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Spring技术内幕
深入解析Spring架构与设计原理（一）引子
缘起

已经很久没有写帖子了，现在总算是有点时间写些东西，也算是对自己的一个记录吧。刚刚完成了一个软件产品，从概念到运营都弄了一下，正在推广当中，虽然还没有能够达到盈亏平衡，但是这个过程，对自己也算是一种历练。先不管结果如何，好呆走过这么一遭了。

我打算用这个帖子，把自己在这个过程中的一些心得，特别是对Spring新的理解，记录下来。使用这个帖子的标题，持续下来。

简单来说，自己的软件产品是一个基于互联网的SaaS协同软件平台,操作简单，支持流程定义，管理和多种客户端 -像短信，MSN，智能手机什么的（我这里就不多做什么广告了），也有一个企业版的版本，使用的技术框架是Hibernate + Spring + Wicket，下面是Linux和MySQL，还有云计算的平台的使用，以支持其扩展性，虽然现在还没有可扩展性的需求，但似乎不难从SaaS上，就会想 到云计算, 其实，它们真的是天生的一对！

关于云计算，自己对这个技术很感兴趣，觉得和开源软件的结合，是很有意思的，因为它们都有基于服务的基因，在云计算平台的使用上，也有一些初步的 实践。云计算是一个很有意思的话题，但在这里主要是想谈Spring，所以对云计算，这里就先不多说了，但非常欢迎有兴趣的朋友和一起另外找地方讨论！

回到正题，在我自己的产品中，其中除了Wicket和云计算外，其他都是大家非常熟知的了，像Hibernate, Spring, MySQL什么的。在这个过程中，发现自己对一些技术点也有了新的认识，最有体会的是Spring。当然，在这个过程中，更大的收获是对产品开发整个过程 的认识，在这点上，真是一言难尽........

回到自己还算了解的Spring, 这次我使用的是3.0的代码，所以，有机会也把这些代码读了几遍，比原来的理解要加深了许多，也发现了不少和2.0代码不同的地方，以及自己一些对 Spring的新的理解，这些，就让我就用这个帖子系列，给自己总结一下，也算是对自己以前的那个代码分析的帖子做一个新的交代吧。

自己对Spring一点小小的见解

简化Java企业应用的开发，是Spring框架的目标.就是我们熟知的当年的那个interface21，也亦非吴下阿蒙了，由它演进出来的 Spring，以及由它带来的崭新开发理念，也早已伴随着这个开源框架的广泛应用，而飞入寻常百姓家。与此同时，伴随着Spring的成熟，开源社区的成 长，在Rod.Johnson的领导下，以Spring为核心的一系列开源软件的产品组合，其脉络也逐渐的清晰和丰富起来；现在，已经发展成为一个包括软 件运行，构建，部署运营，从而涵盖整个软件服务生命周期的产品族群；同时也成为，在当今主流的软件业态中，一个不可或缺的重要组成。

在最近完成的VMware公司对Spring的运营者SpringSource公司的收购中，也让我们又看到了一个，在开源软件中，蕴含着的巨大 商业价值，以及又一次基于开源模式的商业成功；也让我们看到，Spring为自己设计的未来定位，它与云计算的融合趋势，以及，努力成为在云计算业态 中，PaaS（Platform As a Service）服务有力竞争者的战略设想；由此，可以想象，在云计算这个全新的计算时代中，如何秉承Spring的一贯风格，为云计算应用的开发，提供 高可靠，高可用，高可扩展，高性能的应用平台，对Spring团队来说，是一个面临的全新挑战；在这个领域中的雄心和今后的作为，那就让我们一起拭目以待 吧。这里也有点凑巧了，正好Spring和云计算都是自己喜欢的东西，说不定以后，我还能够在这两者的结合上再写些东西呢。

作为一个庞大的体系，Spring在Java企业应用中, 和我们熟悉的企业应用服务器一样，比如我们熟知的其他产品，像Weblogic,Websphere,JBoss,.NET这些等等，其定位和目的，都在 于希望能够起到一个企业应用资源的集成管理，以及为应用开发提供平台支持的作用，这和我们熟知的，像UNIX和Windows这样传统意义上的操作系统， 在传统的计算系统中，起到的作用非常的类似。只不过，按照个人的理解，它们不同在于，我们熟知的传统操作系统关心的是存储，计算，通信，外围设备这些物理 资源的管理，并在管理这些资源的基础上，为应用程序提供一个统一平台和服务接口；而像Spring这样的应用平台，它们关心的是在Java企业应用中，对 包括那些像Web应用，数据持久化，事务处理，消息中间件，分布式计算等等这些，为企业应用服务的抽象资源的统一管理，并在此基础上，为应用提供一个基于 POJO的开发环境。尽管各自面向的资源，管理的对象，支持的应用以及使用的场景不同，但这两者在整个系统中的定位，却依然有着可以类比和相互参考的地 方，从某种意义上看，它们都起到一个资源协调，平台支持，以及服务集成的作用。

