在寫B(tài)eanFactory與ApplicationContext 之前，我想先簡(jiǎn)單聊一聊Spring IoC 容器，希望能給大家一個(gè)參考。如果你對(duì)這反面的知識(shí)比較了解，可以直接跳過。

(一)Spring IoC 容器概述

1.1IOC & DI

控制反轉(zhuǎn)(Inversion of Control)：其思想是反轉(zhuǎn)資源獲取的方向。 傳統(tǒng)的資源查找方式要求組件向容器發(fā)起請(qǐng)求查找資源。 作為回應(yīng), 容器適時(shí)的返回資源。
而應(yīng)用了 IOC 之后, 則是容器主動(dòng)地將資源推送給它所管理的組件, 組件所要做的僅是選擇一種合適的方式來接受資源。 這種行為也被稱為查找的被動(dòng)形式。
如果要確定是哪些方面被反轉(zhuǎn)了，結(jié)論是：依賴對(duì)象的獲得被反轉(zhuǎn)了。
它包括依賴注入（Dependency Injection）和依賴查找（Dependency Lookup）。

依賴注入(Dependency Injection) ： IOC 的另一種表述方式。即組件以一些預(yù)先定義好的方式接受來自如容器的資源注入。 相對(duì)于 IOC 而言，這種表述更直接。

1.2IoC 容器的優(yōu)點(diǎn)

在Spring 中，IoC容器是實(shí)現(xiàn)控制反轉(zhuǎn)這個(gè)理念的載體，它可以在對(duì)象生成或初始化時(shí)直接將數(shù)據(jù)注入到對(duì)象中。這種依賴注入可以是遞歸進(jìn)行的，對(duì)象被逐層注入。IoC 容器把對(duì)象的依賴關(guān)系有序的建立起來，簡(jiǎn)化了對(duì)象依賴關(guān)系的管理，在很大程度上簡(jiǎn)化了面向?qū)ο笙到y(tǒng)的復(fù)雜性。

通過使用IoC 容器，對(duì)象依賴關(guān)系的管理被反轉(zhuǎn)了，被反轉(zhuǎn)到IoC 容器中，對(duì)象之間的相互依賴關(guān)系由IoC 容器管理，并由IoC 容器完成對(duì)象的注入。這在很大程度上簡(jiǎn)化了應(yīng)用的開發(fā)，把對(duì)象從復(fù)雜的對(duì)象依賴關(guān)系解放出來。

IoC 容器可以把資源的獲取方向反轉(zhuǎn)，讓IoC 容器主動(dòng)管理這些依賴關(guān)系，將這些關(guān)系注入到組件中，可以使依賴關(guān)系的適配和管理變得更加靈活。

如果合作對(duì)象的引用或依賴關(guān)系的管理由具體對(duì)象來完成，會(huì)導(dǎo)致代碼的高度耦合和可測(cè)試性降低，這對(duì)復(fù)雜的面向?qū)ο笙到y(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常不利的。有了IoC 容器之后，這些依賴關(guān)系可以通過把對(duì)象的依賴注入交給框架或者IoC 容器來完成，這種從具體對(duì)象手中交出控制的做法是非常有價(jià)值的，它可以在解耦代碼的同時(shí)提高代碼的可測(cè)試性。

(二)BeanFactory與 ApplicationContext

2.1IoC 容器系列

在Spring IoC 容器的設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)主要的容器系列，一個(gè)是實(shí)現(xiàn)BeanFactory 接口的簡(jiǎn)單容器系列，這系列容器只實(shí)現(xiàn)的容器的基本功能；另一個(gè)是ApplicationContext 應(yīng)用上下文，它作為容器的高級(jí)系列而存在。應(yīng)用上下文在簡(jiǎn)單容器的基礎(chǔ)上，增加了許多面向框架的特性，同時(shí)對(duì)應(yīng)用環(huán)境做了許多適配。有了這兩種基本的容器系列，基本上就可以滿足用戶對(duì)IoC 容器使用的大部分需求了。

我們可以在代碼的角度來查看一下這些容器的設(shè)計(jì)情況。

通過繼承結(jié)構(gòu)我們可以發(fā)現(xiàn)BeanFactory 是作為一個(gè)最基本的接口類存在于Spring IoC 容器體系中的。這個(gè)繼承結(jié)構(gòu)圖可以作為參考，下面主要介紹BeanFactory與 ApplicationContext。

2.2BeanFactory

2.2.1BeanFactory 應(yīng)用場(chǎng)景

BeanFactory 提供了最基本的IoC 容器的實(shí)現(xiàn)，關(guān)于這些功能的定義，如下：

BeanFactory 接口定義了IoC 容器的最基本形式，并且提供了IoC 容器所應(yīng)該遵守的最基本的服務(wù)契約。同時(shí)，這也是IoC 容器所應(yīng)該遵守的最底層和最基本的編程規(guī)范，勾勒出了最基本的IoC 容器輪廓。很顯然BeanFactory 只是一個(gè)接口，所以并沒有給出方法的實(shí)現(xiàn)。其中DefaultListableBeanFactory、XmlBeanFactory 和ApplicationContext都可以看作是容器體系中的具體容器產(chǎn)品。在Spring 中，所有的Bean 都是由BeanFactory 來進(jìn)行管理的。

