeanPostProcessors(beanFactory);

实例化和注册beanFactory中扩展了BeanPostProcessor的bean。

例如：

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor(处理被@Autowired注解修饰的bean并注入)

RequiredAnnotationBeanPostProcessor(处理被@Required注解修饰的方法)

CommonAnnotationBeanPostProcessor(处理@PreDestroy、@PostConstruct、@Resource等多个注解的作用)等。

7、initMessageSource();

初始化国际化工具类MessageSource

8、initApplicationEventMulticaster();

初始化事件广播器

9、onRefresh();

模板方法，在容器刷新的时候可以自定义逻辑，不同的Spring容器做不同的事情。

10、registerListeners();

注册监听器，广播early application events

11、finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

实例化所有剩余的（非懒加载）单例

比如invokeBeanFactoryPostProcessors方法中根据各种注解解析出来的类，在这个时候都会被初始化。

实例化的过程各种BeanPostProcessor开始起作用。

12、finishRefresh();

refresh做完之后需要做的其他事情。

清除上下文资源缓存（如扫描中的ASM元数据）

初始化上下文的生命周期处理器，并刷新（找出Spring容器中实现了Lifecycle接口的bean并执行start()方法）。

发布 ContextRefreshedEvent 事件告知对应的 ApplicationListener 进行相应的操作

Spring的环境抽象

Spring的环境抽象是各种配置属性的一站式服务。它抽取了原始的属性，这样需要这些属性的bean就可以从Spring本身中获取了。Spring环境会拉取多个属性源，包括：

•JVM系统属性；

•操作系统环境变量；

•命令行参数；

•应用属性配置文件。

它会将这些属性聚合到一个源中，通过这个源可以注入到Spring的bean中。图5.1阐述了来自各个属性源的属性是如何流经Spring的环境抽象进入Spring bean的。

Spring 框架核心原理

Spring 为什么能够长盛不衰?

Spring 之所以能够在技术不断更新换代的IT领域长盛不衰，并且引领技术架构发展的潮流，是因为 Spring 不断适应新技术的发展，不断优化和革新，让Java应用的开发更加便利和高效。从XML配置、注解配置，再到Spring Boot的自动化配置，Spring在不断简化，开发人员需要做的额外工作越来越少。

有时候，我也会思考，真正的技术到底是什么，是某一项生僻的 geek 技巧, 还是某个新的API？这都不是最关键的, 因为这些东西都是不稳定的、易变的，想要在新知识层出不穷的领域中不被淘汰，我们更应该去追求一些内在稳定不变的知识，比如技术的基础规范、设计原理等。