Spring探秘2：ApplicationContext启动流程

     ApplicationContext是Spring框架中最基础的接口之一，可以认为其实现类就是一个Spring的环境（容器），而一个简单的Spring应用的启动过程就是一个ApplicationContext的实现类的实例化过程，是研究Spring源码的很好的切入点。这里研究的实现类是AnnotationConfigApplicationContext，运行的代码为前文Spring探秘0：源码构建中的测试代码，启动类的代码如下：

public class DemoApp {
  public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context =
                new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        DemoComponent component = context.getBean(DemoComponent.class);
        component.foo();

    }
}

要区分的一个概念就是“容器”，本文中提到的容器都是指Spring框架的容器，即管理Service，Dao以及Component这些Bean的一个“环境”。与SpingMVC的容器不同，SpringMVC的容器是管理Controller的环境。与Tomcat这些Web容器就更不一样了。

相关的类与接口

继承结构

     AnnotationConfigApplicationContext这个类从类名就可以看出，它是一个通过注解来配置的Spring容器，实例化该容器时，可以传入一个配置类，上面代码中的AppConfig就是我自定义的一个配置类，其中唯一的配置项就是通过@ComponentScan注解配置了扫描的包。
    AnnotationConfigApplicationContext这个类的继承结构如下图（图中只包含了与启动容器关系较大的类和接口，实际的继承层次要复杂得多）：

从中可以看出

1. ApplicationContext最终还是要实现BeanFactory，而这个父接口的含义可以参考前一篇文章。因此可以说ApplicationContext是BeanFactory功能上的增强。
2. AnnotationConfigApplicationContext的直接父类GenericApplicationContext其实还有其他的一些子类，如GenericXmlApplicationContext等，分别用于表示不同配置方式的容器。

启动容器时涉及到的类

     容器的启动过程就是一个ApplicationContext的实例化过程，本文研究的容器实现类为AnnotationConfigApplicationContext，启动的过程中会涉及到许多其他的类，包括容器中的实例对象的实例化，向容器中注册的一些初始的处理器等。这里通过类图的形式总结了部分类以及这些类之间的关系。

各类的简介

自顶向下地简单介绍相关的类：

• BeanDefinition: 用于描述一个Bean实例的信息；根据Bean的来源不同有具体的实现类，如AnnotatedGenericBeanDefinition，RootBeanDefinition，ScannedGenericBeanDefinition等。
• AbstractApplicationContext: 是ApplicationContetxt接口的抽象实现类，该类没有指定容器的配置类型，只实现了容器的一些通用功能，这些功能增强了简单的BeanFactory。与简单的BeanFactory相比，ApplicationContext应该能够主动探测到容器内的一些特殊的bean。因此该类自动注册了一些BeanFactoryPostProcessor，BeanPostProcessor，ApplicationListener，在一些特殊的时期能够自动调用这些对象的功能。
• BeanFactoryPostProcessor: 这就是一种ApplicationContext能够主动调用的特殊的Bean，从类名不难猜到，实现了该接口的Bean会在Bean工厂初始化完成后被调用（称为后置处理器）。因此我们可以通过实现该接口来插手Bean工厂初始化过程，从而扩展Spring的功能。值得注意的是，该接口的实现类只能去处理、修改bean definitions，而不应该对Bean实例作任何处理，因为调用时，bean都还没实例化。
• BeanDefinitionRegistryPostProcessor，它是BeanFactoryPostProcessor的子接口，即除了实现BeanFactoryPostProcessor的功能之外，还能够实现动态地向容器中添加BeanDefinition的功能。该功能会在一般的BeanFactoryPostProcessor之前被调用。
• PostProcessorRegistrationDelegate：AbstractApplicationContext将调用后置处理器的功能委派给该类，应该只是为了减少每个类的代码量？
• BeanDefinitionRegistry：registry意为“注册处”，所以这个接口也就是表示BeanDefinition注册的地方，一般都是由Bean工厂实现，用于管理BeanDefinition，包括注册、移除、获取等。对BeanDefinition有管理需要的地方就可以调用该接口的方法。
• GenericApplicationContext: 是AbstractApplicationContext的子类，主要维护了一个DefaultListableBeanFactory实例，通过该实例实现了BeanFactory接口（装饰者模式）。另外也实现了BeanDefinitionRegistry接口，给有需要的类注册BeanDefinition。
• DefaultListableBeanFactory：这就是Spring内BeanFactory接口和BeanDefinitionRegistry的一个默认实现。
• AnnotationConfigApplicationContext: 是GenericApplicationContext的子类，是一个独立的应用上下文（容器），构造时可以接收多个组件类作为参数（一般是配置类）。
• ClassPathBeanDefinitionScanner: 是AnnotationConfigApplicationContext中一个重要的工具，用于扫描classpath上所有的Bean，并将相应的BeanDefifnition注册到给定的BeanDefinitionRegistry中。（一般registry就是一个BeanFactory或者是ApplicationContext，即当前的Spring容器）
• AnnotatedBeanDefinitionReader：是AnnotationConfigApplicationContext中另一个重要的工具，也是用于接收一个Bean类，转换为BeanDefifnition并将其注册到registry中，但是不同点在于它只用于读取显式注册的类，即与ClassPathBeanDefinitionScanner相比没有扫描classpath的功能。

启动流程原理分析

     AnnotationConfigApplicationContext的构造方法的调用层次如下图所示：

构造父类GenericApplicationContext

• 再递归地构造父类AbstractApplicationContext，该父类中的BeanFactoryPostProcessor的list就是在此时实例化的
• 实例化beanFactory属性为DefaultListableBeanFactory。

工厂模式：AbstractApplicationContext类定义了一个抽象方法getBeanFactory()，通过该方法实现了BeanFactory接口。该方法就是需要子类去实现的工厂方法，不同的子类可能有不同的BeanFactory实现。

实例化reader属性

• 设置reader中的registry，conditionEvaluator属性

• 调用 AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors() 向容器注册一些后置处理器的BeanDefinition（并且其实现类均为RootBeanDefinition），包括：

  • ConfigurationClassPostProcessor：是一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor实现类，用于处理配置类
  • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：用于处理自动注入的类
  • CommonAnnotationBeanPostProcessor：支持JSR-250的注解
  • PersistenceAnnotationBeanPostProcessor：支持JPA的注解
  • EventListenerMethodProcessor
  • DefaultEventListenerFactory

• 此时，reader的实例化已经完成，程序运行到这里（指AnnotatedBeanDefinitionReader构造方法的最后一行）时，Bean工厂中应该已经存在一些BeanDefinition：

实例化scanner属性

• 该实例化过程比较简单，只是在scanner的扫描过滤器中添加了@Component这个注解。

注册构造方法的参数传入的组件类

• 调用reader.register()，追踪调用，最终的逻辑是在doRegisterBean()方法实现的

刷新 refresh()

• 刷新容器是容器启动的最重要的一个阶段，有很多的工作包括准备Bean工厂、调用BeanFactoryPostProcessors、注册BeanPostProcessors等等，需要另外进行详细的分析。