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Spring Framework核心容器启动流程

好的，各位听众，各位“码农”朋友们，欢迎来到今天的“Spring Framework核心容器启动流程深度游”特别节目！我是你们的老朋友，代码界的“段子手”——码不停蹄，今天就带大家一起扒一扒Spring这个“老司机”是怎么启动的，保证全程高能，让你听得懂、记得住、用得上！

开场白：Spring，你这个磨人的小妖精！

说起Spring，那真是Java界的一个“扛把子”，用的人多，坑也多（手动滑稽）。但不得不承认，它确实好用，依赖注入、AOP、事务管理，哪个不是开发者的心头好？但你有没有想过，Spring这个“魔术师”，到底是怎么把这些功能变出来的呢？今天我们就来揭秘一下它的核心容器启动流程，看看它到底在“后台”做了哪些不可告人的“秘密”。

第一站：BeanFactory，容器的“毛坯房”

首先，我们要认识一个非常重要的概念：BeanFactory。你可以把BeanFactory想象成一个“毛坯房”，它只是一个接口，定义了容器的基本功能，比如getBean()，用来获取Bean实例。BeanFactory的实现类有很多，比如XmlBeanFactory，它可以通过XML配置文件来创建Bean。

  • BeanFactory的职责：

    • 定义Bean的注册规范： 规定了Bean的命名、类型、依赖关系等。
    • 提供Bean的获取方式： 通过getBean()方法，我们可以从容器中获取Bean实例。
    • 管理Bean的生命周期： 负责Bean的创建、初始化、销毁等过程。

  • BeanFactory的特点：

    • 延迟加载： BeanFactory在启动时不会立即创建所有的Bean，而是在需要的时候才创建。
    • 轻量级： BeanFactory的实现比较简单，启动速度快，资源占用少。

第二站：ApplicationContext，容器的“精装修”

有了“毛坯房”，总得装修一下才能住人吧？ApplicationContext就是那个负责“精装修”的角色。ApplicationContext继承了BeanFactory，并在此基础上扩展了更多的功能，比如AOP、事件发布、国际化等。

  • ApplicationContext的职责：

    • 继承BeanFactory的所有功能： 拥有BeanFactory的所有特性。
    • 提供AOP支持： 可以通过配置，实现Bean的自动代理。
    • 支持事件发布： 可以发布自定义事件，实现组件之间的解耦。
    • 提供国际化支持： 可以根据不同的语言环境，加载不同的资源文件。
    • 提供资源访问支持： 可以访问文件系统、网络资源等。

  • ApplicationContext的特点：

    • 预加载： ApplicationContext在启动时会立即创建所有的单例Bean。
    • 功能强大： ApplicationContext提供了更多的功能，使用起来更方便。
    • 重量级： ApplicationContext的实现比较复杂，启动速度慢，资源占用多。

BeanFactory vs ApplicationContext：一个“抠脚大汉”，一个“精致Boy”

用一个形象的比喻来说，BeanFactory就像一个“抠脚大汉”，只关注最基本的功能，简单粗暴；而ApplicationContext就像一个“精致Boy”，不仅功能强大，还注重用户体验，体贴入微。

特性 BeanFactory ApplicationContext
加载方式 延迟加载 预加载
功能 简单，只提供基本功能 强大，提供更多高级功能
资源占用 小 大
启动速度 快 慢
使用场景 对性能要求高的场景 对功能要求高的场景
比喻 抠脚大汉 精致Boy
灵魂拷问 “能用就行，要啥自行车？” “我要优雅，我要精致，我要全都要！”

第三站：启动流程详解，一步一个脚印

好了，认识了BeanFactory和ApplicationContext，接下来我们就深入了解一下ApplicationContext的启动流程，看看它是如何一步步把Bean创建出来的。

我们以最常用的ClassPathXmlApplicationContext为例，它会从classpath下加载XML配置文件。

1. 构造器阶段：

  • 创建实例： 首先，创建一个ClassPathXmlApplicationContext实例，并指定配置文件的路径。
  • 设置环境： 初始化Environment，用于访问系统属性、环境变量等。
  • 准备BeanFactory： 创建DefaultListableBeanFactory，这是Spring容器的核心实现类。
public ClassPathXmlApplicationContext(String... configLocations) throws BeansException {
    this(configLocations, true, null);
}

public ClassPathXmlApplicationContext(
    String[] configLocations, boolean refresh, @Nullable ApplicationContext parent) throws BeansException {

    super(parent); // 调用父类构造器
    setConfigLocations(configLocations); // 设置配置文件路径
    if (refresh) {
        refresh(); // 刷新容器
    }
}

