两句话给面试官讲清楚 IOC
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1. IOC概述
三个问题:
1. IOC是什么
2. 为什么用它
3. 怎么用
1.1 是什么?
两个概念:控制反转,依赖注入
来看一下传统的干活方式:在对象单一职责原则的基础上,一个对象很少有不依赖其他对象而完成自己的工作,所以这个时候就会出现对象之间的依赖。而体现在我们的开发中,就是需要什么对象的时候,就创建什么对象,此时对象创建的控制权在我们自己手里。当对象创建的太多的时候,就会出现一个对象更改,就得更改所有依赖它的对象,耦合性大。自主性体现的同时也出现了对象耦合严重的情况。
这个时候,我们就会思考,能不能我们在用的时候直接拿到这个对象去用,而将创建对象的能力交给第三方,这样我们就不需要关心对象是怎么创建的了。即将自己的控制权交出去。这就是控制反转
这个时候,就会有另一个问题产生了,对象怎么才能直接被我们拿来用呢。对象创建的时候,我们把这个对象注入到这个对象中,然后就可以使用了。这就是依赖注入
另一个问题,耦合性怎么被解决掉的?通过控制反转我们仅仅使用了这个对象,如果对象发生了修改,我们仅仅需要修改第三方创建对象的方式即可,这个时候难道还会出现所谓的对象耦合吗?:smile:
完成这些工作的就是IOC容器,它帮助我们创建对象,然后在对象被使用的时候,将对象注入到这个对象中。而由于IOC创建对象是通过反射来创建的,所以其速度不如直接new对象
还不理解???放心,听笔者讲一个故事,笔者最喜欢讲故事了
前段时间,天气逐渐回暖,鉴于家里没有短袖的情况,笔者只能选择购买了。这个时候笔者有两种选择,第一、去生产衣服的厂家直接去买(便宜);第二、去实体店或者网店购买(较昂贵)。之后,由于笔者属于宅男大军的一员,直接网上购物。
这个场景就是一个典型的控制反转的过程。笔者不需要关注衣服怎么生产的,而是仅仅去淘宝(IOC容器)上,寻找自己想要的衣服(对象),然后直接拿过来用即可。但是由于存在中间商赚差价,所以价格更贵(时间更长)
最后两句话:
控制反转:将自己的控制权交给自己信任的第三方,甲乙之间不存在依赖关系
依赖注入:开放一个端口留给A,然后在需要的时候,将B注入到A中。
1.2 为什么用
在上面,笔者已经很清晰的描述了为什么要使用IOC,主要原因就是由于对象之间的耦合。
1.3 怎么用
1.3.1 XML
通过书写XML
配置文件,向容器中添加需要注入的Bean
1.3.2 Annotation
通过@Configuration
注解指定配置类。
2. IOC架构
一个图搞定,这个就是IOC
的架构思路,这不是其执行流程图。
我们接下来一步一步来解读。
2.1 白话版
在第一章中我们了解了IOC
是来帮助我们管理和创建对象的。
这个时候我们需要一个承载我们需要创建信息的容器,即图中的XML
或者注解,那么有了我们自己的BeanDefiniton
信息以后,我们需要一个接口用来读取这些信息,于是出现了BeanDefinitionReader
用来读取我们自己的Bean
信息。
那么我们需要考虑一个问题了,那么多的对象怎么生产呢?
