Spring5IOC容器解析——Bean与BeanDefinit

概述

Spring是一个开放源代码的设计层面框架，他解决的是业务逻辑层和其他各层的松耦合问题，因此它将面向接口的编程思想贯穿整个系统应用。Spring是于2003 年兴起的一个轻量级的Java 开发框架，由Rod Johnson创建。简单来说，Spring是一个分层的JavaSE/EE full-stack(一站式) 轻量级开源框架。

spring的整体架构

Spring框架是一个分层架构，它包含一系列的功能要素，并被分为大约20个模块，如下图所示：

图片来自https://docs.spring.io/spring/docs/4.3.21.BUILD-SNAPSHOT/spring-framework-reference/htmlsingle/#overview-modules

从上图spring framework整体架构图可以看到，这些模块被总结为以下几个部分：

1、Core Container

Core Container（核心容器）包含有Core、Beans、Contexts 和 Expression Language模块。
Core 和 Beans模块是框架的基础部分，提供 IoC(Inversion of Control,控制反转) 和依赖注入特性。

• Core模块：主要包含Spring 框架基本的核心工具类，Spring的其他组件都要使用到这个包里的类，Core 模块是其他组件的基本核心，当然也可以在自己的应用系统中使用这些工具类
• Beans模块：是框架是所有应用都要用到的，它包含访问配置文件、创建和管理bean以及进行 Inversion of Control ／ Dependency Injection(IoC/DI)操作相关的所有类
• Context模块：构建于 Core 和 Beans 模块的基础之上，提供了一种类似于 JNDI 注册器的框架式的对象访问方法。Context 模块继承了 Beans 的特性，为 Spring 核心提供了大量扩展，提供了对国际化(如资源绑定)、事件传播、资源加载和对 Context 的透明创建的支持。 Context 模块同时也支持 J2EE的一些特性，例如 EJB、JMX和基础的远程处理。ApplicationContext 接口是 Context 模块的关键。
• Expression Language模块：提供了一个强大的表达式语言用于在运行时查询和操纵对象。它是 JSP 2.1 规范中定义的 unifed express language 的一个扩展。该语言支持设置／获取属性的值，属性的分配，方法的调用，访问数组上下文、容器和索引器、逻辑和算数运算符、命名变量以及从 Spring 的 IoC 容器中根据名称检索对象。

2、Data Access/Integration

Data Access/Interation 层包含有 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transaction 模块

• JDBC模块：提供了一个 JDBC 抽象层，它可以消除冗长的 JDBC 编码和解析数据库厂商特有的错误代码。此模块包含了 Spring 对 JDBC 数据访问进行封装的所有类。
• ORM模块：为流行的对象－关系映射 API ，例如 JPA、JDO、 Hibernate、 iBatis等，提供了一个交互层。利用 ORM 封装包，可以混合使用 Spring 提供的特性进行 O/R映射(Object/Relation)。
• OXM模块：提供了一个对 Object/XML映射实现的抽象层，Object/XML 映射实现包括 JAXB、Castor 、XMLBeans 、JiBX 和 XStream。
• JMS (Java Messaging Service) 模块：主要包含了一些制造和消费消息的特性。
• Transaction模块：支持编程和生命性的事务管理，这些事物必须实现特定的接口，并且对所有的 POJO 都适用。

3、Web

Web 上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于 Web 的应用程序提供了上下文。所以 Spring 框架支持 Jakarta Struts 的集成。Web 模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。Web 层包含了 Web、Web-Servlet、Web-Struts 和 Web-Porlet模块。

• Web模块：提供了基础的面向 Web 的集成特性。例如，多文件上传、使用 servlet listeners 初始化 IoC 容器以及一个面向 Web 的应用上下文。它还包含 Spring 远程支持中 Web 的相关部分
• Web-Servlet模块：web.servlet.jar: 该模块包含 Spring 的 model-view-controller (MVC) 实现。 Spring 的 MVC框架使得模型范围内的代码和 web forms之间能够清楚的分离开来，并与 Spring 框架的其他特性集成在一起。
• Web-Struts模块：该模块提供了对 Struts 的支持，使得类在 Spring 应用中能够与一个典型的 Struts Web 层集成在一起。该支持在 Spring 3.0 中是 deprecated 的。
• Web-Porlet模块：提供了用于 Porlet 环境和 Web-Servlet 模块的 MVC 的实现。

4、AOP

AOP 模块提供了一个符合 AOP 联盟标准的面向切面编程的实现，它让你可以定义例如方法拦截器和切点，从而将逻辑代码分开，降低它们之间的耦合性。利用 source-level 的元数据功能，还可以将各种行为信息合并到你的代码中。

通过配置管理特性，Spring AOP 模块直接将面向切面的编程功能集成到了 Spring 框架中，所以可以很容易的使 Spring 框架管理的任何对象支持 AOP，不用依赖 EJB 组件，就可以将声明性食物管理集成到应用程序中。

• Aspects模块：提供了对 AspectJ 的集成支持。
• Instrumentation模块：提供了 class instrumentation 支持和 classloader 实现，使得可以在特定应用服务器上使用。

5、Test

Test模块支持使用Junit和TestNG对Spring组件进行测试

Bean与BeanDefinition

BeanDefinition与Bean的关系, 就好比类与对象的关系，类在spring的数据结构就是BeanDefinition。根据BeanDefinition得到的对象就是我们需要的Bean。

