一，注解的方式启动spring时refresh的前置工作
上一篇中提到了xml的方式启动spring，接下来通过注解方式来剖析spring内部的启动流程。
通过注解获取上下文的方式如下，随后定义一个AnnotationConfig的配置类，通过@Bean的方式构建实例。这里依旧推荐使用debug的方式，从上往下看。
ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AnnotationConfig.class);
随后会进入AnnotationConfigApplicationContext 的构造方法，并且可以发现支持传多个参数。由于这里也是剖析refresh的前置工作，因此这里重点主要是查看this() 和 register 这两个方法。
public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) { this(); //调用构造函数 register(annotatedClasses); //注册我们的配置类 refresh(); //IOC容器刷新接口 }
1，this()
首先会调用 AnnotationConfigApplicationContext 自身的构造方法，也可以通过上图的执行流程进行对照。
public AnnotationConfigApplicationContext() { //创建一个读取注解的Bean定义读取器 this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this); //创建类路径下的BeanDefinition扫描器 this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this); }
在分析这个AnnotationConfigApplicationContext类之前，先来看一下这个类的类图，发现也是众多接口的具体的子类，同时也说明该类的功能非常的齐全和强大
1，在实例化AnnotationConfigApplicationContext类之前，需要先实例化其父类。由于这个ResourceLoader 是一个接口，没有对应的构造方法，根据断点也能发现，会要优先加载DefaultResourceLoader的构造器。在这个构造方法中，可以发现里面会调用一个getDefaultClassLoader方法
public class DefaultResourceLoader implements ResourceLoader { ... public DefaultResourceLoader() { this.classLoader = ClassUtils.getDefaultClassLoader(); } }
getDefaultClassLoader 顾名思义，就是获取默认的类加载器。在jvm中，类加载器主要有引导类加载器、扩展类加载起、系统类加载器和自定义类加载器。获取已有的类加载器，如果获取的类加载器为空，则设置默认的类加载器为系统类加载器
public static ClassLoader getDefaultClassLoader() { ClassLoader cl = null; //获取当前线程的类加载器 cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); if (cl == null) { //如果获取到的值为空，则将类加载器设置为系统类加载器 cl = ClassLoader.getSystemClassLoader(); } }
2，获取到类加载器之后，根据debug的断点继续往下走，可以发现下一步是去获取一个 LogFactory ，
public static Log getLog(Class<?> clazz) { return getLog(clazz.getName()); }
随后进入具体获取日志的方法，创建具体的日志，其内部流程也非常复杂
public static Log getLog(String name) { switch (logApi) { case LOG4J: return Log4jDelegate.createLog(name); case SLF4J_LAL: return Slf4jDelegate.createLocationAwareLog(name); case SLF4J: return Slf4jDelegate.createLog(name); default: return JavaUtilDelegate.createLog(name); } }
系统默认使用的是 LOG4J ，接下来进入这个 Log4jDelegate.createLog 这个方法，里面会创建并返回一个Log4jLog 对象
return new Log4jLog(name);
而在这个Log4jLog 类中，其构造方法如下，即会调用这个 getLogger 方法
//获取日志上下文 public Log4jLog(String name) { this.logger = loggerContext.getLogger(name); }
随后进入真正的获取日志的方法
public ExtendedLogger getLogger(final String name, final MessageFactory messageFactory) { //获取日志工厂，无则创建，有则获取 final ExtendedLogger extendedLogger = loggerRegistry.getLogger(name, messageFactory); if (extendedLogger != null) { //检查创建的日志工厂个给定的消息工厂是否一致 AbstractLogger.checkMessageFactory(extendedLogger, messageFactory); return extendedLogger; } //如果获取的工厂为空， final SimpleLogger simpleLogger = new SimpleLogger(name, defaultLevel, showLogName, showShortName, showDateTime, showContextMap, dateTimeFormat, messageFactory, props, stream); loggerRegistry.putIfAbsent(name, messageFactory, simpleLogger); return loggerRegistry.getLogger(name, messageFactory); }
如果获取到的日志工厂为空，则会调用这这个 SimpleLogger 方法
随后调用这个super父类方法，会判断当前的消息工厂是否为空，为空则创建一个默认的消息工厂
//初始化父类 public AbstractLogger(final String name, final MessageFactory messageFactory) { this.name = name; //不为空则获取，为空则创建一个默认的 this.messageFactory = messageFactory == null ? createDefaultMessageFactory() : narrow(messageFactory); this.flowMessageFactory = createDefaultFlowMessageFactory(); }
其创建方式如下，通过构造器的反射的方式创建一个消息的日志
private static MessageFactory2 createDefaultMessageFactory() { try { final MessageFactory result = DEFAULT_MESSAGE_FACTORY_CLASS.newInstance(); return narrow(result); } catch (final InstantiationException | IllegalAccessException e) { throw new IllegalStateException(e); } }
3，在调完super之后，随后就是一个获取系统属性的一个方法
final String lvl = props.getStringProperty(SimpleLoggerContext.SYSTEM_PREFIX + name + ".level");
接下来继续往下走，可以发现是一个PropertiesUtil工具类里面的这个getStringProperty方法，而里面的重点就是这个environment 对象的由来
public String getStringProperty(final String name) { return environment.get(name); }
可以发现这个event环境对象，是通过这个实例化Environment对象而来
