阅读 Spring 源码,BeanFactory 是避不了的存在。而大家常见的使用场景,也是以下形式:

ConfigurableApplicationContext ctx = SpringApplication.run(xxx.class);
BeanFactory beanFactory = (BeanFactory) ctx;
beanFactory.getBean(xxx);

但 BeanFactory 可不是如此枯燥无味的。

前置知识

  1. Spring 的 IOC 特性的核心就是: Bean容器,也叫 Bean工厂 —— 存储 bean 的工厂,负责 bean 的加入、实例化、初始化、监控与删除操作。
  2. 我们知道,使用 Spring 前,我们需要在 XML 或 Annotation 中配置 bean,这样 Spring 在启动时,通过加载指定的配置文件或配置类,就能够往容器中存入相应的 bean 实例。而这些在配置文件/类中的定义,称为 Bean定义,在 Spring 中使用 BeanDefinition 进行封装。
  3. Bean定义所在的配置文件/配置类,我们称为配置源,Spring 支持不同的配置源,有:XML、Annotation、Groovy 甚至 Property。
  4. 读取不同的配置源,有不同的读取器,如:读取 XML 的有 XmlBeanDefinitionReader,读取 Property 的有 PropertiesBeanDefinitionReader,读取 Annotation 的有:AnnotatedBeanDefinitionReader。
  5. Annotation 是在 Java5 之后引入的,所以初期 Spring 以读取指定配置源来收集 Bean定义;在 Spring 支持注解之后,配置源由配置文件转变为 Class。所以,AnnotatedBeanDefinitionReader 与 XmlBeanDefinitionReader 并没有继承自统一父类,但他们属于相同的模块概念。

BeanFactory

在 Spring 中 BeanFactory 接口的定义非常简单,主要有以下方法:

<T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;
boolean containsBean(String name);
boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
String[] getAliases(String name);
// ...其他

只负责获取、判断操作。

然而,仅仅这些方法并不满足多功能 BeanFactory 的需求,所以 BeanFactory 有以下三个不同特性的子类:

ListableBeanFactory
HierarchicalBeanFactory
AutowireCapableBeanFactory
  • ListableBeanFactory:此子接口要求实现者具被枚举/索引/检索功能,从而避免需要通过 beanName 一个个迭代进行查找,我们很快就能想到 Map 结构。同时,此接口定义的方法,要求能够关注到预加载的BeanDefinition(即 Bean 定义)。
String[] getBeanDefinitionNames();
boolean containsBeanDefinition(String beanName);
<A extends Annotation> A findAnnotationOnBean(String beanName, Class<A> annotationType) throws NoSuchBeanDefinitionException;
<T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> requiredType, boolean allowEagerInit);
  • HierarchicalBeanFactory:此类见名知意,是个具有层级结构的 BeanFactory,它提供的方法,也只有以下两个:获取父工厂及判断当前工厂是否包含指定 Bean。
BeanFactory getParentBeanFactory();
boolean containsLocalBean(String name);
  • AutowireCapableBeanFactory:此类是 Spring 提供的,用以支持 Bean 自动装配、注入、填充的工厂,也就是说 Bean 的实例化在此工厂中(常见的 Bean 的实例化的过程在此工厂中完成,定义了相关的 API)
<T> T createBean(Class<T> beanClass) throws BeansException;    // 创建
void autowireBean(Object existingBean) throws BeansException; // 自动装配
Object initializeBean(Object existingBean, String beanName) throws BeansException; // 初始化
Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName) BeansException; // 过程回调
Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName) throws BeansException; // 过程回调
void destroyBean(Object existingBean); // 销毁

乍一看,发现 BeanFactory 丰富了很多,与 BeanDefinition 也有了关联,可仔细一看,就会发现,这些接口定义的都是获取或判断方法,与 BeanFactory 类似;而且都是与 Bean 有紧密联系。在此之外,Spring 提供了 BeanFactory 的相关控制选项的配置接口

Spring 首先提供了一个 HierarchicalBeanFactory 的子类:ConfigurableBeanFactory。它定义了 BeanFactory 的一些相关配置入口,同时也定义了 HierarchicalBeanFactory#getParentBeanFactory 的parent设置入口,总的来说,它是 BeanFactory 配置的相关类(定义了配置的设置与获取),比如有:Scope 的注册、类型转换器列表的持有,后置处理器的新增等等,

void setParentBeanFactory(BeanFactory parentBeanFactory) throws IllegalStateException;    // 设置父工厂
void setBeanClassLoader(@Nullable ClassLoader beanClassLoader); // 设置 Bean 的 ClassLoader
void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor beanPostProcessor); // 添加 BeanPostProcessor
void registerScope(String scopeName, Scope scope); // 注册 Scope
Scope getRegisteredScope(String scopeName); // 从 BeanFactory 获取配置的 Scope 信息
BeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException; // 获取合并后的 BeanDefinition

