spring 核心与源码解析（1）：IoC之BeanFactory

Spring两个最重要的特性之一——控制反转（Inversion of Control）。

不仅是Spring，几乎任何web框架都实现了IoC，这一特性的最大便利就是不需要手动的创建单例对象。

比如一个web应用中包含controller，service，dao等层级，我们需要实例化某个Controller类，那么就可以通过IoC，设置好该Controller的属性后，将具体的实例化工作交给Spring框架。

在java web中，Controller，Service，Dao等完成具体请求的类都被称为JavaBean，可以想象控制反转的实现极大可能采用了工厂模式，实际上IoC的内部就是通过BeanFactory来实现的。

BeanFactory

不要被IoC所迷惑，具体的控制反转实现仍然使用常见的技术，即反射。在引入注解的IoC实现后，多了注解而已。

如下：

@Component(value = "person")
public class Person {
@Value("${spring.bean.person.name}")
private String name;
@Value("${spring.bean.person.age}")
private int age;
...
}

如上为使用注解实现一个bean的IoC，其所需要的信息在配置文件application.properies中：

spring.bean.person.name = "Test"
spring.bean.person.age = 12

BeanFactory的具体实现如下：

通过反射获取Person的构造方法和setter方法，读取配置文件（以前的配置文件是xml，而现在是键值对），如果是通过xml来实现的IoC，那么就能直接将值和属性名关联起来（因为在xml中会显示声明属性名），如果是使用注解，那么BeanFactory就还需要通过解析bean的注解才能将值映射到属性上。

以上就是BeanFactory的实现原理了，其实hibernate等通过反向工程生成数据库表的原理与此类似，都是通过注解实现的。

下面开始简单阅览下BeanFactory的系列接口和实现类。

BeanFactory

public interface BeanFactory {
String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";
Object getBean(String var1) throws BeansException;
<T> T getBean(String var1, Class<T> var2) throws BeansException;
boolean containsBean(String var1);
boolean isSingleton(String var1);
boolean isPrototype(String var1)

可以看出BeanFactory 接口提供了最基本的获取bean的方法。

以上只是接口，具体的实现过程如何？

DefaultListableBeanFactory

整个IoC容器中创建bean的最重要的类——DefaultListableBeanFactory。

不用说，DefaultListableBeanFactory也是通过层层实现接口，继承抽象类来实现了最下层的一个可用的BeanFactory。

其属性源码定义如下：

//DefaultListableBeanFactory
public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable {
private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap(256);
private volatile List<String> beanDefinitionNames = new ArrayList(256);
...
}

//DefaultSingletonBeanRegistry
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends...{
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);
}

除了列出DefaultListableBeanFactory的beanDefinitionMap和beanDefinitionNames 属性，上述代码还列出了DefaultSingletonBeanRegistry的singletonObjects的属性定义。

初始化beanDefinitionMap

应用启动时，ApplicationContext首先扫描scanBasePackages定义的包（如果是xml配置，那就是读取xml配置文件，当然此时的BeanFactory就不是DefaultListableBeanFactory了而是XmlBeanFactory），然后读取包里的类，通过注解和反射的方式，生成和包中的bean对应的BeanDefinition，载入到DefaultListableBeanFactory的beanDefinitionMap中

如此一来，扫描部分的任务就结束了。但此时bean还未被生成，只是通过读取bean获取了bean的定义类（BeanDefinition）。下面代码展示了DefaultListableBeanFactory是如何将BeanDefinition注入到beanDefinitionMap中的：

public class DefaultListableBeanFactory ... {
/**
* 该方法被ApplicationContext调用，在调用该方法前，
* ApplicationContext必然先获取了所有的BeanDefinition
*/
public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) {
...
BeanDefinition oldBeanDefinition = (BeanDefinition)this.beanDefinitionMap.get(beanName);
if(oldBeanDefinition != null) {
...
}else {
if(this.hasBeanCreationStarted()) {
Map var4 = this.beanDefinitionMap;
//同步代码块，初始化
synchronized(this.beanDefinitionMap) {
//将beanName，beanDefinition放入beanDefinitionMap
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
List<String> updatedDefinitions = new ArrayList(this.beanDefinitionNames.size() + 1);
updatedDefinitions.addAll(this.beanDefinitionNames);
updatedDefinitions.add(beanName);
this.beanDefinitionNames = updatedDefinitions;
if(this.manualSingletonNames.contains(beanName)) {
Set<String> updatedSingletons = new LinkedHashSet(this.manualSingletonNames);
updatedSingletons.remove(beanName);
this.manualSingletonNames = updatedSingletons;
}
}
} else {
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
//将beanName添加进beanDefinitionNames
this.beanDefinitionNames.add(beanName);
this.manualSingletonNames.remove(beanName);
}

this.frozenBeanDefinitionNames = null;
}
}
}

以上是DefaultListableBeanFactory在完成生成bean前的准备工作。

创建bean

DefaultListableBeanFactory中的beanDefinitionMap和beanDefinitionNames初始化完成后，通过迭代beanDefinitionNames完成创建bean的过程。

具体的方法就是每次从beanDefinitionNames获取一个beanName，然后调用getBean方法（注意getBean是最底层的BeanFactory的方法），其具体实现是在AbstractBeanFactory中完成的（上图的第三层）。

OK，说道AbstractBeanFactory，该类是除开DefaultListableBeanFactory最重要的一个BeanFactory类了，因为该抽象类实现了创建bean的方法。

具体实现是在该类的doGetBean方法中。

该方法内部实际使用过取得beanName的BeanDefinition然后在交由AbstractAutowireCapableBeanFactory的createBean方法实现的，具体细节就不去理了。不过只提一点：

具体生成bean的方法有很多，比如反射，通过构造函数，setter方法，甚至直接获取属性后设置值（即绕过构造函数和setter方法），另外一类方法就是使用CGLIB来构建bean。

创建完毕后，就将该bean放在DefaultSingletonBeanRegistry的singletonObjects属性中。

以上过程就完成了整个bean的创建过程。