熟练掌握spring框架第一篇

前言

熟练掌握这个词相信很多同行在写简历的时候都用到过。熟练掌握这四个字是根据每个人水平不一样，理解也不一样。比如一个刚毕业的大学生，他可能也会在简历里面写熟练掌握spring框架，但实际上他并没有看过spring源码，也没有太多实践。可能只是看了几本书，使用spring框架写了一个毕业设计，然后就说自己熟练掌握spring框架了。再比如一个有二三年工作经验的求职者，也在简历里面说自己熟练掌握spring框架，他的理由是他看过spring 的一些关键性代码了，也在实际工作中使用spring开发了工程项目。甚至自己根据一些业务需要，写了几个不错的针对spring框架的扩展。再比如一个工作了四五年的程序员，他在自己简历上写熟练掌握spring框架。因为他把spring和spring boot源码大部分都看过，工作中解决了不少涉及原理性的问题。对spring框架的整个架构图，基本了然于胸。另外总结出了非常多的spring相关的最佳实践。再比如一个工作了七八年的程序员，他们对spring的理解可能又不太一样。其实我想说的是，水平和经验决定了一个人的见解。每个人都应该虚心学习丰富和巩固自己的知识体系，拓宽知识的广度，加强知识的深度。这样才会在有限的时间里面，成长成参天大树。好了，废话不多说，今天的主题是熟练掌握spring框架。那么我就从n个问题着手。说一下工作了n年的我对熟练掌握的见解吧。

BeanFactory和FactoryBean的区别

首先说下BeanFactory他是springIOC容器的顶层接口。负责管理和生产Bean。他的默认实现是：DefaultListableBeanFactory。在spring boot项目启动时，执行createApplicationContext()后返回的实例类型是AnnotationConfigApplicationContext，可以看下该类的层次结构图。发现他也是BeanFactory接口的实现类。代码是在ApplicationContext的抽象类AbstractApplicationContext中，可以看出所有BeanFactory的实现还是调用了GenericApplicationContext的成员DefaultListableBeanFactory beanFactory 的具体实现。所以Bean管理的核心代码自然就是DefaultListableBeanFactory。

查看它的类层次结构图发现，这个类主要扮演两个角色，第一个就是bean工厂，第二个就是BeanDefinition的注册中心。bean工厂提供了对单例bean注册中心（DefaultSingletonBeanRegistry），FactoryBean注册中心（FactoryBeanRegistrySupport）的支持。首先我们看下他是如何实现bean工厂的。

注册单例bean

使用@Component注解定义一个UserService

断点设置在DefaultSingletonBeanRegistry单例bean注册中心的addSingleton中。

看下调用栈：

1. 发生在refreshContext阶段
2. 对单例模式bean进行初始化
3. 通过getBean触发实例化userService ，getBean进而调用doGetBean

doGetBean方法可以稍微展开下

它调用了DefaultSingletonBeanRegistry的getSingleton 其中第二个参数就是ObjectFactory，创建bean的工厂ObjectFactory 实际调用的是AbstractAutowireCapableBeanFactory的createBean方法，进而调用它的doCreateBean，接着调用createBeanInstance方法，进而调用instantiateBean方法，使用SimpleInstantiationStrategy 策略类（实际使用的java反射技术动态创建对象）创建实例。

获取单例bean

还是刚才那个例子。在ApplicationRunner的run方法调用getBean方法。

在doGetBean方法里会首先检查单利缓存里面是否有，如果有的话，直接返回。

BeanDefinition注册

我们再来看下BeanDefinition注册中心是如何实现的。
我们仍然是在DefaultListableBeanFactory的registerBeanDefinition设置断点，看下调用栈。

1. 同样发生在refreshContext阶段
2. 执行所有的BeanFactoryPostProcessor
3. 执行所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor，此处默认就一个名为：ConfigurationClassPostProcessor
4. 此方法主要工作就是首先调用ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate找到所有ConfigurationClass的候选人，然后使用ConfigurationClassParser解析每个ConfigurationClass。
5. 如果是ComponentScans的ConfigurationClass，就调用ClassPathBeanDefinitionScanner的doScan进行扫描。
6. 将扫描的BeanDefinition 添加到DefaultListableBeanFactory 的 beanDefinitionMap里。至此完成BeanDefinition的注册。

FactoryBean

说了这么多，相信读者对spring框架的BeanFactory有了一个比较全面的了解了。下面聊聊FactoryBean。FactoryBean是spring 容器里的一种特殊的bean。

该接口的实现以BeanFactory为工厂。假设某个Bean实现了该接口，它用作生产对象的工厂。而不是像普通的Bean那样直接暴露自己。通常使用getObject方法暴露bean，FactoryBean支持单例和原型，并且可以可以按需延迟或者在启动的时候创建对象。这个接口在spring框架内部大量使用，比如AOP的 org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean jpa的org.springframework.data.jpa.repository.support.JpaRepositoryFactoryBean，然而在实际业务代码里面并不常见。

来源java doc

下面就以JpaRepositoryFactoryBean详细介绍下FactoryBean是如何工作的。

读者可以翻看下之前的一篇文章【JpaRepositoryBean创建流程分析】此处对于repository bean的初始化就不详细介绍了。我们还是在ApplicationRunner的run方法里调用ApplicationContext的getBean获取一个UserRepository，如果是第一次获取，流程是这样的。