工厂相关的配置有了。Spring 又在此基础上,扩展了一个新的子工厂类型:ConfigurableListableBeanFactory,它的继承关系如下:

此接口继承了所有 BeanFactory 相关的主要接口类型,具备了上述提及的工厂的所有功能,现在这个类型是“有闲有钱”,我们来看看它定义了哪些新方法:

void ignoreDependencyInterface(Class<?> ifc);    // 忽略依赖接口,如:Aware 类接口
BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException; // 获取Bean定义(只获取当前Bean内的定义,不考虑层级)
boolean isAutowireCandidate(String beanName, DependencyDescriptor descriptor) throws NoSuchBeanDefinitionException; // 是否支持自动注入
void freezeConfiguration(); // 冻结配置,Bean定义不再支持修改(修改意味着要重新生成Bean实例)
void preInstantiateSingletons() throws BeansException; // 与实例化所有单例

因为继承了自动配置工厂(AutowireCapableBeanFactory),因此具备自动装配Bean能力。同时自己在此基础上,定义了一层外部控制,如:isAutowireCandidate、freezeConfiguration,更重要的是:preInstantiateSingletons。

毕竟它现在掌握了资源:具备检索Bean定义、具备自动装配控制、具备Bean工厂配置,因此它有能力作为实例化单例的入口。

除了继承主要的 Bean工厂类型,此接口还继承了 SingletonBeanRegistry。此接口与其他接口没有任何关联,却与 Spring IOC 特性息息相关。

我们知道,Spring 容器中的 Bean 具备多种 Scope 范围,我们常见的是 Singleton、Prototype。但通过以上工厂定义,我们看到的只有 getBean 操作,而没有 getSingleton。也就是说:Spring 的顶层 BeanFactory 关注的的确只有 IOC(即控制反转),而不关注容器内是单例还是原型。要想通过 BeanFactory 来获知实例范围信息,只能通过其方法:isSingletonisPrototype。没错,就是这么纯粹。

因为单例模型在Spring中也是举足轻重,所以 Spring 划分了单独的概念:SingletonBeanRegistry

它的方法有:

void registerSingleton(String beanName, Object singletonObject);    // 注册单例(不一定要通过Bean定义构建)
Object getSingleton(String beanName); // 获取单例
boolean containsSingleton(String beanName); // 判断是否包含单例
String[] getSingletonNames(); // 获取所有单例名称
int getSingletonCount(); // 获取单例数

具备了单例的注册与获取。

当然,除非明确指定 bean 非单例,否则,在 Spring 中默认解析 Bean定义后注册到容器中,都是使用:registerSingleton,即默认注册单例类型。

以上结果,构建了一个功能丰富且完善的 Bean工厂,具有

  • Bean工厂 配置
  • BeanDefinition 索引获取
  • 触发实例化 Bean
  • Bean实例化与填充、初始化
  • Bean构建时回调
  • Bean实例索引获取
  • Bean销毁
  • 上溯获取父工厂

每个 Bean工厂都有相应的 Abstract实现,最终由子类:DefaultListableBeanFactory 完成统一大业,并被 ApplicationContext 使用

Bean 的构建基于 Bean定义,它从何而来?

Spring 为 BeanDefinition 定义了抽象 BeanDefinitionRegistry,具有以下方法:

void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) throws BeanDefinitionStoreException;
void removeBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;
boolean containsBeanDefinition(String beanName);
String[] getBeanDefinitionNames();
int getBeanDefinitionCount();
boolean isBeanNameInUse(String beanName);

具备 Bean定义的注册、移除、获取、判断等,并由 DefaultListableBeanFactory 进行实现。所以 DefaultListableBeanFactory 作为 Spring 的核心类 ApplicationContext 的内定工厂,实现如下:

总结:

  1. 了解了 BeanFactory 的继承体系之后,你能够很快地回忆起相关的知识点,比如:

    • Bean的实例化过程,那一定是在 AutowireCapableBeanFactory 中,而且默认实现就是抽象类:AbstractAutowireCapableBeanFactory
    • Bean工厂具有层级概念,当前 Bean工厂获取不到相应信息时(Bean实例、Bean定义等),可上溯父工厂获取;
  2. 如何较好地记忆 BeanFactory 相关知识点,可通过功能、命名等方面入手,如:

  3. 回顾源码,你会看到如下代码

只有相应的接口实现,才具备对应的 API 进行设置与获取。

以上是 Bean工厂的相关学习与总结,如果错漏,欢迎指正。

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