我认为理解Bean与BeanDefinition是理解spring的整个架构的基础与关键。我将从Bean与BeanDefinition开始慢慢拨开spring的内幕。

研究bean与BeanDefinition,我认为可以分为两部分来循序渐进的解析。

• 一方面从定义入手：研究Bean/BeanDefinition在spring中的定义.
• 另一方面从动作(操作)入手：研究Bean/BeanDefinition的相关操作。

BeanDefinition

BeanDefinition是bean在spring中的描述，有了BeanDefinition我们就可以创建Bean，BeanDefinition是Bean在spring中的定义形态

接下来我们看看BeanDefinition的相关接口与类。

定义

BeanDefinition接口顶级基础接口,用来描述Bean,里面存放Bean元数据，比如Bean类名、scope、属性、构造函数参数列表、依赖的bean、是否是单例类、是否是懒加载等一些列信息。

• BeanMetadataElement接口：BeanDefinition元数据，返回该Bean的来源
• AttributeAccessor接口：提供对BeanDefinition属性操作能力，
• AbstractBeanDefinition类：抽象类统一实现了BeanDefinition定义的一部分操作，可以说是定义了BeanDefinition很多默认的属性。 正是在AbstractBeanDefinition基础上， Spring衍生出了一些列BeaDefinition。

这里我们可以关注下重写的equals(),hashcode(), toString()方法

此外initMethodName属性，destroyMethodName 属性， 这两个属性bean的生命周期有关，此处只提一句，后续讲解。

接下来。我们看看从AbstractBeanDefinition上衍生出来的几个类

• RootBeanDefinition：代表一个xml,java Config来的BeanDefinition

• ChildBeanDefinition：可以让子BeanDefinition定义拥有从父母哪里继承配置的能力

• GenericBeanDefinition：spring2.5后注册bean首选的是GenericBeanDefinition。GenericBeanDefinition允许动态的设置父bean.GenericBeanDefinition可以作为RootBeanDefinition与ChildBeanDefinition的替代品。

• AnnotatedBeanDefinition接口：表示注解类型BeanDefinition。有两个重要的属性，AnnotationMetadata，MethodMetadata分别表示BeanDefinition的注解元信息和方法元信息
  实现了此接口的BeanDefinition可以获取到注解元数据和方法元数据。

• AnnotatedGenericBeanDefinition类：表示@Configuration注解注释的BeanDefinition类

• ScannedGenericBeanDefinition类：表示@Component、@Service、@Controller等注解注释的Bean类

操作

动作也可分为两种：

• 一种是针对自身的操作: 自提提供给外部的可以操作其本身的动作
• 另一种是外部对BeanDefinition的操作

BeanDefinitionRegistry接口：具有增，查，删BeanDefinition的能力。一次只能注册一个BeanDefinition。

实现类SimpleBeanDefinitionRegistry，DefaultListableBeanFactory，GenericApplicationContext等
一般实现类里都都有一个private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap()来存储BeanDefinition。

• BeanDefinitionReader接口： 既可以使用BeanDefinitionRegistry构造。也可以通过loadBeanDefinitions把配置加载为多个BeanDefinition并注册到BeanDefinitionRegistry中。
  可以说是高效版本的BeanDefinitionRegistry.
  实现类有
  XmlBeanDefinitionReader从xml中读取BeanDefinition；
  PropertiesBeanDefinitionReader从Properties文件读取BeanDefinition

• AnnotatedBeanDefinitionReader类：对带有注解的BeanDefinition进行注册

• ClassPathBeanDefinitionScanner类：可以扫描到@Component @Repository @Service @Controller 的BeanDefinition注册到容器中。

其他形态

BeanDefinitionHolder： BeanDefinition包装类。

Bean

Bean是我们需要的对象，是我们从spring内得到的结果，也就是对象实例

定义

从定义层面看Bean其实就是我们需要的对象.

操作

我们来看看Bean在spring有哪些操作相关的接口或类。

• SingletonBeanRegistry接口：与BeanDefinition的注册相应的。Bean的操作也有一个类似的接口来操作Bean.SingletonBeanRegistry接口提供了对Bean的注册，获取，存在性判断等功能。
• InitializingBean：对于实现 InitializingBean的Bean，它将执行 afterPropertiesSet(); 在所有的 bean 属性被设置之后。
• InstantiationStrategy：提供 Bean实例化的策略接口。
• DisposableBean：对于 实现了DisposableBean的Bean ，它将运行 destroy()在 Spring 容器释放该 bean 之后。
• FactoryBean：生产Bean的Bean。

其他形态

• BeanWrapper：对Bean的包装.BeanWrapper可以看作是一个从 BeanDefinition 到 Bean 过程中间的产物，可以称为”低级 bean“，在一般情况下，我们不会在实际项目中用到它。BeanWrapper 是 Spring 框架中重要的组件类，它就相当于一个代理类，Spring 委托 BeanWrapper 完成 Bean 属性的填充工作。在 bean 实例被 InstantiatioonStrategy 创建出来后，Spring 容器会将 Bean 实例通过 BeanWrapper 包裹起来，是通过 BeanWrapper.setWrappedInstance() 完成的

总结：

BeanDefinition是物料，Bean是成品，理解BeanDefinition与Bean的关系是理解spring的基础。

参考：
https://www.cnblogs.com/EnzoDin/p/6556825.html

https://www.cnblogs.com/java-chen-hao/p/11046190.html

https://www.cnblogs.com/smallstudent/p/11638112.html

https://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3978349.html