答案就是工厂模式。Spring
默认的工厂是DefaultListableBeanFactory
,没错,Spring
中的所有对象(容器对象和我们自己创建的对象)都是由他创建的。大批量生产对象
这个时候又有了一个问题,我们不想通过BeanFactory
直接生产了,需要对这个工厂进行一些特定处理,于是出现了BeanFactoryPostProcessor
,用来对工厂做一些特定的处理。我们自己可以通过实现这个接口,进行自定义BeanFactory。又有兄弟说了:我想单独创建一些我喜欢的对象,安排,FactoryBean
诞生了,它可以帮助我们创建一个我们需要的对象(第四部分详细解释他们之间的区别)。
那又有兄弟说了:我想让统一的对象创建之前按照我的方式进行一些特殊的行为,简单,安排:see_no_evil:
BeanPostProcessor
出现了,他提供了两个方法:一个在对象实例化之后初始化之前,执行内部的Before
方法,在初始化之后,执行After
方法。(Bean生命周期,第四部分详解)
这个时候有兄弟有疑问了,不是说BeanPostProcessor在创建对象之前执行吗?怎么是创建完毕以后才执行的Before
方法。
如果各位兄弟了解过指令重排序这个概念,那么一定会听过一个案例,创建一个对象需要三步
创建空间(实例化)
初始化
赋值
其中在初始化和赋值会出现指令重排序
根据这个点,应该可以get到一个点,实例化和初始化不一样。
**所以又引出了一个点,我们对Bean
进行一些操作,怎么操作,肯定是修改属性,或者添加一些属性等等,需要等待其在堆中开辟空间即实例化完成以后执行吧。**
所以BeanPostProcessor
的before
方法在实例化之后执行,初始化之前执行。
经历过前面一大堆的操作以后,终于我们的对象进入我们兜里了(容器里)。
关于销毁,一般情况下我们通过ApplicationContext
拿不到其销毁方法,只能通过其子类实现获取,关于销毁同样的流程,先执行一个销毁之前的操作,然后再销毁。
2.2 实际工作流程
看过Spring
源码或者听过的都知道里面有一个方法叫做refresh
,他完成了好多事情。当然他的行为也代表了整个IOC
容器加载和实例化对象的过程。第三章的代码解读中我们仔细看
执行过程:
加载配置文件,初始化系统环境
Environment
接口准备上下文环境,初始化一些配置资源
创建一个工厂
为工厂添加各种环境
获取子类自己重写的
BeanFactoryPostProcessor
执行容器和我们自己的
BeanFactoryPostProcessor
注册
BeanPostProcessor
国际化处理
转播器
子类初始化
Bean
注册监听器,观察者模式
完成
Bean
创建发布相应的事件,监听器
3. IOC源码解读
>写在之前:IOC的源码比较复杂,所以个人建议视频方式学习,大家可以B站搜索阁主梧桐(笔者认为讲的不错的一个解读),如果大家不喜欢视频的方式,又想深度学习IOC源码那么推荐**程序员囧辉**它的博客对于IOC的讲解非常深入。另外本文接下来的Spring源码,主要是通过图示的方法梳理其流程,作者水平有限。如有错误请留言。
3.1 上下文配置启动
在创建ClassPathXmlApplicationContext
的时候,构造方法中执行了这些方法。
说白了,加载了一个解析配置文件路径的加载器;然后又通过系统环境变量拿到这个配置文件,进行一些配置文件的去空格,转换表达式等等操作(没有进行解析);最后就是那个被我标成红色东东,refresh方法中它完成了几乎所有的工作。下面细聊
3.2 refresh
这个方法几乎完成了所有的操作,创建工厂,执行Processor
等等,实例化对象,开启事件监听等等。
接下来细聊
3.3.1 prepareRefresh()
这个方法的主要作用是为应用上下文的刷新做一些准备性的工作。校验资源文件,设置启动时间和活跃状态等。
3.3.2 obtainFreshBeanFactory()
**可以get到,它主要就是创建了一个工厂BeanFactory
,并且解析了配置文件,加载了Bean
定义信息(面试的时候直接答这个点就够了,如果想说的可以将下面的bean信息加载聊聊)**
没错,标红的就是咱接下来细聊的点
这个就是加载配置文件的过程,注意:此时仍然没有解析,解析在标红的下面
**这个就是读取的过程,具体解析流程来自parse
中,这个直接调用了Java
中的解析XML
的类库,有兴趣自行翻阅,最后返回了一个Document对象。**