所以我觉得可以使用，我们看待传统操作系统的方法和一些基本观念，来对Spring进行系统分析，以及对Spring进行层次划分，这样可能更加 容易理解，同时，所以，个人感觉，仿照传统操作系统的眼光，把对Spring框架的实现，划分为核心，组件和应用这三个基本的层次，来理解Spring框 架是不错的一个方法，就算是众所周知的“三段论”的应用吧。不知道这种分析方法，是不是太庸俗，但我自己还是觉得挺受用的，呵呵，谁叫我是个俗人呢！

今天先写一些，就算是起个头吧，明天继续！ 写写IOC/AOP的一些具体东西。

深入解析Spring架构与设计原理（一）IOC实现原理
IOC的基础
下面我们从IOC/AOP开始，它们是Spring平台实现的核心部分；虽然，我们一开始大多只是在这个层面上，做一些配置和外部特性的使用工 作，但对这两个核心模块工作原理和运作机制的理解，对深入理解Spring平台，却是至关重要的；因为，它们同时也是Spring其他模块实现的基础。从 Spring要做到的目标，也就是从简化Java EE开发的出发点来看，简单的来说，它是通过对POJO开发的支持，来具体实现的；具体的说，Spring通过为应用开发提供基于POJO的开发模式，把 应用开发和复杂的Java EE服务，实现解耦，并通过提高单元测试的覆盖率，从而有效的提高整个应用的开发质量。这样一来，实际上，就需要把为POJO提供支持的，各种Java EE服务支持抽象到应用平台中去，去封装起来；而这种封装功能的实现，在Spring中，就是由IOC容器以及AOP来具体提供的，这两个模块，在很大程 度上，体现了Spring作为应用开发平台的核心价值。它们的实现，是Rod.Johnson在他的另一本著作《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》 中，所提到Without EJB设计思想的体现；同时也深刻的体现了Spring背后的设计理念。

从更深一点的技术层面上来看，因为Spring是一个基于Java语言的应用平台，如果我们能够对Java计算模型，比如像JVM虚拟机实现技术 的基本原理有一些了解，会让我们对Spring实现的理解，更加的深入，这些JVM虚拟机的特性使用，包括像反射机制，代理类，字节码技术等等。它们都是 在Spring实现中，涉及到的一些Java计算环境的底层技术；尽管对应用开发人员来说，可能不会直接去涉及这些JVM虚拟机底层实现的工作，但是了解 这些背景知识，或多或少，对我们了解整个Spring平台的应用背景有很大的帮助；打个比方来说，就像我们在大学中，学习的那些关于计算机组织和系统方面 的基本知识，比如像数字电路，计算机组成原理，汇编语言，操作系统等等这些基本课程的学习。虽然，坦率的来说，对我们这些大多数课程的学习者，在以后的工 作中，可能并没有太多的机会，直接从事这么如此底层的技术开发工作；但具备这些知识背景，为我们深入理解基于这些基础技术构架起来的应用系统，毫无疑问， 是不可缺少的。随着JVM虚拟机技术的发展，可以设想到的是，更多虚拟机级别的基本特性，将会持续的被应用平台开发者所关注和采用，这也是我们在学习平台 实现的过程中，非常值得注意的一点，因为这些底层技术实现，毫无疑问，会对Spring应用平台的开发路线，产品策略产生重大的影响。同时，在使用 Spring作为应用平台的时候，如果需要更深层次的开发和性能调优，这些底层的知识，也是我们知识库中不可缺少的部分。有了这些底层知识，理解整个系 统，想来就应该障碍不大了。

IOC的一点认识
对Spring IOC的理解离不开对依赖反转模式的理解，我们知道，关于如何反转对依赖的控制，把控制权从具体业务对象手中转交到平台或者框架中，是解决面向对象系统设 计复杂性和提高面向对象系统可测试性的一个有效的解决方案。这个问题触发了IoC设计模式的发展，是IoC容器要解决的核心问题。同时，也是产品化的 IoC容器出现的推动力。而我觉得Spring的IoC容器，就是一个开源的实现依赖反转模式的产品。

