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IoC 容器是 Spring 的核心#xff0c;Spring 通过 IoC 容器来管理对象的实例化和初始化#xff08;这些对象就是 Spring Bean#xff09;#xff0c;以及对象从创建到销毁的整个生命周期。也就是管理对象和依赖#xff0c;以及依赖的注入等等。
Spring 提供…一、IoC 容器
IoC 容器是 Spring 的核心Spring 通过 IoC 容器来管理对象的实例化和初始化这些对象就是 Spring Bean以及对象从创建到销毁的整个生命周期。也就是管理对象和依赖以及依赖的注入等等。
Spring 提供 2 种不同类型的 IoC 容器BeanFactory 和 ApplicationContext 容器。
1.1 BeanFactory 容器
BeanFactory 是一个管理 Bean 的工厂它主要负责初始化各种 Bean, 并调用它们的生命周期方法。BeanFactory 是最简单的 Bean 容器它由 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 接口定义实现。提供了容器最基本的功能。
目前 BeanFactory 没多少人用主要是为了能够兼容 Spring 集成的第三方框架所以目前仍然保留了该接口。下面是官网的解释
The BeanFactory and related interfaces, such as BeanFactoryAware, InitializingBean, DisposableBean, are still present in Spring for the purposes of backward compatibility with the large number of third-party frameworks that integrate with Spring.
Beanfactory 是 org.springframework.beans 的顶级接口。
1.2 ApplicationContext 容器
ApplicationContext 容器几乎涵盖所有 BeanFactory 容器的功能它继承了 BeanFactory 接口由org.springframework.context.ApplicationContext 接口定义实现。在 BeanFactory 的基础上增加了AOP、事务支持等等功能。现在Spring 实际开发中基本上使用的是 ApplicationContext 容器。
ApplicationContext 是 org.springframework.context 的顶级接口。
ApplicationContext 有两个常用的实现类分别是 ClassPathXmlApplicationContext 和 FileSystemXmlApplicationContext 。
1.2.1 ClassPathXmlApplicationContext 类
看名字就知道它是从类路径 ClassPath 中寻找 XML 配置文件来完成 ApplicationContext 实例化工作
ApplicationContext applicationContext new ClassPathXmlApplicationContext(configlocation);
//configlocation 是指定 Spring 配置文件XML的名称和位置,比如 Beans.xml1.2.2 FileSystemXmlApplicationContext
该类是从文件系统中寻找 XML 配置文件
ApplicationContext applicationContext new FileSystemXmlApplicationContext(configlocation);
//configlocation 是从非类路径外中获取 XML 的名称和位置比如 ”F:/workCode/Beans.xml“它们都是通过 XML 配置文件来加载 Bean 的。
二、 Spring Bean 的定义
看官网定义
In Spring, the objects that form the backbone of your application and that are managed by the Spring IoC container are called beans. A bean is an object that is instantiated, assembled, and otherwise managed by a Spring IoC container. Otherwise, a bean is simply one of many objects in your application. Beans, and the dependencies among them, are reflected in the configuration metadata used by a container.