1. 调用BeanFactory的getBean方法。
2. 实际逻辑在AbstractBeanFactory的doGetBean方法里。
3. 根据beanName userRepository在SingletonBeanRegistry里找到相应的JpaRepositoryFactoryBean
4. 然后根据在FactoryBeanRegistry 的缓存里（factoryBeanObjectCache）根据beanName查找userRepository，由于是第一次，所以找不到。
5. 调用FactoryBeanRegistrySupport的getObjectFromFactoryBean方法。该方法有个同步代码块，目的是保证并发情况下，创建的对象仍然是单例的。
6. 同步代码块里回去调用JpaRepositoryFactoryBean的getObject方法获取之前就已经创建好的repository，然后加入到factoryBeanObjectCache中去并返回相应的bean

小结

通过源码学习，我们发现BeanFactory和FactoryBean是两个完全不同的概念，但是他们的代码又是紧密关联的。FactoryBean是BeanFactory里的一种特殊bean,因为他本身也是一个工厂，可以生产自己的Bean ，有个特殊的地方需要我们注意一下。如果传入的beanName是以&为前缀的话。会调用BeanFactoryUtils的transformedBeanName方法，去掉前缀，然后在Singleton注册中心获取相应的bean。如果找不到的话会有很长的一段代码进行处理。这里就不做深入探讨了，感兴趣的读者可以研究下。

BeanPostProcessor和BeanFactoryPostProcessor

两个类都以PostProcessor结尾，中文名为后置处理器，意思就在Bean创建或者BeanFactory创建之后进行的操作。spring核心代码里面PostProcessor随处可见。

首先我们来看下BeanFactoryPostProcessor，来张UML图。这个图很简单，BeanFactoryPostProcessor定义了一个方法。参数就是刚刚创建的bean工厂。而BeanDefinitionRegistryPostProcessor定义的方法，参数就是刚刚创建好的BeanDefinition注册中心。

我们以一个最具有代表性的类ConfigurationClassPostProcessor 看下它是何时调用的，它做了什么。我们将断点设置在它的postProcessBeanFactory和postProcessBeanDefinitionRegistry方法里。发现发生在spring启动的refreshContext阶段，此时Bean工厂已经创建了。先调用所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor再调用所有BeanFactoryPostProcessor。详见PostProcessorRegistrationDelegate的invokeBeanFactoryPostProcessors。ConfigurationClassPostProcessor两次都会被调到。

public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) {
        int registryId = System.identityHashCode(registry);
        if (this.registriesPostProcessed.contains(registryId)) {
            throw new IllegalStateException(
                    "postProcessBeanDefinitionRegistry already called on this post-processor against " + registry);
        }
        if (this.factoriesPostProcessed.contains(registryId)) {
            throw new IllegalStateException(
                    "postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + registry);
        }
        this.registriesPostProcessed.add(registryId);
    //核心逻辑在processConfigBeanDefinition()方法中，用来处理BeanDefinition的注册
        processConfigBeanDefinitions(registry);
}

public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        int factoryId = System.identityHashCode(beanFactory);
        if (this.factoriesPostProcessed.contains(factoryId)) {
            throw new IllegalStateException(
                    "postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + beanFactory);
        }
        this.factoriesPostProcessed.add(factoryId);
        if (!this.registriesPostProcessed.contains(factoryId)) {
            // BeanDefinitionRegistryPostProcessor hook apparently not supported...
            // Simply call processConfigurationClasses lazily at this point then.
            processConfigBeanDefinitions((BeanDefinitionRegistry) beanFactory);
        }

    // 对加了@Configuration注解的配置类进行Cglib增强代理
        enhanceConfigurationClasses(beanFactory);
    // 添加一个BeanPostProcessor后置处理器
        beanFactory.addBeanPostProcessor(new ImportAwareBeanPostProcessor(beanFactory));
}

ConfigurationClassPostProcessor无疑是spring中最重要也是最复杂的后置处理器了，此处就不详细展开了。再来看下BeanPostProcessor的UML图。

这两个方法调用的地方都是在AbstractAutowireCapableBeanFactory的initializeBean中。

看个简单的例子吧，上面学习ConfigurationClassPostProcessor时，我们发现它添加了一个bean后置处理器ImportAwareBeanPostProcessor，下面是它的postProcessBeforeInitialization方法

//如果bean实现了ImportAware接口，就调用一下它的setImportMetadata方法，通过这种方式，可以在程序中拿到注解的元数据。
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
            if (bean instanceof ImportAware) {
                ImportRegistry ir = this.beanFactory.getBean(IMPORT_REGISTRY_BEAN_NAME, ImportRegistry.class);
                AnnotationMetadata importingClass = ir.getImportingClassFor(ClassUtils.getUserClass(bean).getName());
                if (importingClass != null) {
                    ((ImportAware) bean).setImportMetadata(importingClass);
                }
            }
            return bean;
}

上面是spring内置的一个处理器。实际工作中，我们也会经常自定义后置处理器。一个常见的场景就是对某些类进行动态增强。

未完待续，更多内容请关注【熟练掌握spring框架】第二篇