public PropertiesUtil(final Properties props) { this.environment = new Environment(new PropertiesPropertySource(props)); } public PropertiesUtil(final String name) { this.environment = new Environment(new PropertyFilePropertySource(name)); }
再进入到这个Environment 的构造方法中，可以发现在这一步，就开始获取系统的变量和实现
private Environment(final PropertySource propertySource) { sources.add(propertySource); for (final ClassLoader classLoader: LoaderUtil.getClassLoaders()) { try { for (final PropertySource source: ServiceLoader.load(PropertySource.class, classLoader)) { sources.add(source); } } catch (final Throwable ex) { } } reload(); }
并且在这个类中，有着四个属性，literal存储集合存储系统的属性，tokenized存储系统的环境变量，normalized存储日志相关的参数。继续往下走可以看到这些参数对应的值
Set<PropertySource> sources = new TreeSet<>(new PropertySource.Comparator()); Map<CharSequence, String> literal = new ConcurrentHashMap<>(); Map<CharSequence, String> normalized = new ConcurrentHashMap<>(); Map<List<CharSequence>, String> tokenized = new ConcurrentHashMap<>();
环境变量
系统属性
日志属性
在获取到这些属性之后，会对刚刚设置的值进行判断，看设置的值是包含在系统参数中，如果包含，就将这些参数加入到缓存中。
public static List < CharSequence > tokenize(final CharSequence value) { if (CACHE.containsKey(value)) { return CACHE.get(value); } final List < CharSequence > tokens = new ArrayList < > (); final Matcher matcher = PROPERTY_TOKENIZER.matcher(value); while (matcher.find()) { tokens.add(matcher.group(1).toLowerCase()); } //存入缓存 CACHE.put(value, tokens); return tokens; }
4，在获取完系统环境和属性之后，通过打断点继续走，再次回到了这个AbstractApplicationContext 类中，获取当前对象的hashcode对应的value
private String id = ObjectUtils.identityToString(this);
identityToString方法中可以发现，就是一字符串的形式返回对象的标识，就是通过对象的全路径名称的类名加上一个@一个该类对应的hashcode
public static String identityToString(@Nullable Object obj) { if (obj == null) { return EMPTY_STRING; } //对象名称 + @ + 获取到的hashcode对应的十六进制的值 return obj.getClass().getName() + "@" + getIdentityHexString(obj); }
将对象的hashcode的值先进行一个十六进制的转换，后面将值给返回
//将对象的hashcode转换成十六进制，并将值返回 public static String getIdentityHexString(Object obj) { return Integer.toHexString(System.identityHashCode(obj)); }
如下图，这个id的值就是当前对象的唯一标识，就是当前对象对应的唯一值hashcode哈希码，这样对象的哈希code对应的哈希value的值就有了，即这一步的主要作用是给当前对象的hashcode生成一个hash值
获取完这个唯一标识哈希值后，会接着获取一个名称，该名称和上面的id值一模一样
private String displayName = ObjectUtils.identityToString(this);
5，跟着断点继续往下走，接下来就是实例化这个构造方法，到了这一步和解析xml启动流程的一样，也是有一个默认的AntPathMatcher进行路径匹配
protected ResourcePatternResolver getResourcePatternResolver() { return new PathMatchingResourcePatternResolver(this); }
这里主要是为了获取资源处理器和加载器，用于加载一些资源和加载一些类加载器等
private PathMatcher pathMatcher = new AntPathMatcher(); //获取资源加载器 public PathMatchingResourcePatternResolver(ResourceLoader resourceLoader) { Assert.notNull(resourceLoader, "ResourceLoader must not be null"); this.resourceLoader = resourceLoader; }
6，接下来继续往下debug，可以发现会进入 GenericApplicationContext 这个构造方法，从这里开始，就构建了这默认的bean工厂DefaultListableBeanFactory
public GenericApplicationContext() { //构建默认的Bean工程 this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory(); }
其类图如下，可以发现其功能是有多么的强大
这个默认的BeanFactory的构造方法如下，只是初始化了父类的构造方法
public DefaultListableBeanFactory() { super(); }
接下来查看其父类的构造方法，除了忽略一些依赖接口之外，也是只初始化了父类
public AbstractAutowireCapableBeanFactory() { super(); //忽略的依赖接口 ignoreDependencyInterface(BeanNameAware.class); ignoreDependencyInterface(BeanFactoryAware.class); ignoreDependencyInterface(BeanClassLoaderAware.class); }
随后调用的父类的构造方法如下，该类是一个抽象类
public AbstractBeanFactory() { }
随后再次根据断点进入 DefaultSingletonBeanRegistry 这个类里面，里面包含存储对象缓存池
//一级缓存 这个就是我们大名鼎鼎的单例缓存池 用于保存我们所有的单实例bean private final Map < String, Object > singletonObjects = new ConcurrentHashMap < > (256); //三级缓存 该map用户缓存 key为 beanName value 为ObjectFactory(包装为早期对象) private final Map < String, ObjectFactory << ? >> singletonFactories = new HashMap < > (16); //二级缓存 ，用户缓存我们的key为beanName value是我们的早期对象(对象属性还没有来得及进行赋值) private final Map < String, Object > earlySingletonObjects = new HashMap < > (16); //已注册的单例名称set private final Set < String > registeredSingletons = new LinkedHashSet < > (256); //该集合用户缓存当前正在创建bean的名称 private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16)); //排除当前创建检查的 private final Set<String> inCreationCheckExclusions = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16)); ...