Bean 是由 Spring IoC 容器管理的对象容器就能通过反射的形式将容器中准备好的对象注入这里使用的是反射给属性赋值到需求的组件中去简单来说Spring IoC 容器可以看作是一个工厂Bean 相当于工厂的产品。 Spring 配置文件则告诉容器需要哪些 Bean,以及需要哪种方式来装配 Bean。
Bean 其实就是一个 Java 对象它是根据 bean 规范编写出来的类并且由容器生成的对象就是一个 bean。
Bean 规范
所有属性是 private提供默认构造方法提供 getter 和 setter实现 serializable 接口
它和 POJO 其实是一样的只不过是遵循 Bean 规范的 POJO 。
Spring 配置文件
spring 配置文件主要支持两种格式XML 和 Properties 格式
Properties 配置文件主要以 key-value 键值对的形式存在不能进行其他操作使用于简单的属性配置XML 配置文件是树形结构文件结构清晰但是内容比较繁琐使用于大型复杂项目
一般来说Spring 的配置文件使用 XML 格式。 XML 配置文件的根元素是,该元素下包含多个子元素。每个都定义了一个 bean ,并描述了该 Bean 如何被装配到 Spring 容器中。 元素的常用属性
属性名称描述idBean 的唯一标识符Spring 容器对 Bean 的配置和管理都通过该属性完成。id 的值必须以字母开始可以使用字母、数字、下划线等符号。namename 属性中可以为 Bean 指定多个名称每个名称之间用逗号或分号隔开。Spring 容器可以通过 name 属性配置和管理容器中的 Bean。class该属性指定了 Bean 的具体实现类它必须是一个完整的类名即类的全限定名。scope用于设定 Bean 实例的作用域属性值可以为 singleton单例、prototype原型、request、session 和 global Session。其默认值是 singletonconstructor-arg元素的子元素可以使用此元素传入构造参数进行实例化。该元素的 index 属性指定构造参数的序号从 0 开始type 属性指定构造参数的类型property元素的子元素用于调用 Bean 实例中的 setter 方法来属性赋值从而完成依赖注入。该元素的 name 属性用于指定 Bean 实例中相应的属性名ref 和 等元素的子元索该元素中的 bean 属性用于指定对某个 Bean 实例的引用value 和 等元素的子元素用于直接指定一个常量值list用于封装 List 或数组类型的依赖注入set用于封装 Set 类型的依赖注入map用于封装 Map 类型的依赖注入entry 元素的子元素用于设置一个键值对。其 key 属性指定字符串类型的键值ref 或 value 子元素指定其值init-method容器加载 Bean 时调用该方法类似于 Servlet 中的 init() 方法destroy-method容器删除 Bean 时调用该方法类似于 Servlet 中的 destroy() 方法。该方法只在 scopesingleton 时有效lazy-init懒加载值为 true容器在首次请求时才会创建 Bean 实例值为 false容器在启动时创建 Bean 实例。该方法只在 scopesingleton 时有效
三、 Spring Bean 的作用域
Spring 容器在初始化一个 Bean 实例时同时会指定该实例的作用域。Spring 5 支持 6 种作用域。
3.1 singleton
默认的作用域单例模式。表示在 Spring 容器中只有一个 Bean 实例Bean 以单例的方式存在。在容器启动前就创建好了对象任何时间获取都是之前创建好的那个对象。配置方式可以缺省因为是默认值。bean class.../bean
3.2 prototype
原型作用域多实例模式。每次调用 Bean 时都会创建一个新实例。Bean 以多实例的方式存在。容器启动默认不会创建多实例 bean每次获取都会创建一个新的实例 bean 。配置方式为 bean class... scopeprototype/bean
3.3 request
在 web 环境下每次 HTTP 请求都会创建一个 Bean 实例该作用域只在当前 HTTP Request 内有效。 配置方式为 bean class... scoperequest/bean
3.4 session
在 web 环境下每次 HTTP 会话共享一个 Bean 实例不同的 Session 使用不同的 Bean 实例。该作用域只在当前 HTTP Session 内有效。配置方式为 bean class... scopesession/bean
3.5 application
在web 环境下同一个 web application 共享一个 Bean 实例该作用域在当前 ServletContext 内有效。
3.6 websocket
在web 环境下同一个 websocket 共享一个 Bean 实例该作用域在整个 websocket 中有效。
四、Spring Bean 的注册方式
Bean 的初始化主要分为两个过程Bean 的注册和 Bean 的实例化。Bean 的注册主要是指 Spring 通过读取配置文件获取各个 bean 的声明信息并且对这些信息进行注册的过程。
4.1 XML 配置文件注册方式
在 XML 中配置好后进行注册
bean idperson classorg.springframework.beans.Personproperty nameid value1/property namename valueJava/
/bean4.2 Java 注解注册方式
