荒腔走板

上周一冲动买了个游戏手柄。

小时候很喜欢玩游戏，那个时候手柄游戏还是插卡的，冒险岛和魂斗罗什么的。后来接触了电脑游戏，就很少玩手柄游戏了。

之前下载了一个《古剑奇谭3》，用键盘玩了一阵子，可能是我手残吧，始终感觉反应不过来，所以想买个手柄看能不能好一点。

最近在Steam上趁着打折买了巫师3，有朋友说，贵的不是买游戏的钱，而是时间。是的，工作以后基本上都很忙了，业余时间总是觉得不太够用，可以用来玩游戏的时间实在是太少了。这个巫师3估计够我玩一年了~

不过买手柄也是为了玩点比较轻松的游戏，工作之余适当放松一下还是有必要的，适度就好。

今天给大家带来的是一篇源码解析文章，关于Spring IoC的。其实源码解析不太适合写文章，做成视频更好，因为代码比较多，而且繁杂，而且调用链长，用图文很难写清楚，我尽量把它写得清楚一点~

本文所使用版本是SpringBoot 2.3.3.RELEASE，对应的Spring版本是5.2.8.RELEASE。

从Debug开始

一般来说，源码解析分为几个途径：直接读代码；分析类之间的关系，画UML图；Debug走一遍程序。

有时候源码可能比较复杂，比如Spring这种，链路比较长的，如果直接看代码是比较困难的，我们可以从Debug开始。

本文由于是源码解析文章，所以直接看可能有点费力，「强烈推荐跟着文章一起Debug！！！」

所以为了写这篇文章，我新建了一个空的SpringBoot项目，然后在启动类打了一个断点，Debug走起：

Debug一路往下走，会看到SpringApplication类的run方法里面，有一个创建ApplicationContext的操作：

当然了，在那之前有一些设置环境和Banner的操作。那这个ApplicationContext是什么东西呢？通过debug窗口我们可以看到创建的是一个AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext实例。看看它的类图：

ApplicationContext

在上面的类图里，我们关注里面两个比较重要的接口：BeanFactory和ApplicationContext。

BeanFactory顾名思义，是一个工厂类，提供了一些获取Bean的方法，「是IoC容器最基本的接口」。而ApplicationContext接口继承了BeanFactory，另外通过继承其它接口赋予了更多的特性，可以看成是更高级的容器。我们从Debug也可以看到，Spring在启动的时候，创建了一个ApplicationContext，然后通过这个ApplicationContext对Bean进行后续的操作。

refresh

继续Debug，往下面走几行可以看到对之前创建的context进行了一个refresh的操作。进去后发现其实就是调用的这个context的refresh()方法。而这个方法的主要实现是在一个抽象类AbstractApplicationContext里面。

这个方法的代码看起来比较简单干净，是一系列的方法调用。这些方法都是protected修饰的，基本上交给子类去实现了。这里是一个比较典型的「模板方法设计模式」的应用。

每个方法上面都有英文的注释，说明这个方法是用来干嘛的，我这里就不翻译一遍了。不过我们需要关注的是第二个方法（533行，图中我打bookmark的地方），和第三个方法（536行，图中我打Debug断点的地方）。

这里顺便提一下Idea的bookmark功能，阅读源码的时候非常有用。你可以在你觉得比较重要的地方设置一个标记，这样以后就可以很方便地随时回到那个地方。在windows下，打一个普通的bookmark是F11键，而如果想给这个bookmark一个编号，可以按住shift + F11，可以给它打上一个数字或者一个字母用来特殊标识。如果是一个数字，比如3，那你在任何地方按ctrl + 3就可以跳回到这个打标记的地方。

注册Bean

注册Bean是通过上面提到的在refresh的一系列方法中的第二个方法来实现的：

invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

Debug进去，发现使用了一个PostProcessorRegistrationDelegate类的静态方法invokeBeanFactoryPostProcessors。这个方法的代码很长，我们直接来到最关键的地方：

在ConfigurationClassPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry方法里面，通过最后一行方法进去processConfigBeanDefinitions方法。

这个方法的作用是找到配置类的入口。由于我是直接使用的SpringBoot，所以配置类入口只有我们自己定义的启动类SpringBaseApplication。

在这个方法内部可以找到这样一行代码:

parser.parse(candidates);

注意这里的Candidates就是我们的Configuration类。

继续Debug进去，可以从下图看到它是会先判断这个candidate是不是一个用注解定义的Bean。而@Configuration注解本身是被@Component注解修饰了的，所以它是一个被注解修饰的Bean。

这里有一个BeanDefinition类，「它是Spring用来包装和修饰一个Bean的数据结构」，包括Bean的依赖、scope等等很多信息。

我们继续往下Debug，来到了ConfigurationClassParser类的processConfigurationClass方法。也是直接找到最关键的代码：

