《Spring技术内幕》学习笔记10——Web环境中Spring的启动过程

1.Spring不但可以在JavaSE环境中应用，在Web环境中也可以广泛应用，Spring在web环境中应用时，需要在应用的web.xml文件中添加如下的配置：

[xhtml] view plaincopy

……
<context-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<!--Spring配置文件位置-->
<param-value>/WEB-INF/applicationContext.xml</param-value>
</context-param>
<listener>
<listener-class>
org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
</listener-class>
<listener>
……

通过web描述文件我们可以看到，Spring在Web环境中通过ContextLoaderListener监听器类启动，通过加载”/WEB-INF/”目录下的Spring配置文件，Web服务器启动Spring的初始化过程。
ContextLoaderListener是一个监听器，和Web服务器的生命周期事件紧密关联，即当Web服务器启动时，Web服务器声明周期事件将会触发ContextLoaderListener监听器加载Spring配置文件，开始Spring在web服务器中的初始化工作。
2.ContextLoaderListener启动Spring：
ContextLoaderListener继承Spring的ContextLoader上下文加载器类，同时实现ServletContextListener接口(Servlet上下文监听器)，监听Web服务器上下文的启动和停止事件，管理Web环境中Spring的启动和销毁过程，其源码如下：

[java] view plaincopy

public class ContextLoaderListener extends ContextLoader implements ServletContextListener {
//Spring上下文加载器
private ContextLoader contextLoader;
//初始化Spring根上下文，event参数是当前Web应用上下文事件
public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
//创建Spring上下文加载器，ContextLoaderListener继承ContextLoader，
//所以ContextLoaderListener本身也是Spring的上下文加载器
this.contextLoader = createContextLoader();
if (this.contextLoader == null) {
this.contextLoader = this;
}
//根据给定的ServletContext上下文，初始化Spring Web应用上下文 this.contextLoader.initWebApplicationContext(event.getServletContext());
}
//创建Spring上下文加载器
protected ContextLoader createContextLoader() {
return null;
}
//获取Spring上下文加载器
public ContextLoader getContextLoader() {
return this.contextLoader;
}
//销毁Spring根上下文
public void contextDestroyed(ServletContextEvent event) {
if (this.contextLoader != null) {
//关闭指定Servlet的Spring Web根上下文 this.contextLoader.closeWebApplicationContext(event.getServletContext());
}
//清除Servlet上下文中被配置的属性 ContextCleanupListener.cleanupAttributes(event.getServletContext());
}
}

通过对ContextLoaderListener的源码分析，我们看到ContextLoaderListener继承ContextLoader，所以ContextLoaderListener本身也是Spring的上下文加载器。
ContextLoaderListener实现了ServletContextListener接口，当Web应用在Web服务器中被被启动和停止时，Web服务器启动和停止事件会分别触发ContextLoaderListener的contextInitialized和contextDestroyed方法来初始化和销毁Spring上下文。我们通过上述对ContextLoaderListener的源码分析看到真正实现Spring上下文的初始化和销毁功能的是ContextLoader类，接下来我们分析ContextLoader初始化和销毁Spring
Web上下文的过程。
3.ContextLoader初始化和销毁Spring Web上下文：
(1).ContextLoader初始化Spring Web上下文的主要源码如下：