可以使用 Component 或 Configuration Bean 来注册 Bean
Component
public class Person {private Integer id;private String name// 忽略其他方法
}Configuration //可以理解为 XML 配置文件中的 beans 标签
public class Person {Bean //可以理解为 XML 配置文件中的 bean 标签public Person person(){return new Person();}// 忽略其他方法
}4.3 Java API 注册方式
使用 BeanDefinitionRegistry.registerBeanDefinition() 方法来注册 Bean, 代码如下
public class CustomBeanDefinitionRegistry implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {Overridepublic void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {}Overridepublic void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {RootBeanDefinition personBean new RootBeanDefinition(Person.class);// 新增 Beanregistry.registerBeanDefinition(person, personBean);}
}五、Spring Bean 的生命周期
Spring 中的 Bean 的生命周期比较复杂可以表示为 Bean 的定义 - Bean 的初始化 - Bean 的使用 - Bean 的销毁
Spring 是根据 Bean 的作用域来管理对于单实例 singleton 作用域的 Bean, Spring 能够精确地知道 这个 Bean 的完整生命周期而对于 prototype 作用域的 Bean, Spring 只负责创建 当容器创建了 Bean 的实例后Bean 的实例就交给客户端管理Spring 容器将不再跟踪其生命周期。
首先从上面几节中看到关于 Bean 的定义和初始化中的注册都在配置文件中或者其他方式提前写好。下面我们直接从 Bean 初始化中的实例化开始看一般会有以下几个过程 5.1 实例化 Bean
Spring 启动 查找并加载需要被 Spring 管理的 Bean , 并实例化 Bean 实例化就是通过容器生成一个 Bean。实例化 Bean 方式主要有三种类的无参构造方法、静态工厂、实例工厂。
5.1.1 无参构造方法创建
在配置文件 XML 中配置 bean, 默认使用了无参构造器创建 bean
bean idbean classcom.spring.demo.Bean/bean然后再通过 getBean() 方法来获取实例化的 bean
ApplicationContext context new ClasspathXmlApplicationContext(Bean.xml);
Bean b (Bean)context.getBean(Bean.xml);5.1.2 静态工厂方法创建
同样也是需要在 XML 中配置 bean :
bean idbean classcom.spring.demo.BeanFactory factory-methodgetBean/beanid 和 class 都定位到某个工厂类factory-method 表示调用到该类 BeanFactory 下的方法来创建对象而且这个 getBean 方法必须是静态方法。
同样是用 getBean() 方法获取实例化的 bean 就不赘余了。
5.1.3 实例工厂方法创建
同样的配置 XML 文件
bean idbeanfactory classcom.spring.demo.BeanFactory/bean
bean idbean factory-beanbeanfactory factory-methodgetbean/bean实例工厂和静态工厂的区别在于该实例化方式工厂方法不需要是静态的需要先创建对象(在工厂类中新建一个对象)然后再通过对象调用其方法创建 bean。
5.2 设置属性值依赖注入
这个阶段需要利用依赖注入完成 Bean 中的所有属性值的配置注入。容器的注入方法主要有构造方法和 Setter 方法注入。
5.2.1 构造方法注入
注入方式是使用 标签来实现构造函数的注入在该标签中包含这样几种属性
value: 用于注入基本数据类型以及字符串类型的值ref: 注入已经定义好的 Beantype: 用来指定对应的构造函数index: 若构造函数有多个参数的时候可以使用index 属性指定参数的位置给参数的位置进行排序
bean id classconstructor-arg index0 value/constructor-argconstructor-arg index1 ref/constructor-arg
/bean5.2.2 Setter 方法注入
Setter 方法注入的方式是目前 Spring 主流的注入方式它可以利用 Java Bean 规范所定义的 Setter/Getter 方法来完成注入可读性和灵活性都很高它不需要使用声明式构造方法而是使用 Setter 注入直接设置相关的值。
bean idperson classorg.springframework.beans.Personproperty nameid value1/property namename valueJava/