那具体什么是IoC容器呢？它在Spring框架中到底长什么样？说了这么多，其实对IoC容器的使用者来说，我们常常接触到的 BeanFactory和ApplicationContext都可以看成是容器的具体表现形式。这些就是IoC容器，或者说在Spring中提IoC容 器，从实现来说，指的是一个容器系列。这也就是说，我们通常所说的IoC容器，如果深入到Spring的实现去看，会发现IoC容器实际上代表着一系列功 能各异的容器产品。只是容器的功能有大有小，有各自的特点。打个比方来说，就像是百货商店里出售的商品，我们举水桶为例子，在商店中出售的水桶有大有小； 制作材料也各不相同，有金属的，有塑料的等等，总之是各式各样，但只要能装水，具备水桶的基本特性，那就可以作为水桶来出售来让用户使用。这在 Spring中也是一样，它有各式各样的IoC容器的实现供用户选择和使用；使用什么样的容器完全取决于用户的需要，但在使用之前如果能够了解容器的基本 情况，那会对容器的使用是非常有帮助的；就像我们在购买商品时进行的对商品的考察和挑选那样。

我们从最基本的XmlBeanFactory看起，它是容器系列的最底层实现，这个容器的实现与我们在Spring应用中用到的那些上下文相比， 有一个非常明显的特点，它只提供了最基本的IoC容器的功能。从它的名字中可以看出，这个IoC容器可以读取以XML形式定义的 BeanDefinition。理解这一点有助于我们理解ApplicationContext与基本的BeanFactory之间的区别和联系。我们可 以认为直接的BeanFactory实现是IoC容器的基本形式，而各种ApplicationContext的实现是IoC容器的高级表现形式。

仔细阅读XmlBeanFactory的源码，在一开始的注释里面已经对 XmlBeanFactory的功能做了简要的说明，从代码的注释还可以看到，这是Rod Johnson在2001年就写下的代码，可见这个类应该是Spring的元老类了。它是继承DefaultListableBeanFactory这个 类的，这个DefaultListableBeanFactory就是一个很值得注意的容器！
Java代码
1. public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {  
2.     private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);  
3.     public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {  
4.         this(resource, null);  
5.     }  
6.     public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {  
7.         super(parentBeanFactory);  
8.         this.reader.loadBeanDefinitions(resource);  
9.     }  
10. }  
public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {
private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);
public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
this(resource, null);
}
public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
super(parentBeanFactory);
this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
}
}

XmlBeanFactory的功能是建立在DefaultListableBeanFactory这个基本容器的基础上的，在这个基本容器的基 础上实现了其他诸如XML读取的附加功能。对于这些功能的实现原理，看一看XmlBeanFactory的代码实现就能很容易地理解。在如下的代码中可以 看到，在XmlBeanFactory构造方法中需要得到Resource对象。对XmlBeanDefinitionReader对象的初始化，以及使 用这个这个对象来完成loadBeanDefinitions的调用，就是这个调用启动了从Resource中载入BeanDefinitions的过 程，这个loadBeanDefinitions同时也是IoC容器初始化的重要组成部分。

简单来说，IoC容器的初始化包括BeanDefinition的Resouce定位、载入和注册这三个基本的过程。我觉得重点是在载入和对 BeanDefinition做解析的这个过程。可以从DefaultListableBeanFactory来入手看看IoC容器是怎样完成 BeanDefinition载入的。在refresh调用完成以后，可以看到loadDefinition的调用：
Java代码
1. public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {  
2.     public AbstractXmlApplicationContext() {  
3.     }  
4.     public AbstractXmlApplicationContext(ApplicationContext parent) {  
5.         super(parent);  
6.     }  
7.     //这里是实现loadBeanDefinitions的地方  
8.     protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {  
9.         // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.  
10.         // 创建 XmlBeanDefinitionReader，并通过回调设置到 BeanFactory中去，创建BeanFactory的使用的也是 DefaultListableBeanFactory。  
11.         XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);  
12.   
13.         // Configure the bean definition reader with this context's  
14.         // resource loading environment.  
15.         // 这里设置 XmlBeanDefinitionReader， 为XmlBeanDefinitionReader 配置ResourceLoader，因为DefaultResourceLoader是父类，所以this可以直接被使用  
16.         beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);  
17.         beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));  
18.   
19.         // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,  
20.         // then proceed with actually loading the bean definitions.  
21.     // 这是启动Bean定义信息载入的过程  
22.         initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);  
23.         loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);  
24.     }  
25.   
26.     protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {  
27.     }  
public abstract class AbstractXmlApplicationContext extends AbstractRefreshableConfigApplicationContext {
public AbstractXmlApplicationContext() {
}
public AbstractXmlApplicationContext(ApplicationContext parent) {
super(parent);
}
//这里是实现loadBeanDefinitions的地方
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {
// Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
// 创建 XmlBeanDefinitionReader，并通过回调设置到 BeanFactory中去，创建BeanFactory的使用的也是 DefaultListableBeanFactory。
XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);