2. refresh() 阶段：容器启动的核心！

refresh()方法是ApplicationContext启动的核心，它会完成Bean的加载、注册、初始化等一系列操作。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        // 1. 准备刷新：设置启动日期、激活状态等。
        prepareRefresh();

        // 2. 获取BeanFactory：创建或获取BeanFactory实例。
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        // 3. 准备BeanFactory：设置ClassLoader、Bean表达式解析器等。
        prepareBeanFactory(beanFactory);

        // 4. 后置处理BeanFactory：允许子类修改BeanFactory。
        postProcessBeanFactory(beanFactory);

        // 5. 调用BeanFactoryPostProcessor：执行BeanFactory的后置处理器。
        invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

        // 6. 注册BeanPostProcessor：注册Bean的后置处理器。
        registerBeanPostProcessors(beanFactory);

        // 7. 初始化MessageSource：初始化国际化资源。
        initMessageSource();

        // 8. 初始化事件广播器：初始化事件广播器。
        initApplicationEventMulticaster();

        // 9. 注册监听器：注册监听器。
        onRefresh();

        // 10. 实例化单例Bean：创建所有非延迟加载的单例Bean。
        finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

        // 11. 发布事件：发布容器刷新完成事件。
        finishRefresh();
    }
}

我们来逐个击破，看看这些步骤都做了些什么：

  • 2. 获取BeanFactory： 如果容器中没有BeanFactory，则创建一个新的DefaultListableBeanFactory。
  • 3. 准备BeanFactory： 设置BeanFactory的一些属性，比如ClassLoader、Bean表达式解析器等。
  • 4. 后置处理BeanFactory： 这是一个扩展点，允许子类修改BeanFactory的配置。
  • 5. 调用BeanFactoryPostProcessor： BeanFactoryPostProcessor是一个接口，允许在BeanFactory创建之后，BeanDefinition加载之前，修改BeanDefinition的属性。常用的BeanFactoryPostProcessor有PropertyPlaceholderConfigurer，用于加载properties文件中的属性。这个步骤就像是“装修队”进场前，先把水电煤气管道铺设好。
    • 举个栗子?：
      • 假设你的XML配置文件中使用了${jdbc.url}这样的占位符，那么PropertyPlaceholderConfigurer就会负责把这些占位符替换成properties文件中对应的值。
  • 6. 注册BeanPostProcessor： BeanPostProcessor也是一个接口，允许在Bean创建前后进行一些处理。常用的BeanPostProcessor有AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，用于处理@Autowired注解。这个步骤就像是“装修队”进场后，开始贴瓷砖、刷油漆，对Bean进行一些“美化”处理。
    • 举个栗子?：
      • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor会扫描Bean中的@Autowired注解，并自动注入依赖的Bean。
  • 7. 初始化MessageSource： 初始化MessageSource，用于国际化资源的管理。
  • 8. 初始化事件广播器： 初始化事件广播器，用于发布和监听事件。
  • 9. 注册监听器： 注册监听器，用于监听容器中的事件。
  • 10. 实例化单例Bean： 这是最重要的一个步骤，它会创建所有非延迟加载的单例Bean。Spring会遍历所有的BeanDefinition，根据BeanDefinition的信息，创建Bean实例，并注入依赖的Bean。这个步骤就像是“装修队”开始组装家具、电器，把“毛坯房”变成一个可以居住的“家”。
    • Bean的创建过程：
      • 实例化： 通过反射或者构造器创建一个Bean实例。
      • 属性赋值： 根据BeanDefinition中的属性，为Bean实例赋值。
      • Aware接口回调： 如果Bean实现了Aware接口（比如BeanNameAware、BeanFactoryAware、ApplicationContextAware），则会回调相应的方法。
      • BeanPostProcessor前置处理： 调用BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization()方法。
      • 初始化： 如果Bean实现了InitializingBean接口，则会调用afterPropertiesSet()方法；如果配置了init-method属性，则会调用指定的方法。
      • BeanPostProcessor后置处理： 调用BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization()方法。
      • 注册： 将Bean实例注册到容器中。
  • 11. 发布事件： 发布容器刷新完成事件，通知监听器容器已经启动完成。

表格总结：Spring容器启动流程

| 步骤 | 说明 步骤 | 说明

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