/bean在 Spring 实例化 Bean 的过程中首先会调用默认的构造方法实例化 Bean 的对象然后通过 Java 的反射机制调用 set 方法进行属性的注入。因此setter 注入要求 Bean 的对应类必须满足一下要求
必须提供一个默认的无参构造方法必须为需要注入的属性提供对应的 setter 方法
5.3 调用 Aware 的相关方法
5.3.1 调用 BeanNameAware 的 setBeanName() 方法
如果 Bean 实现了 BeanNameAware 接口则 Spring 调用 Bean 的 setBeanName() 方法传入当前 Bean 的 id 值。
5.3.2 调用 BeanFactoryAware 的 setBeanFactory() 方法
如果 Bean 实现了 BeanFactoryAware 接口则 Spring 调用 setBeanFactory() 方法传入当前工厂实例的引用。
5.3.3 调用 ApplicationContextAware 的 setApplicationContext()方法
如果 Bean 实现了 ApplicationContextAware 接口则 Spring 调用 setApplicationContext() 方法传入当前 ApplicationContext 实例的引用。
5.4 调用 BeanPostProcessor 的预初始化方法
如果 Bean 实现了 BeanPostProcessor 接口则 Spring 调用该接口的预初始化方法 postProcessBeforeInitialzation() 对 Bean 进行加工操作此处非常重要Spring 的 AOP 就是利用它实现的。
5.5 调用InitializingBean 的 afterPropertiesSet() 方法和定制的初始化方法
InitializingBean 是一个接口它有一个 afterPropertiesSet() 方法在 Bean 初始化时会判断当前 Bean 是否实现了 InitializingBean如果实现了则调用 afterPropertiesSet() 方法进行初始化工作然后再检查是否也指定了 init-method如果指定了则通过反射机制调用指定的 init-method 方法它的实现源码如下
protected void invokeInitMethods(String beanName, final Object bean, Nullable RootBeanDefinition mbd)throws Throwable {// 判断当前 Bean 是否实现了 InitializingBean如果是的话需要调用 afterPropertiesSet()boolean isInitializingBean (bean instanceof InitializingBean);if (isInitializingBean (mbd null || !mbd.isExternallyManagedInitMethod(afterPropertiesSet))) {if (logger.isTraceEnabled()) {logger.trace(Invoking afterPropertiesSet() on bean with name beanName );}if (System.getSecurityManager() ! null) { // 安全模式try {AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionActionObject) () - {((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet(); // 属性初始化return null;}, getAccessControlContext());} catch (PrivilegedActionException pae) {throw pae.getException();}} else {((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet(); // 属性初始化}}// 判断是否指定了 init-method()if (mbd ! null bean.getClass() ! NullBean.class) {String initMethodName mbd.getInitMethodName();if (StringUtils.hasLength(initMethodName) !(isInitializingBean afterPropertiesSet.equals(initMethodName)) !mbd.isExternallyManagedInitMethod(initMethodName)) {// 利用反射机制执行指定方法invokeCustomInitMethod(beanName, bean, mbd);}}
}5.6 调用 BeanPostProcessor 的后初始化方法
如果 BeanPostProcessor 和 Bean 关联则 Spring 将调用该接口的初始化方法 postProcessAfterInitialization()。此时Bean 已经可以被应用系统使用了。
5.7 Bean 的使用
如果在 中指定了该 Bean 的作用域为 singleton则将该 Bean 放入 Spring IoC 的缓存池中触发 Spring 对该 Bean 的生命周期管理如果在 中指定了该 Bean 的作用域为 prototype则将该 Bean 交给调用者调用者管理该 Bean 的生命周期Spring 不再管理该 Bean。