通过Document对象,读取内部的标签,执行不同的方法,逻辑和MyBatis中解析配置文件的思想相同,大家自行翻阅。
**此时所有的Bean定义信息都被保存到了BeanDefinitionRegistry
接口,然后走子类DefaultListableBeanFactory
工厂的注册方法**
3.3.3 prepareBeanFactory(beanFactory)
为BeanFactory
准备一些环境,方便在实例化的时候使用,同时添加容器自己的BeanPostProcessor
3.3.4 postProcessBeanFactory
留给子类扩展的BeanFactoryPostProcessor
,
3.3.5 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)
这个类,涉及到了两个接口。
BeanFactoryPostProcessor
BeanDefinitionRegistryPostProcessor
接口,这个接口是BeanFactoryPostProcessor
的子接口,**它的优先级比BeanFactoryPostProcessor
更高**
它的总体执行流程是:先执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor
的BeanFactoryPostProcessor
,然后再执行BeanFactoryPostProcessor
下图是BeanDefinitionRegistryPostProcessor
接口的处理过程
BeanFactoryPostProcessor的处理逻辑
总逻辑就是先分类,已经处理过的直接跳过,没有处理过的,分类处理,逻辑和上面的相同。
3.3.6 registerBeanPostProcessors
这个方法的逻辑和上面的一样,只不过上面是直接执行了BeanFactoryPostProcessor,而这个仅仅注册没执行。
首先拿到工厂中所有的BeanPostProcessor
类型的Bean
,然后分类处理,排序注册。
3.3.7 initMessageSource()
执行国际化内容
3.3.8 initApplicationEventMulticaster
创建了一个多播器,为添加Listener
提供支持。
主要逻辑:
容器中是否存在
applicationEventMulticaster
,如果存在直接注册如果不存在,创建一个
SimpleApplicationEventMulticaster
,注册到容器中。
3.3.9 onRefresh()
子类扩展
3.3.10 registerListeners()
观察者模式的实现
3.3.11 finishBeanFactoryInitialization
这一部分的内容太多了,所以采用代码和图解的方式来讲解。
下图是创建Bean的主要流程
按照途中的序号一个一个说:
BeanDefinition
是否需要合并。BeanDefinition
根据不同类型的配置文件信息,会将Bean
封装到不同的Bean
信息定义类中。比如我们常用的配置文件版的GenericBeanDefinition
;注解扫描版的ScannedGenericBeanDefinition
等等。
而在这个过程中就出现了,父定义和子定义,我们需要在实际处理定义信息的时候进行合并处理,主要有一下三个方面
存在父定义信息,使用父定义信息创建一个
RootBeanDefinition
,然后将自定义信息作为参数传入。不存在父定义信息,并且当前
BeanDefinition
是RootBeanDefintion
类型的,直接返回一份RootBeanDefintion
的克隆不存在父定义信息,并且当前
BeanDefintion
不是RootBeanDefintiton
类型的,直接通过该BeanDefintion
构建一个RootBeanDefintion
返回
上面的流程也是源码中的执行流程
isFactoryBean
。判断是否为FactoryBean
简单介绍一下:FactoryBean
是让开发者创建自己需要Bean
接口。内部提供了三个方法
当我们通过GetBean
直接该Bean
的时候,获取到的是该工厂指定返回的Bean
类型。如果想要获取该Bean
本身,需要通过一个前缀获得&
再来看一个点,这个就是从容器中获取Bean的主要方法,也是解决循环依赖的逻辑
来聊一下它是怎么解决循环引用的?
