萬字博文，Spring系列之抽絲剝繭Spring源碼（一）

當5G來臨，當211高校已經開啓人工智能課程，當甲骨文大批量裁員，大家的心是否像我一樣爲之一顫呢？當科技不斷髮展，技術迅速迭代，程序員愈發年輕化的今天，而作爲我們已經步入中年的程序員來說路在何方？當我們逐漸老去，我們不能指望企業家的憐憫，當大批年輕化的程序員涌入互聯網大潮時，他們的思維，他們的體能，甚至他們的能力都遠超於我們，我們又該何去何從？職場不相信眼淚，更不會同情，唯有修煉內功，修煉職場硬實力，當然如果硬實力不行，也只能來點軟的了…

作爲程序員不懂高併發、JVM優化、系統內核、大數據、框架源碼… …，整天寫CRUD，也許很快就會被時代所淘汰。

下面讓我帶你抽絲剝繭spring源碼。會從spring ioc容器核心結構、spring ioc注入執行流程的脈絡講起，包括什麼是BeanFactory和FactoryBean；什麼是BeanDefinition及其有哪些重要的實現類；什麼是BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor、ImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar，以及如何應用他們來實現對spring的擴展等等，逐步深入細節，當然spring源碼非常龐大難懂，本文是從spring ioc講起，重點是梳理spring ioc注入的脈絡，之後的博文會一點點抽絲剝繭的對spring內部處理細節做逐步分析講解，包括Spring aop、spring Tx等等，來逐步解密spring。

帶您初識spring容器模型

在學習spring ioc源碼之前，有必要先了解下其核心類的含義及作用。上面是一個粗略的spring bean工廠內部存儲，鑑於spring工廠比較龐大，上圖也只畫出了一部分比較重要的核心類，但是即便這樣這個圖片也已經看不清了，但是我會帶您一個個講解說明。

初始化spring容器測試代碼：

首先既然是spring ioc，它的最重要的作用就是管理bean，所以我們猜測肯定是會有一個bean工廠的，這個是很多框架都有的（如mybatis），上來就會來個工廠。這就是 BeanFactory，在spring中默認的實現類爲DefaultBeanFactory，DefaultBeanFactory作爲bean工廠的默認實現，主要提供了bean的註冊，bean的獲取取。當然bean的註冊和獲取的具體實現是由其子類AbstractBeanFactory和DefaultSingletonBeanRegistry類完成。
其實在本文開始的時候我也提到了FactoryBean，那麼FactoryBean又是什麼的？它是一個spring提供的一個接口，其實大家目前可以簡單粗暴的理解爲是一個特殊的bean，在某些情況下bean的實例化過程比較複雜，可以實現FactoryBean接口重寫getObject()方法來實現一個複雜bean的實例化，實現FactoryBean接口會在spring工廠中注入2個bean，實現類本身會對應一個bean，beanName爲&+類名（首字母小寫），還有一個就是getObject()返回的bean，也就是我們自己自定義的bean，beanName爲返回的Object類的類名（首字母小寫）。如我們比較熟悉的mybatis就是應用了spring的這個FactoryBean這個擴展類，具體mybatis中的哪個類應用了，大家自己想吧。
BeanDefinition：顧名思義，這個類是描述bean的接口。有兩個重要的實現類分別是RootBeanDefinition和AnnotatedGenericBeanDefinition。RootBeanDefinition是用來定義Spring內部的bean，如ConfigurationClassPostProcessor；AnnotatedGenericBeanDefinition是用來定義我們自定義的bean，也就是我們注入spring容器，需要spring管理的bean。
說完BeanDefinition，我們來認識下bean的元數據定義類。ClassMetadata：定義類的元數據，其中包括getClassName、isInterface、isAnnotation方法；MethodMetadata：定義方法的元數據；AnnotationMetadata：定義註解類元數據信息；
Spring初始化時bean是怎麼存儲的？答案是存儲在DefaultListableBeanFactory類的集合中，其中BeanDefinitionMap是存儲了beanName和BeanDefinition的映射，beanDefinitionNames存儲了beanName，見下圖：

但請注意此時bean還沒有實例化，實例化後，bean是存儲在DefaultSingletonBeanRegistry類中的singletonObjects中，這個我們在之後分析源碼的時候會詳細說。

AnnotatedBeanDefinitionReader：這個類是spring容器初始化的時候，在DefaultListableBeanFactory初始化之後就會實例化的一個類。它主要的作用是向spring bean工廠中註冊我們自定義的bean，但是這個類其實是委託了BeanDefinitionReaderUtils類去調用DefaultListableBeanFactory類去完成bean的註冊的，可見DefaultListableBeanFactory的重要性。
BeanDefinitionHolder：封裝了beanName和BeanDefinition，不用關注。
BeanFactoryPostProcessor：bean工廠的後置處理器，可以插手bean工廠初始化過程，實現這個接口會得到beanFactory實例，也就是可以操作bean工廠了。至於什麼時候會執行其實現類，那是後面博文會講解的內容。
BeanPostProcessor：bean的後置處理器。會插手bean實例化的過程，實現此接口可以操縱容器中正在初始化的bean，也就是說可以對bean屬性做修改。
BeanDefinitionRegistryPostProcessor：是個接口，實現了BeanFactoryPostProcessor接口，定義了postProcessorBeanDefinitionRegistry(registry)方法，也就是擴展了BeanFactoryPostProcessor接口，spring內部ConfigurationClassPostProcessor類實現了這個接口，去完成bean的解析。
實例化AnnotatedBeanDefinitionReader時，同時spring會向容器中注入7個spring自帶的bean處理器。這些處理器在spring容器中都起着重要作用。這個也留待我們之後的博文中進行深入講解。
ClassPathBeanDefinitionScanner：主要用於包的掃描工作。後續博文中會詳細說。