BeanFactory 中設(shè)計(jì)了getBean() 方法，這個(gè)方法是IoC 容器API 的主要方法，通過這個(gè)方法，可以獲取到由IoC 容器所管理的Bean。通過上面的圖我們可以知道，BeanFactory 支持多種方式獲取Bean。下面來具體了解一下其中一些方法的作用。

• containsBean() ：可以讓用戶判斷容器中是否含有指定名字的Bean。
• isSingleton() ：查詢指定名字的Bean 是不是單例的。默認(rèn)情況下，Spring IoC 容器中的Bean 是單例的。用戶可以在BeanDefinition 中指定。
• isPrototype()：查詢指定名字的Bean 是不是原型的。與isSingleton() 方法類似。
• isTypeMatch()：用來查詢指定名字的Bean 的Class 類型是否是特定的Class 類型。
• getType()：獲取指定名字的Bean 的Class 類型。
• getAliases()：獲取指定名字的Bean 的所有別名。這些別名可以在BeanDefinition 定義。

這些定義的接口方法規(guī)劃了IoC 容器的基本特征。BeanFactory 允許使用不同的方式來檢索Bean，從而將以前用戶自己創(chuàng)建與管理Bean 的方式中解放出來。這些檢索方法是Spring IoC 容器的最基本的入口。

2.2.2BeanFactory 容器的設(shè)計(jì)原理

BeanFactory 接口提供了使用IoC 容器的規(guī)范。在這基礎(chǔ)上，Spring 還提供了一些符合這個(gè)容器接口的具體實(shí)現(xiàn)。這里以XMLBeanFactory 為例(現(xiàn)在這個(gè)類已經(jīng)被廢棄了)來簡(jiǎn)單說明IoC 容器的設(shè)計(jì)原理。下面是這個(gè)類的部分繼承結(jié)構(gòu)。

XMLBeanFactory 作為IoC 容器最底層的實(shí)現(xiàn)，與ApplicationContext 相比有明顯的特點(diǎn)：它只提供最基本的IoC 容器的功能。我們可以把BeanFactory 實(shí)現(xiàn)時(shí)IoC 容器的基本形式，而各種ApplicationContext 的實(shí)現(xiàn)是IoC 容器的高級(jí)變現(xiàn)形式。接下來就從XMLBeanFactory 入手來簡(jiǎn)要分析IoC 容器是如何實(shí)現(xiàn)的。下面是去掉注釋后的XMLBeanFactory 底層源碼。

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {this(resource, null);}public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {super(parentBeanFactory);this.reader.loadBeanDefinitions(resource);} }

XMLBeanFactory 繼承自DefaultListableBeanFactory ，后者這個(gè)類非常重要，是經(jīng)常可以用到的一個(gè)IoC 容器的實(shí)現(xiàn)。DefaultListableBeanFactory 這個(gè)包含了基本IoC 容器所具有的的重要功能，也是很多IoC 容器系列都會(huì)用到的一個(gè)基本IoC 產(chǎn)品。比如在ApplicationContext 中就會(huì)用到它。實(shí)現(xiàn)涉及到了1000多行代碼，有很多的方法，這里不方便貼出，有興趣的話大家可以自己查看。

在Spring 中實(shí)際上把DefaultListableBeanFactory 作為一個(gè)默認(rèn)的功能完整的IoC 容器來使用。XMLBeanFactory 在繼承了DefaultListableBeanFactory 的同時(shí)，擴(kuò)展了其中的方法。由它的名字我們可以看出，XMLBeanFactory 是一個(gè)與XML 文件相關(guān)的BeanFactory。

這個(gè)類是如何讀取XML 的呢？其實(shí)，對(duì)于XML 文件的信息的讀取并不是由XMLBeanFactory 直接完成的。在上面的源碼中，可以看出在XMLBeanFactory 中定義并初始化了一個(gè)XmlBeanDefinitionReader 對(duì)象，有了這個(gè)reader 對(duì)象，那些以XML 方式定義的BeanDefinition 就有了處理的地方。實(shí)際上，對(duì)于XML 形式的信息處理是由XmlBeanDefinitionReader 來完成的。

在XMLBeanFactory 構(gòu)造函數(shù)中，需要指定BeanDefinition 的信息來源。Resource 是Spring 用來封裝I/O 操作的接口，由其具體的實(shí)現(xiàn)類來加載XML 文件，從而來完成Bean 的初始化與依賴注入過程。下面是Resource 相關(guān)的繼承結(jié)構(gòu)圖。