它引入了一个三级缓存的概念
在发生循环引用的时候,它首先通过ObejctFactory
工厂将Bean
创建出来,此时的对象并没有进行属性赋值,仅仅在堆中开辟了空间。然后将此时的Bean
添加到earlySingletonObjects
容器里,也就是说这个容器中保存的Bean都是半成品。而在之后的属性赋值中,由于对象为单例的,所以其引用地址不会发生变化,即对象最终是完整的。
getBean
。通过这个方法直接创建了所有的对象,这也是Spring最核心的方法了
先来看一下它整体的一个流程
**它的主要逻辑是:先拿到当前要实例化的Bean的真实名字,主要是为了处理FactoryBean
,拿到以后,从当前容器中看是否已经创建过该Bean,如果存在直接返回。**
如果不存在,获取其父工厂,如果父工厂不为空,而且当前容器中不存在当前Bean的信息,则尝试从父工厂中获取Bean定义信息,进行Bean实例化
**如果父工厂为空,将当前Bean信息存放到alreadyCreated
缓存中。**
获取当前Bean的合并信息(getMergedLocalBeanDefinition),查看当前Bean是否存在依赖,如果存在则判断当前Bean和依赖Bean是否为循环依赖,如果不是循环依赖则先创建依赖Bean
判断当前Bean的作用域。
如果当前Bean是单例对象,直接创建Bean实例
如果当前Bean是多例对象,将当前Bean信息添加到正在创建多例缓存中,创建完毕以后移除
如果当前Bean是其他类型,如Requtst,Session等类型,则自定义一个ObejctFacotry工厂,重写getObject方法,创建对象
对象创建以后,判断当前对象是否为自己需要的对象,如果是直接返回;如果不是进行类型转换,如果类型转换失败,直接抛异常
接下来看一眼CreateBean
的执行
这个方法主要完成的事情是:通过Bean的名字拿到对应的Class对象;如果当前Bean获取到的Class对象不为空且该RootDefintiton可以直接获取到该Bean,克隆一份Bean定义信息,方便之后使用。
验证当前Bean上的@Override信息。执行BeanPostProcessor,返回一个代理对象(如果存在代理的话)
如果不存在代理,则直接创建Bean
接下来我们来聊一下这个玩意——resolveBeforeInstantiation
来吧,继续,看一下那个前置处理器逻辑
后置处理器就不看了,就调用了所有的后置处理器,然后执行了一遍,没有其他逻辑。
接下来继续我们的正题:doCreateBean
其大致流程如上图:
先判断以后是否单例,然后从FactoryBean缓存中看一下是否存在正在创建的Bean,如果存在拿出,如果不存在则创建一个当前Bean的包装类实例。然后拿到这个类的实例和实例类型,执行以后后置处理器。
当前Bean是否为单例,是否允许循环依赖,时候正在进行创建,如果是,创建一个当前Bean的ObejctFactory以解决循环依赖的问题
填充Bean的属性,进行Bean的实例化。
查看早期容器缓存中(缓存中的二级缓存中是否有该Bean)。如果有,则说明存在循环依赖,则进行处理
先看循环依赖吧
接着来,createBeanInstance
Spring提供了三种方式创建对象的包装:
通过供给者对象对象直接创建。
obtainFromSupplier
通过工厂方法直接创建。
默认创建。
- 构造方法是否需要自动注入
- 构造方法不需要自动注入,调用默认的构造方法
这个方法执行完毕以后,你应该知晓的一个点是:此时对象实例已经创建了,剩下的就是执行一系列增强器和初始化方法,属性填充等等。
我们按照代码执行顺序来,属性填充即populateBean
这个方法执行逻辑:
首先判断传入的Bean是否为null,如果为null则判断Bean定义信息中是否存在属性值,如果存在,异常;如果不存在跳过
当前Bean定义信息是否为合并以后的,如果是且此时的工厂中存在InstantiationAwareBeanPostProcessors,那么在属性填充之前进行修改Bean的信息
拿到所有的属性值,解析属性值的自动注入方式,Type或者Name,进行自动注入
判断是否存在InstantiationAwareBeanPostProcessors,修改之前设置的属性
判断是否存在依赖检查,检查依赖
属性赋值
接下来看执行初始化方法,就是调用BeanPostprocessor,init
等方法
这个就是这个方法的执行流程图,相信到这个地方,大家应该对于为什么BeanPostProcessor的before方法会在init方法执行了解了。这个方法的作用仅仅是用来进行一个生命周期的打印,对象在之前已经创建了。
接下来看一下销毁的方法。**registerDisposableBeanIfNecessary
**
**对于单例Bean来说,Spring
将需要销毁的Bean存放到了disposableBeans
缓存中,通过DisposableBeanAdapter
封装了销毁Bean**
**对于其他作用域来说,自定义了销毁回调函数,不过最后还是封装为DisposableBeanAdapter
**
**在封装为DisposableBeanAdapter
的过程中,会首先判断该Bean中是否存在destroy方法,然后给赋值给destroyMethodName变量。再次判断这个方法的参数,如果参数的个数大于1,则抛出异常**
3.3.12 finishRefresh
这个方法进行了一系列的资源清理和
initLifecycleProcessor,这个方法极具简单,就看一下当前Bean中是否存在生命周期处理器,如果存在直接使用这个,如果不存在则创建一个默认的,并且注册为一个单例的扔到容器中。