[java] view plaincopy

//初始化Spring根上下文
public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
//ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT";
//判断在Servlet上下文中Spring Web应用给根上下文是否已经存在
if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {
throw new IllegalStateException(
"Cannot initialize context because there is already a root application context present - " +
"check whether you have multiple ContextLoader* definitions in your web.xml!");
}
//记录日志
Log logger = LogFactory.getLog(ContextLoader.class);
servletContext.log("Initializing Spring root WebApplicationContext");
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Root WebApplicationContext: initialization started");
}
//获取当前系统时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
try {
//如果当前Web根容器有父容器，则获取父容器
ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
//根据给定Servlet容器和父容器创建Web应用容器，并且所创建的Web应用
//容器实例对象存储在本地变量中，以确保当Servlet容器关闭时该容器可用
this.context = createWebApplicationContext(servletContext, parent);
//将创建的Web应用上下文设置到Servlet上下文的应用根容器属性中 servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);
//获取当前线程的容器类加载器
ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
//如果当前线程的容器类加载器是ContextLoader类，则当前上下文就设置为
//创建的Web应用上下文
if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
currentContext = this.context;
}
//如果当前线程的容器类加载器不为null，则将创建的web应用上下文和其类
//加载器缓存在容器类加载器—>Web应用上下文Map集合中
else if (ccl != null) {
currentContextPerThread.put(ccl, this.context);
}
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Published root WebApplicationContext as ServletContext attribute with name [" +
WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE + "]");
}
if (logger.isInfoEnabled()) {
long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
logger.info("Root WebApplicationContext: initialization completed in " + elapsedTime + " ms");
}
//返回创建的Web应用上下文
return this.context;
}
catch (RuntimeException ex) {
logger.error("Context initialization failed", ex);
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, ex);
throw ex;
}
catch (Error err) {
logger.error("Context initialization failed", err);
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, err);
throw err;
}
}
//创建Web应用上下文
protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(ServletContext sc, ApplicationContext parent) {
//获取当前Servlet上下文接口的实现类
Class<?> contextClass = determineContextClass(sc);
//判断使用什么样的的类在Web容器中作为IoC容器
if (!ConfigurableWebApplicationContext.class.isAssignableFrom(contextClass)) {
throw new ApplicationContextException("Custom context class [" + contextClass.getName() +
"] is not of type [" + ConfigurableWebApplicationContext.class.getName() + "]");
}
//Servlet上下文实现类是ConfigurableWebApplicationContext类型，
//使用JDK反射机制，调用Servlet上下文实现类的无参构造方法创建实例对象
ConfigurableWebApplicationContext wac =
(ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
//如果Servlet大版本是2，并且小版本号小于5，即是Servlet2.4以下标准
if (sc.getMajorVersion() == 2 && sc.getMinorVersion() < 5) {
//获取Servlet上下文名称
String servletContextName = sc.getServletContextName();
//为创建的Web应用上下文设置唯一的Id标识 wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX + ObjectUtils.getDisplayString(servletContextName));
}
//Servlet2.5标准
else {
try {
//调用Servlet上下文对象中getContextPath()方法
String contextPath = (String) ServletContext.class.getMethod("getContextPath").invoke(sc);
//为Web上下文设置唯一Id标识 wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX + ObjectUtils.getDisplayString(contextPath));
}
catch (Exception ex) {
throw new IllegalStateException("Failed to invoke Servlet 2.5 getContextPath method", ex);
}
}
//设置Web上下文的父级上下文
wac.setParent(parent);
//设置Web上下文的Servlet上下文
wac.setServletContext(sc);
//Servlet上下文从web.xml文件中获取配置的contextConfigLocation参数，并
//将其作为Spring Web上下文配置资源的值 wac.setConfigLocation(sc.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM));
//调用用户自定义的设置应用上下文方法
customizeContext(sc, wac);
//刷新Spring Web容器，启动载入Spring配置资源的过程
wac.refresh();
return wac;
}
//根据给定的Servlet上下文，获取Spring Web上下文的实现类//XmlWebApplicationContext或者用户自定义的Spring Web应用上下文
protected Class<?> determineContextClass(ServletContext servletContext) {
//Servlet上下文从web.xml中获取配置的contextClass参数值
String contextClassName = servletContext.getInitParameter(CONTEXT_CLASS_PARAM);
//如果web.xml中额外配置了contextClass参数值
if (contextClassName != null) {
try {
//使用JDK反射机制，实例化指定名称的contextClass类对象
return ClassUtils.forName(contextClassName, ClassUtils.getDefaultClassLoader());
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new ApplicationContextException(
"Failed to load custom context class [" + contextClassName + "]", ex);
}
}
//如果web.xml中没有配置contextClass参数值
else {
//获取Spring中默认的Web应用上下文策略，即XmlWebApplicationContext
contextClassName = defaultStrategies.getProperty(WebApplicationContext.class.getName());
try {
//使用JDK反射机制，创建Spring Web应用上下文默认策略类对象
return ClassUtils.forName(contextClassName, ContextLoader.class.getClassLoader());
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new ApplicationContextException(
"Failed to load default context class [" + contextClassName + "]", ex);
}
}
}

通过上面ContextLoader初始化Spring Web上下文的主要源码分析，我们看到当Web应用在Web服务器启动时，Servlet上下文通过web.xml文件获取所配置的contextConfigLocation、contextClass等参数，定位Spring配置文件资源，调用Spring
Web容器的刷新的refresh()方法启动Web环境中Spring Ioc容器的初始化过程，refresh()方法启动Spring IoC容器的初始化过程我们在IoC容器源码分析中已经分析过，这里不再重述。
(2). ContextLoader关闭Spring Web上下文的主要源码：

[java] view plaincopy

//关闭指定Servlet上下文中的Spring Web应用上下文
public void closeWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
servletContext.log("Closing Spring root WebApplicationContext");
try {
//Spring Web应用上下文的类型都是ConfigurableWebApplicationContext
if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
//关闭Spring Web应用上下文，释放资源，销毁所有缓存的单态模式Bean
((ConfigurableWebApplicationContext) this.context).close();
}
}
finally {
//获取当前线程的上下文类加载器
ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
//将当前上下文对象设置为null
if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
currentContext = null;
}
//移除容器类加载器—>Web应用上下文Map集合中中key为指定类加载器的项
else if (ccl != null) {
currentContextPerThread.remove(ccl);
}
//移除Servlet上下文中Spring Web根上下文属性 servletContext.removeAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE);
//释放父容器引用
if (this.parentContextRef != null) {
this.parentContextRef.release();
}
}
}