以上簡要帶大家認識了spring ioc注入過程中涉及到的一些比較重要的spring核心類。

Spring ioc初始化流程

下面我們就以註解方式初始化spring爲例講解下spring容器初始化過程。

Spring註解方式啓動：實例化AnnotationConfigApplicationContext，傳入需要掃描的配置類或需要注入的beanclass。接着我們就來進入主題，看下源碼入口：

實例化父類構造方法

如上圖，首先會執行其父類的構造方法，正如我這個方法上註釋的說明，主要實例化三個類，我們分別看下：

GenericApplicationContext：主要實例化了beanFactory，默認爲DefaultListableBeanFactory。

AbstractApplicationContext：主要實例化PathMatchingResourcePatternResolver。這個類我在第一部分沒有拿出來說明，其實可以理解它是資源文件解析器，提供瞭解析資源文件的功能。

DefaultResourceLoader：實例化類加載器，其實就是APPClassLoader的實例。

執行完父類構造方法後，我們看下spring容器中的變化，即向spring容器中實例化了：

無參構造方法

父類構造方法執行結束，我們就來看下主體方法中的第一個方法this()。它會調用無參的構造方法：

通過上面對代碼的註解，你應該大致瞭解了這個構造方法做了什麼。下面就在來看下里面的實現。

這個類最終主要會調用AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors()方法，也就是AnnotatedBeanDefinitionReader會委託AnnotationConfigUtils類做一些事情，那麼我們就看下registerAnnotationConfigProcessors()方法做了哪些事情。

正如這段代碼中我註釋所寫的那樣，主要是向bean工廠中註冊spring內部自定義的bean。其中這些bean有的是實現了BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor接口的，這兩個接口我們在第一部分中做過說明。被註冊的6個bean在後續的操作中都有着各自的作用，這些類會在後續的博文中做詳細的介紹。

這裏每個bean都會封裝成RootBeanDefinition（這個我們在第一部分也做過說明，RootBeanDefinition是封裝spring內部自定義的bean的），最終會調用registry.registerBeanDefinition(beanName, definition)方法向容器中註冊bean。Registry其實就是DefaultListableBeanFactory的實例，那麼也就是調用DefaultListableBeanFactory類的registerBeanDefinition()方法：

上面是當前會執行的代碼部分，也就是會將那6個bean都註冊到beanDefinitionMap中。這也就是實例化AnnotatedBeanDefinitionReader類主要做的事情。

我們在來看下現在spring容器中的變化，其實就是bean工廠中註冊了7個spring自定義的bean：

上面說了構造函數中的this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this)方法，接下來說下構造函數中ClassPathBeanDefinitionScanner實例化的過程。

其實這個實例化的過程比較簡單，除了實例化ClassPathBeanDefinitionScanner類之外，主要就是註冊了幾個註解：

暫時可以先不用管這部分，不重要。
此時就完成了spring容器初始化的第一步，再讓我們來看下spring容器目前的情況：

register(annotatedClasses)註冊自定義bean

接下來就要處理我們需要spring容器來管理的beanclass了。其實就是調用AnnotatedBeanDefinitionReader的register方法，其中參數AnnotatedClasses是我們傳入的需要注入的bean，可以是一個帶有@ComponentScan註解的配置類，也可以是一個bean集合，也可以是一個單個bean，所以此處做了循環操作處理。

最終會調用doRegisterBean()方法：

這個方法首先會調用shouldSkip()方法對beanclass做校驗，具體校驗邏輯見我對代碼的註解說明：

接着會調用AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations()方法，在這個方法中會給這個bean實例賦予屬性，主要是通過這個beanclass上的註解來賦值，會看是否的@Lazy的、@Primary的值、@DependsOn的值、@Role的值、@Description的值，beanclass上存在這些註解就會取值並賦給bean實例。具體實現我們在之後的博文中會詳細分析。

下面是這個方法中最重要的部分，也就是最終的注入。這個如下面第二個圖所示，它最終也會調用registry.registerBeanDefinition()方法，也就是DefaultListableBeanFactory類的registerBeanDefinition()方法，最終將annotationClass注入到beanDefinitionMap和BeanDefinitionNames中。這個方法上面有說過，這裏就不在說明了，這個方法中具體的細節會在之後的博文中詳細分析。

至此我們的register()方法就處理脈絡就說完了，我們在來看下此時的bean工廠的變化：

其實就是如我上面說的那樣將annotationClass（App.class）注入到了我們的bean工廠中。