4. 常见题目
4.1 Bean的生命周期?
>Spring官方解释在BeanDefinition接口的注释里
答:Bean完整的生命周期是:
设置一系列
Aware
接口的功能实例化Bean
调用
BeanPostProcessor
的before
方法执行
InitializingBean
接口方法afterPropertiesSet
执行
init
方法调用
BeanPostProcessor
的postProcessAfterInitialization
方法调用
DestructionAwareBeanPostProcessors
接口的postProcessBeforeDestruction
方法调用
destory
方法
4.2 FactoryBean和BeanFactory的区别
答:BeanFactory
是Spring
默认生产对象的工厂。
FactoryBean
是Spring
提供的一个生产特定类型和特定对象的工厂。例如Mybatis-spring
中的SqlSessionFactoryBean
就是通过这种方法创建的。
4.3 什么是循环依赖?Spring如何处理循环依赖的?
答:循环依赖是指:在创建A对象的时候需要注入B对象;在创建B对象的时候需要注入A对象,两者互相依赖。
出现循环依赖有两种情况:
构造器依赖(无法解决)
属性注入(可以解决)
解决循环依赖,Spring引入了三级缓存的概念。上面的源码讲解中介绍过
singletonObjects
存放了所有的单例Bean
,此时所有的Bean
信息都是完整的earlySingletonObjects
存放了早期的Bean
,此时仅仅创建了一个Bean
实例,未进行属性填充singletonFactories
存放了Bean
的工厂
Spring
通过将创建Bean
的工厂暴露出来,然后在出现循环依赖的时候通过这个工厂常见一个bean
,然后将这个Bean
注入,由于对象是单例的,所以在接下来的属性填充中,可以保证为同一个对象,至此,循环依赖解除。
使用三太子敖丙的一句话:解决循环依赖的过程就是力扣中的第一题两数之和的过程
4.4 什么是IOC
答:IOC存在两个点:
控制反转。将常见对象的控制权交给第三方,这里的第三方就是
Spring
依赖注入。在类中需要使用到的对象,全部通过反射从第三方容器注入而不是自己创建。这里的第三方容器即
Spring
4.5 ApplicationContext和BeanFactory的区别
答:
ApplicationContext
采用了立即加载,即加载配置文件的时候就创建了对象。BeanFactory
采用了延时加载的方式,使用的时候才创建。对于
BeanPostProcessor
和BeanFactoryProcessor
而言,BeanFactory
是手动注册,ApplicationContext
采用了自动注册。
4.6 Spring 框架中都用到了哪些设计模式?
答:
单例模式。这个不需要多说
代理模式。
AOP
使用到的装饰着模式。
BeanWrapper
工厂模式。BeanFactory,创建对象的时候
模板方法模式。JDBCTemplate
观察者模式。各种事件监听
……
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【花火】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/ad064040163051196b92fef2d】。文章转载请联系作者。
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