至此，bean工厂就初始化完成
7，AnnotationConfigApplicationContext 的父类构造器全部执行完成之后，就会再次回到当前类的构造器
public AnnotationConfigApplicationContext() { //创建一个读取注解的Bean定义读取器 //完成了spring内部BeanDefinition的注册（主要是后置处理器） this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this); //创建BeanDefinition扫描器 this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this); }
8，先看这个AnnotatedBeanDefinitionReader ，见名知意就知道这是创建一个bean定义的读取器
public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) { this(registry, getOrCreateEnvironment(registry)); }
接下来进入这个this方法，熟悉获取环境环节又出现了，在上面就已经获取到了系统的全部环境个属性，所以这里获取返回即可。
private static Environment getOrCreateEnvironment(BeanDefinitionRegistry registry) { Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null"); //如果Environment存在，则获取直接返回 if (registry instanceof EnvironmentCapable) { return ((EnvironmentCapable) registry).getEnvironment(); } //不存在则创建一个标准的环境 return new StandardEnvironment(); }
如何创建一个标准环境，获取全部的系统环境和系统属性，在xml分析流程的时候详细的讲过。获取完标准环境之后，会将这个获取到的上下文的对象，赋值给read读取器，并处理一些条件注解，以及一些后置处理器等
public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, Environment environment) { Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null"); Assert.notNull(environment, "Environment must not be null"); //把ApplicationContext对象赋值给AnnotatedBeanDefinitionReader this.registry = registry; //用户处理条件注解 @Conditional os.name this.conditionEvaluator = new ConditionEvaluator(registry, environment, null); //注册一些内置的后置处理器 AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry); }
条件处理，如一些条件判断等，判断一些环境设置，资源加载对象，类加载器对象等
public ConditionContextImpl(@Nullable BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Environment environment, @Nullable ResourceLoader resourceLoader) { //ioc 容器applicationContext对象 this.registry = registry; //bean工厂对象 this.beanFactory = deduceBeanFactory(registry); //设置环境对象 this.environment = (environment != null ? environment : deduceEnvironment(registry)); //资源加载对象 this.resourceLoader = (resourceLoader != null ? resourceLoader : deduceResourceLoader(registry)); //类加载器对象 this.classLoader = deduceClassLoader(resourceLoader, this.beanFactory); }
这里就是去注册一些后置处理器
public static void registerAnnotationConfigProcessors(BeanDefinitionRegistry registry) { registerAnnotationConfigProcessors(registry, null); }
如注册实现Order接口，加了@Lazy的注解，加了@Autowired注解，@Required属性，JSR规范的注解等等。会将实现了这些注解的接口，或者有这些属性的参数等，会注册成一个 BeanDefinition 先存在Set集合中
10，再看这个 ClassPathBeanDefinitionScanner 对象，首先会调用他的构造方法实例化对象
public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry) { this(registry, true); }
一直到调用四个参数的构造方法
public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters, Environment environment, @Nullable ResourceLoader resourceLoader) { this.registry = registry; if (useDefaultFilters) { registerDefaultFilters(); } //设置环境对象 setEnvironment(environment); //设置资源加载器 setResourceLoader(resourceLoader); }
首先会注册一个默认的过滤器registerDefaultFilters 如下
在这个类中，会定义两个集合，这个就和springboot的主启动器那里的一样，可以排除哪些类不被扫描
//包含的集合 private final List<TypeFilter> includeFilters = new LinkedList<>(); //排除的集合 private final List<TypeFilter> excludeFilters = new LinkedList<>();
在这个 registerDefaultFilters 方法中，第一句就是将有Component注解的类加进来，所以在这一步全部加了这个注解的都会被扫描，并生成bean定义，其他的就是一些JSR规范等
//加入扫描我们的@Component的 this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));
注册完默认的过滤器之后，接下来就是设置环境对象，设置加载资源等，这些前面都已经拿到。至此整个扫描阶段完成。除了这个@Component这个注解会被扫描，@Service @Respository @Controller等这些注解在这个类下面都会被扫描