4.WebApplicationContext接口：
WebApplicationContext是定义了Spring Web应用上下文的规范的接口，Web服务器在启动时通过该接口来启动Spring，源码如下：

[java] view plaincopy

public interface WebApplicationContext extends ApplicationContext {
//用于定义在Servlet上下文中存储Spring Web根上下文
String ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT";
//请求范围
String SCOPE_REQUEST = "request";
//会话范围
String SCOPE_SESSION = "session";
//全局会话范围
String SCOPE_GLOBAL_SESSION = "globalSession";
//应用程序范围
String SCOPE_APPLICATION = "application";
//容器中存储的Servlet上下文环境的Bean名称
String SERVLET_CONTEXT_BEAN_NAME = "servletContext";
//web.xml文件中的配置Spring初始化参数的属性
String CONTEXT_PARAMETERS_BEAN_NAME = "contextParameters";
//Servlet上下文属性
String CONTEXT_ATTRIBUTES_BEAN_NAME = "contextAttributes";
//获取当前应用程序所以Web容器的标准Servlet上下文
ServletContext getServletContext();
}

5.XmlWebApplicationContext源码：
在3.(1)ContextLoader初始化Spring Web上下文的determineContextClass方法中，我们知道Spring首先通过Servlet上下文从web.xml文件中获取用户自定义配置的contextClass参数值，如果没有获取到，则默认使用Spring的XmlWebApplicationContext作为Spring
Web应用的IoC容器，XmlWebApplicationContext是WebApplicationContext的实现类ConfigurableWebApplicationContext的子类，其源码如下：

[java] view plaincopy

public class XmlWebApplicationContext extends AbstractRefreshableWebApplicationContext {
//Web应用中Spring配置文件的默认位置和名称，如果没有特别指定，则Spring会根据
//此位置定义Spring Bean定义资源
public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION = "/WEB-INF/applicationContext.xml";
//Spring Bean定义资源默认前缀
public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX = "/WEB-INF/";
//Spring Bean定义资源默认后置
public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX = ".xml";
//在分析Spring IoC初始化过程中我们已经分析过，加载Spring Bean定义资源的方法，
//通过Spring容器刷新的refresh()方法触发
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
//为Spring容器创建XML Bean定义读取器，加载Spring Bean定义资源
XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
//设置Bean定义读取器，因为XmlWebApplicationContext是//DefaultResourceLoader的子类，所以使用默认资源加载器来定义Bean定义资源
beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
//为Bean定义读取器设置SAX实体解析器
beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));
//在加载Bean定义之前，调用子类提供的一些用户自定义初始化Bean定义读取器的方法
initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
//使用Bean定义读取器加载Bean定义资源
loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}
//用户自定义初始化Bean定义读取器的方法
protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {
}
//加载Bean定义资源
protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws IOException {
//获取定位的Bean定义资源路径
String[] configLocations = getConfigLocations();
if (configLocations != null) {
//遍历加载所有定义的Bean定义资源
for (String configLocation : configLocations) {
reader.loadBeanDefinitions(configLocation);
}
}
}
//获取默认Bean定义资源
protected String[] getDefaultConfigLocations() {
//获取web.xml中的命名空间，如命名空间不为null，则返回 “/WEB-INF/命名空间.xml”
if (getNamespace() != null) {
return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX + getNamespace() + DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX};
}
//如果命名空间为null，则返回"/WEB-INF/applicationContext.xml"
else {
return new String[] {DEFAULT_CONFIG_LOCATION};
}
}
}

在3.(1)ContextLoader初始化Spring Web上下文的createWebApplicationContext方法创建Web应用上下文时， 应用上下文对象通过setConfigLocation(sc.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM));方法将web.xml中配置的contextConfigLocation参数(Spring配置文件位置)设置到Spring
Web应用上下文中，在XmlWebApplicationContext的loadBeanDefinitions方法加载Spring Bean定义资源文件时，会逐个加载web.xml中配置的contextConfigLocation参数的Spring
Bean定义资源文件。
XmlWebApplicationContext将Web应用中配置的Spring Bean定义资源文件载入到Spring IoC容器中后，接下来的Spring IoC容器初始化和依赖注入的过程我们已经在Spring IoC容器源码分析中具体分析过，至此Web环境中Spring的工作流程分析完毕。