XMLBeanFactory 的功能是建立在DefaultListableBeanFactory 類基礎(chǔ)上的，并在這個(gè)基本容器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一些關(guān)于XML 文件的操作。XMLBeanFactory 中的源碼很好理解：在XMLBeanFactory 的構(gòu)造函數(shù)中得到需要的Resource 對(duì)象對(duì)XmlBeanDefinitionReader 對(duì)象初始化，以及使用這個(gè)對(duì)象來完成loadBeanDefinitions() 方法的調(diào)用，loadBeanDefinitions() 同時(shí)也是IoC 容器初始化的重要組成部分。

通過對(duì)過程的分析，我們就可以總結(jié)一下IoC 容器的使用過程(這里通過代碼的方式總結(jié))，這個(gè)過程可以參考上面的XmlBeanFactory 源碼實(shí)現(xiàn)。

ClassPathResource res = new ClassPathResource("bean.xml"); DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory(); XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory); reader.loadBeanDefinitions(res);

過程分析：

創(chuàng)建IoC 配置文件的抽象信息，這個(gè)抽象資源包含了BeadDefinition 的定義信息。

創(chuàng)建一個(gè)BeanFactory，這里以DefaultListableBeanFactory 為例。

創(chuàng)建一個(gè)BeadDefinition 的讀取器，通過一個(gè)回調(diào)配置給BeanFactory。

從定義好的資源位置讀取配置信息，具體的解析過程由XmlBeanDefinitionReader 對(duì)象來完成。在完成載入和注冊(cè)Bean之后，需要的IoC 容器就建立起來了。這時(shí)候就可以直接使用了。

2.3ApplicationContext

2.3.1ApplicationContext 應(yīng)用場(chǎng)景

在Spring 中，系統(tǒng)已經(jīng)為用戶提供了定義好的容器的實(shí)現(xiàn)，從而簡(jiǎn)化我們的開發(fā)。相比那些簡(jiǎn)單擴(kuò)展BeanFactory 的基本IoC 容器，我們常用的是AppliCationContext，它除了提供了前面介紹的基本IoC 容器功能外，還提供了一些附加功能，因此讓用戶更方便的使用。下面是ApplicationContext 接口關(guān)系圖。

有些接口為ApplicationContext 提供了一些BeanFactory 所不具備的新特性。

• 支持不同的信息源。ApplicationContext 擴(kuò)展了MessageResource 接口，這些信息源的功能可以支持國(guó)際化的實(shí)現(xiàn)。
• 訪問資源。這一特性體驗(yàn)在Resource 與ResourceLoader 上，這樣一來，我們可以從不同的地方得到Bean 定義資源。
• 支持應(yīng)用事件。繼承了接口ApplicationEventPublisher，從而在上下文中引入了事件機(jī)制。這些事件和Bean 的生命周期的結(jié)合為Bean 的管理提供了便利。
• 在ApplicationContext 中提供的附加服務(wù)。這些服務(wù)使得基本的IoC 容器的基本功能更加豐富。

2.3.2ApplicationContext 容器的設(shè)計(jì)原理

在ApplicationContext 容器中，這里以FileSystemXmlApplicationContext 的實(shí)現(xiàn)原理來說明ApplicationContext 容器的設(shè)計(jì)原理。下面是FileSystemXmlApplicationContext 的繼承結(jié)構(gòu)。

FileSystemXmlApplicationContext 繼承自AbstractXmlApplicationContext，AbstractXmlApplicationContext 中實(shí)現(xiàn)了FileSystemXmlApplicationContext 的大部分功能。在FileSystemXmlApplicationContext 中，作為一個(gè)具體的應(yīng)用上下文，只需要實(shí)現(xiàn)和它自身相關(guān)的兩個(gè)功能。

一個(gè)功能是，在實(shí)例化FileSystemXmlApplicationContext 時(shí)，啟動(dòng)IoC 容器的refresh() 過程。主要相關(guān)代碼如下：

public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)throws BeansException {super(parent);setConfigLocations(configLocations);if (refresh) {refresh();}}

這個(gè)refresh() 過程會(huì)涉及到IoC 容器啟動(dòng)時(shí)的一系列復(fù)雜操作，同時(shí)對(duì)于不同的容器的實(shí)現(xiàn)，這些操作都是類似的，因此在基類中將它們封裝好。所以這里只簡(jiǎn)單分析一下其調(diào)用過程。關(guān)于refresh() 在IoC 容器中的具體實(shí)現(xiàn)，會(huì)在后面的博文中講述。

另一個(gè)功能是FileSystemXmlApplicationContext 設(shè)計(jì)的相關(guān)功能，這個(gè)功能決定怎樣從文件系統(tǒng)中加載XML 的Bean 資源。下面是相關(guān)源碼：

@Overrideprotected Resource getResourceByPath(String path) {if (path != null && path.startsWith("/")) {path = path.substring(1);}return new FileSystemResource(path);}

通過這個(gè)過程，可以為文件系統(tǒng)中以XML 文件形式存在的BneaDefinition 做準(zhǔn)備。從而通過這個(gè)方法，得到FileSystemXmlApplicationContext 的資源定位。

參考資料
《Spring 技術(shù)內(nèi)幕》

與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Spring IoC(一)IoC容器的设计与实现：BeanFactory与ApplicationContext的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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