至此，第一阶段super阶段结束，这个阶段主要做的事情总结如下：获取整个系统的类加载器，注册factoryLog日志工厂，获取整个系统的环境和属性，创建对象的哈希码，构建默认的bean工厂，将一些条件注解、后置处理器等读取成beanDefinition，将一些常用的注解扫描成bean定义
2，register(annotatedClasses)
上面通过这个reader读取器和scan扫描器将一些注解都转换成了beanDefinition，接下来要做的事情就是将这些bean定义注册。
//定义读取器 private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader; public void register(Class<?>... annotatedClasses) { Assert.notEmpty(annotatedClasses, "At least one annotated class must be specified"); this.reader.register(annotatedClasses); }
其注册方式如下，会遍历所有的这个注解类
public void register(Class<?>... annotatedClasses) { for (Class<?> annotatedClass : annotatedClasses) { registerBean(annotatedClass); } } public void registerBean(Class<?> annotatedClass) { doRegisterBean(annotatedClass, null, null, null); }
接下来进入真正的注册方法 doRegisterBean
首先第一步会创建一个 AnnotatedGenericBeanDefinition 的类，用于存储@Configuration注解的类
public AnnotatedGenericBeanDefinition(Class<?> beanClass) { setBeanClass(beanClass); this.metadata = new StandardAnnotationMetadata(beanClass, true); }
随后会判断是否要跳过注解，如一些不满足条件的，@Condition注解
//判断是否需要跳过注解，spring中有一个@Condition注解，当不满足条件，这个bean就不会被解析 if (this.conditionEvaluator.shouldSkip(abd.getMetadata())) { return; }
随后设置Bean的作用域，默认为单例
//解析bean的作用域，如果没有设置的话，默认为单例 ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(abd); abd.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
随后解析一些通用注解，将这些注解填充到原先生成的bean定义当中
//解析通用注解，填充到AnnotatedGenericBeanDefinition， //解析的注解为Lazy，Primary，DependsOn，Role，Description AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);
最后一步进行注册操作，
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
其注册成bean定义的方式如下，
//将bean定义注册到bean工厂中 public static void registerBeanDefinition( BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry) throws BeanDefinitionStoreException { // 在主名称中注册bean定义 String beanName = definitionHolder.getBeanName(); registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition()); // 通过别名注册成bean定义 String[] aliases = definitionHolder.getAliases(); if (aliases != null) { for (String alias: aliases) { registry.registerAlias(beanName, alias); } } }
注册bean定义的registerBeanDefinition方法如下
@Override public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) throws BeanDefinitionStoreException { ... }
如果这个bean定义已经存在，其内部又大量的条件判断，如bean定义的名称不能相同，权限大的优先存在不能被覆盖等等
如果bean定义不存在，会将这个beanDefinition加入到 beanDefinitionMap 集合中
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
如果当前map集合中没有这个bean定义，且这个bean定义是单例的，则会将之前的reset，就是将之前的bean定义给删除，如下，会现将以前的单例bean定义删除，随后再将这个最新的单例bean定义加入到map集合中
protected void resetBeanDefinition(String beanName) { clearMergedBeanDefinition(beanName); destroySingleton(beanName); // Reset all bean definitions that have the given bean as parent (recursively). for (String bdName : this.beanDefinitionNames) { if (!beanName.equals(bdName)) { BeanDefinition bd = this.beanDefinitionMap.get(bdName); if (beanName.equals(bd.getParentName())) { resetBeanDefinition(bdName); } } } }
至此，beanDefinition的注册阶段完成。注册阶段的总结如下：就是将一些beanDefinition进行一些解析，设置一些属性和作用域，对一些bean定义进行验证是否需要注册，注册时需要验证会不会覆盖问题，注册后将beanDefinition存储到beanDefinitionMap中
3，总结
通过上面两步可以发现，用注解的方式来作为获取上下文并且启动spring，其复杂度远远超过使用xml的方式，并且xml方式里面有的步骤这里面全有。
这两部总结到一起如下：获取整个系统的类加载器，注册factoryLog日志工厂，获取整个系统的环境和属性，构建默认的bean工厂，将一些条件注解、后置处理器等读取成beanDefinition，将一些常用的注解扫描成beanDefinition，随后将这些beanDefinition进行解析，设置属性和作用域，验证是否需要注册，注册时需要验证会不会覆盖问题等操作，注册后将beanDefinition存储到beanDefinitionMap中