// Configure the bean definition reader with this context's
// resource loading environment.
// 这里设置 XmlBeanDefinitionReader， 为XmlBeanDefinitionReader 配置ResourceLoader，因为DefaultResourceLoader是父类，所以this可以直接被使用
beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));

// Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
// then proceed with actually loading the bean definitions.
// 这是启动Bean定义信息载入的过程
initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}

protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) {
}

这里使用 XmlBeanDefinitionReader来载入BeanDefinition到容器中，如以下代码清单所示：
Java代码
1.     //这里是调用的入口。  
2.     public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {  
3.         return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));  
4.     }  
5.     //这里是载入XML形式的BeanDefinition的地方。  
6.     public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {  
7.         Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");  
8.         if (logger.isInfoEnabled()) {  
9.             logger.info("Loading XML bean definitions from " + encodedResource.getResource());  
10.         }  
11.   
12.         Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();  
13.         if (currentResources == null) {  
14.             currentResources = new HashSet<EncodedResource>(4);  
15.             this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);  
16.         }  
17.         if (!currentResources.add(encodedResource)) {  
18.             throw new BeanDefinitionStoreException(  
19.                     "Detected recursive loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");  
20.         }  
21.         //这里得到XML文件，并得到IO的InputSource准备进行读取。  
22.         try {  
23.             InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();  
24.             try {  
25.                 InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);  
26.                 if (encodedResource.getEncoding() != null) {  
27.                     inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());  
28.                 }  
29.                 return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());  
30.             }  
31.             finally {  
32.                 inputStream.close();  
33.             }  
34.         }  
35.         catch (IOException ex) {  
36.             throw new BeanDefinitionStoreException(  
37.                     "IOException parsing XML document from " + encodedResource.getResource(), ex);  
38.         }  
39.         finally {  
40.             currentResources.remove(encodedResource);  
41.             if (currentResources.isEmpty()) {  
42.                 this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(null);  
43.             }  
44.         }  
45.     }  
46. //具体的读取过程可以在doLoadBeanDefinitions方法中找到：  
47.     //这是从特定的XML文件中实际载入BeanDefinition的地方  
48.     protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)  
49.             throws BeanDefinitionStoreException {  
50.         try {  
51.             int validationMode = getValidationModeForResource(resource);  
52.             //这里取得XML文件的Document对象，这个解析过程是由 documentLoader完成的，这个documentLoader是DefaultDocumentLoader,在定义documentLoader的地方创建  
53.             Document doc = this.documentLoader.loadDocument(  
54.                     inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler, validationMode, isNamespaceAware());  
55.             //这里启动的是对BeanDefinition解析的详细过程，这个解析会使用到Spring的Bean配置规则，是我们下面需要详细关注的地方。  
56.             return registerBeanDefinitions(doc, resource);  
57.         }  
58.         catch (BeanDefinitionStoreException ex) {  
59.             throw ex;  
60.         }  
61.         catch (SAXParseException ex) {  
62.             throw new XmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),  
63.                     "Line " + ex.getLineNumber() + " in XML document from " + resource + " is invalid", ex);  
64.         }  
65.         catch (SAXException ex) {  
66.             throw new XmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),  
67.                     "XML document from " + resource + " is invalid", ex);  
68.         }  
69.         catch (ParserConfigurationException ex) {  
70.             throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),  
71.                     "Parser configuration exception parsing XML from " + resource, ex);  
72.         }  
73.         catch (IOException ex) {  
74.             throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),  
75.                     "IOException parsing XML document from " + resource, ex);  
76.         }  
77.         catch (Throwable ex) {  
78.             throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),  
79.                     "Unexpected exception parsing XML document from " + resource, ex);  
80.         }  
81.     }  
//这里是调用的入口。
public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
}
//这里是载入XML形式的BeanDefinition的地方。
public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
Assert.notNull(encodedResource, "EncodedResource must not be null");
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Loading XML bean definitions from " + encodedResource.getResource());
}

Set<EncodedResource> currentResources = this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.get();
if (currentResources == null) {
currentResources = new HashSet<EncodedResource>(4);
this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources);
}
if (!currentResources.add(encodedResource)) {
throw new BeanDefinitionStoreException(
"Detected recursive loading of " + encodedResource + " - check your import definitions!");
}
//这里得到XML文件，并得到IO的InputSource准备进行读取。
try {
InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
try {
InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
if (encodedResource.getEncoding() != null) {
inputSource.setEncoding(encodedRes