5.8 Bean 的销毁
在 Spring 容器关闭时会执行销毁方法但是 Spring 容器不会自动去调用销毁方法而是需要我们主动的调用。
如果是 BeanFactory 容器那么我们需要主动调用 destroySingletons() 方法通知 BeanFactory 容器去执行相应的销毁方法如果是 ApplicationContext 容器那么我们需要主动调用 registerShutdownHook() 方法告知 ApplicationContext 容器执行相应的销毁方法。
5.9 小结
一般情况下会在 Bean 被初始化后和被销毁前执行一些相关操作。
Spring 官方提供了 3 种方法实现初始化回调和销毁回调
实现 InitializingBean 和 DisposableBean 接口在 XML 中配置 init-method 和 destory-method使用 PostConstruct 和 PreDestory 注解。 在一个 Bean 中有多种生命周期回调方法时优先级为注解 接口 XML。 不建议使用接口和注解这会让 pojo 类和 Spring 框架紧耦合。 六、Spring Bean 自动装配
Bean 的装配可以理解为依赖关系注入Bean 的装配方式也就是 Bean 的依赖注入方式。Spring 容器支持多种装配 Bean 的方式如基于 XML 的 Bean 装配、基于 Annotation 的 Bean 装配和自动装配等。基于 XML 的装配方式主要分为两种,在 5.2 设置属性值 中提到的过。
自动装配就是指 Spring 容器在不使用 和 标签的情况下可以自动装配autowire相互协作的 Bean 之间的关联关系将一个 Bean 注入其他 Bean 的 Property 中。使用自动装配需要配置 元素的 autowire 属性。autowire 属性有五个值具体说明如下表所示。
名称说明no默认值表示不使用自动装配Bean 依赖必须通过 ref 元素定义。byName根据 Property 的 name 自动装配如果一个 Bean 的 name 和另一个 Bean 中的 Property 的 name 相同则自动装配这个 Bean 到 Property 中。byType根据 Property 的数据类型Type自动装配如果一个 Bean 的数据类型兼容另一个 Bean 中 Property 的数据类型则自动装配。constructor类似于 byType根据构造方法参数的数据类型进行 byType 模式的自动装配。autodetect3.0版本不支持如果 Bean 中有默认的构造方法则用 constructor 模式否则用 byType 模式。
5.10 基于注解装配 Bean
尽管可以使用 XML 来装配 Bean , 但是如果应用中 Bean 数量过多,会导致 XML 配置文件过于臃肿,对后期维护带来一定的困难
Java 从 JDK 5.0 以后提供了 Annotation注解功能Spring 2.5 版本开始也提供了对 Annotation 技术的全面支持我们可以使用注解来配置依赖注入。Spring 默认不使用注解装配 Bean因此需要在配置文件中添加 context:annotation-config 启用注解。
Spring 中常用的注解如下。
5.10.1 Component
可以使用此注解描述 Spring 中的 Bean但它是一个泛化的概念仅仅表示一个组件Bean并且可以作用在任何层次。使用时只需将该注解标注在相应类上即可。
5.10.2 Repository
用于将数据访问层DAO层的类标识为 Spring 中的 Bean其功能与 Component 相同。
5.10.3 Service
通常作用在业务层Service 层用于将业务层的类标识为 Spring 中的 Bean其功能与 Component 相同。
5.10.4 Controller
通常作用在控制层如 Struts2 的 Action、SpringMVC 的 Controller用于将控制层的类标识为 Spring 中的 Bean其功能与 Component 相同。
5.10.5 Autowired
可以应用到 Bean 的属性变量、属性的 setter 方法、非 setter 方法及构造函数等配合对应的注解处理器完成 Bean 的自动配置工作。默认按照 Bean 的类型进行装配。
5.10.6 Resource
作用与 Autowired 相同区别在于 Autowired 默认按照 Bean 类型装配而 Resource 默认按照 Bean 实例名称进行装配。
Resource 中有两个重要属性name 和 type。
Spring 将 name 属性解析为 Bean 的实例名称type 属性解析为 Bean 的实例类型。如果指定 name 属性则按实例名称进行装配如果指定 type 属性则按 Bean 类型进行装配。如果都不指定则先按 Bean 实例名称装配如果不能匹配则再按照 Bean 类型进行装配如果都无法匹配则抛出 NoSuchBeanDefinitionException 异常。
5.10.7 Qualifier
与 Autowired 注解配合使用会将默认的按 Bean 类型装配修改为按 Bean 的实例名称装配Bean 的实例名称由 Qualifier 注解的参数指定。
参考文章 The IoC container spring bean是什么 POJO、JavaBean、Spring Bean 的解释和区别 底层源码分析 Spring 的核心功能和执行流程
