Spring IOC 原理與IOC 容器實現

一. Spring IOC 原理

1. 概念

Spring 通過一個配置文件描述 Bean 及 Bean 之間的依賴關系，利用 Java 語言的反射功能實例化Bean 并建立 Bean 之間的依賴關系。 Spring 的 IoC 容器在完成這些底層工作的基礎上，還提供了 Bean 實例緩存、生命周期管理、 Bean 實例代理、事件發布、資源裝載等高級服務。

2. Spring 容器高層視圖

Spring 啟動時讀取應用程序提供的 Bean 配置信息，并在 Spring 容器中生成一份相應的 Bean 配置注冊表，然后根據這張注冊表實例化 Bean，裝配好 Bean 之間的依賴關系，為上層應用提供準備就緒的運行環境。其中 Bean 緩存池為 HashMap 實現

3. IOC 容器實現

BeanFactory-框架基礎設施

BeanFactory 是 Spring 框架的基礎設施，面向 Spring 本身；ApplicationContext 面向使用Spring 框架的開發者，幾乎所有的應用場合我們都直接使用 ApplicationContext 而非底層的 BeanFactory。

BeanDefinitionRegistry 注冊表

（1）. Spring 配置文件中每一個節點元素在 Spring 容器里都通過一個 BeanDefinition 對象表示，它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注冊BeanDefinition 對象的方法。

BeanFactory 頂層接口

（2）. 位于類結構樹的頂端 ，它最主要的方法就是 getBean(String beanName)，該方法從容器中返回特定名稱的 Bean，BeanFactory 的功能通過其他的接口得到不斷擴展：

ListableBeanFactory

（3）. 該接口定義了訪問容器中 Bean 基本信息的若干方法，如查看 Bean 的個數、獲取某一類型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法；

HierarchicalBeanFactory 父子級聯

（4）. 父子級聯 IoC 容器的接口，子容器可以通過接口方法訪問父容器； 通過HierarchicalBeanFactory 接口， Spring 的 IoC 容器可以建立父子層級關聯的容器體系，子容器可以訪問父容器中的 Bean，但父容器不能訪問子容器的 Bean。Spring 使用父子容器實現了很多功能，比如在 Spring MVC 中，展現層 Bean 位于一個子容器中，而業務層和持久層的 Bean 位于父容器中。這樣，展現層 Bean 就可以引用業務層和持久層的 Bean，而業務層和持久層的 Bean 則看不到展現層的 Bean。

ConfigurableBeanFactory

（5）. 是一個重要的接口，增強了 IoC 容器的可定制性，它定義了設置類裝載器、屬性編輯器、容器初始化后置處理器等方法；

AutowireCapableBeanFactory 自動裝配

（6）. 定義了將容器中的 Bean 按某種規則（如按名字匹配、按類型匹配等）進行自動裝配的方法；

SingletonBeanRegistry 運行期間注冊單例 Bean

（7）. 定義了允許在運行期間向容器注冊單實例 Bean 的方法；對于單實例（ singleton）的 Bean來說，BeanFactory 會緩存 Bean 實例，所以第二次使用 getBean() 獲取 Bean 時將直接從IoC 容器的緩存中獲取 Bean 實例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 類中提供了一個用于緩存單實例 Bean 的緩存器，它是一個用 HashMap 實現的緩存器，單實例的 Bean 以beanName 為鍵保存在這個 HashMap 中。

依賴日志框框

（8）. 在初始化 BeanFactory 時，必須為其提供一種日志框架，比如使用 Log4J， 即在類路徑下提供 Log4J 配置文件，這樣啟動 Spring 容器才不會報錯。

二.ApplicationContext 面向開發應用

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而來，提供了更多面向實際應用的功能。

ApplicationContext 繼承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基礎上，還通過多個其他的接口擴展了 BeanFactory 的功能：

1. ClassPathXmlApplicationContext：默認從類路徑加載配置文件

2. FileSystemXmlApplicationContext：默認從文件系統中裝載配置文件

3. ApplicationEventPublisher：讓容器擁有發布應用上下文事件的功能，包括容器啟動事件、關閉事件等。

4. MessageSource：為應用提供 i18n 國際化消息訪問的功能；

5. ResourcePatternResolver ： 所 有 ApplicationContext 實現類都實現了類似于PathMatchingResourcePatternResolver 的功能，可以通過帶前綴的 Ant 風格的資源文件路徑裝載 Spring 的配置文件。

6. LifeCycle：該接口是 Spring 2.0 加入的，該接口提供了 start()和 stop()兩個方法，主要用于控制異步處理過程。在具體使用時，該接口同時被 ApplicationContext 實現及具體Bean 實現， ApplicationContext 會將 start/stop 的信息傳遞給容器中所有實現了該接口的 Bean，以達到管理和控制 JMX、任務調度等目的。

7. ConfigurableApplicationContext 擴展于 ApplicationContext，它新增加了兩個主要的方法： refresh()和 close()，讓 ApplicationContext 具有啟動、刷新和關閉應用上下文的能力。在應用上下文關閉的情況下調用 refresh()即可啟動應用上下文，在已經啟動的狀態下，調用 refresh()則清除緩存并重新裝載配置信息，而調用 close()則可關閉應用上下文。

三.WebApplication 體系架構

WebApplicationContext 是專門為 Web 應用準備的，它允許從相對于 Web 根目錄的路徑中裝載配置文件完成初始化工作。從 WebApplicationContext 中可以獲得ServletContext 的引用，整個 Web 應用上下文對象將作為屬性放置到 ServletContext中，以便 Web 應用環境可以訪問 Spring 應用上下文。