然后进去，发现又是一个代码非常多的方法。不要着急，我们仍然是看最关键的代码：

可以看到，这里取了@ComponentScan和@ComponentScans注解，也就是我们会在配置类上面配置Spring应该去哪些包扫描Bean的。Spring就是在这个地方取出来的。取出来以后，从294行Debug进去看看它是怎么解析的：

这个方法内部比较简单，就是找到basePackage，然后scan。如果我们在@ComponantScan里面定义了basePackage，它就用我们定义的。有过SpringBoot使用经验的同学可能会知道，「如果我们不用定义basePackage，Spring默认会扫描启动类所在包及其子包下的Bean」。这是怎么实现的呢？原来，@SpringBootApplication会被@ComponentScan修饰，而它没有定义basePackage，那么Spring就会在上图中第123行代码，通过反射取得启动类所在的包，加入到basePackage里面。

然后我们继续通过第132行进入doScan方法。

这个方法内部就是用传进来的basePackage，通过扫描class获取到相应的BeanDefinition。然后循环去处理每个BeanDefinition，通过调用registerBeanDefinition方法，去注册Bean。

我们从registerBeanDefinition方法进去，发现最后走到了DefaultListableBeanFactory类的registerBeanDefinition方法里面。在这个方法里，Spring会先通过beanName尝试从this.beanDefinitionMap里取出一个BeanDefinition，如果没有，会把它put进这个map里。至此，Spring注册Bean的流程就算结束了。

初始化Bean

注册完Bean，只是把Bean交给Spring管理了，但这个时候Bean还没有初始化。我们回到最开始的AbstractApplicationContext类里面的那一系列模板方法的地方。下一个方法就是去初始化Bean。

registerBeanPostProcessors(beanFactory);

按照惯例，一路Debug进去，在PostProcessorRegistrationDelegate类的registerBeanPostProcessors方法里面，可以看到这里对我们定义的Bean，执行了一个beanFactory.getBean操作。而这个操作就是尝试去从Spring中拿一个Bean。如果这个Bean还没有初始化，Spring会进行初始化和依赖注入操作。

Debug进去，会发现主要逻辑是在AbstractBeanFactory类的doGetBean方法里面实现的。我们这个时候，我们用户定义的Bean还没有初始化，所以会走初始化流程。继续Debug，会发现这是通过doCreateBean方法来实现的。

在doCreateBean里面，会使用createBeanInstance创建Bean，如果发现有依赖，会通过populateBean方法来处理依赖。

在创建Bean的过程，会依次尝试使用工厂方法、构造函数、反射的方式来实现Bean的实例化。

在处理依赖过程，如果发现有依赖，会通过依赖的beanName调用getBean方法，这样就形成了一个「递归调用」（如果依赖又有其它依赖）。最后通过applyPropertyValues方法，对Bean的属性进行解析，然后注入相应的依赖。

如果是属性注入，底层是使用的BeanWapperImpl的setValue方法，它是基于反射来实现的。

至此，Spring就完成了Bean的扫描、注册、实例化的整个过程。后面就可以通过ApplicationContext来获取Bean实例了。

当然，Spring的IoC做的非常完善，Bean的生命周期和扩展、如何解决循环依赖等等，都是有相应的代码来实现。这里只介绍了主线的从Spring启动到实例化Bean的过程，如果读者朋友对更多的细节感兴趣，可以自己去Debug多看看其它分支。

源码解析技巧

文章写完了，感觉源码解析类的文章还是蛮难写的，主要自己得理一遍完整的流程还是比较花时间。这里介绍一些源码解析的小技巧。

Debug

Debug是非常有用的，因为它能够直观地得到很多运行时信息。比如Spring的设计非常复杂，用到了很多设计模式，有很多接口和继承关系。如果不Debug，只是看代码的话，无法直观的看到这个地方的实现类是什么，想要点进去看发现有十几个实现类，一下子就懵逼了。

Debug的话，要把快捷键记熟练。这里推荐两个在Idea不常用但很实用的功能吧。

一个是F9，使用F9可以直接跳到下一个断点。而使用Alt + F9可以直接跳到光标所在的行。

另一个右键点击断点，可以给断点设置条件。这在循环里面非常有用，可以直接跳到你想要的那个条件下的地方。

bookmark

bookmark可以标记代码。我们在读源码的时候，很容易跳过去跳过来。如果不用标记的话，可能很快就找不到地方了。用了标记可以帮助我们记忆比较重要的代码，也可以快速跳转。

类图

在一个类里面点击右键，选择Diagrams -> Show Diagram可以查看这个类的继承关系。对于梳理源码中类与类之间的关系非常有用。在图里还可以添加和删除类，定制化展示我们关注的类关系。

不要陷入细节

陷入细节是读源码时非常容易碰到的一个误区。很多人觉得读源码很难，看不懂，可能就是太过于陷入细节。其实我们研究源码不一定要每一行都看懂，只要看懂它主要的实现逻辑就行了，对于我们感兴趣的，可以在后面再深入进去看，这样的话就有了一个宏观的视角，才能理清楚整个设计思路，来龙去脉。