人人都能看懂的Spring底层原理，看完绝对不会懵逼

人人都能看懂的Spring原理，绝对不会懵逼

为什么要使用Spring？

其实回答这个问题，可以反过来思考，能不能不使用Spring，不使用Spring会怎么样？

如果只是写些小Demo代码，或者开发一个小工具，那真的没必要使用Spring。

但如果是公司级的项目或系统，里面的代码量是非常庞大的，工程里面会有很多的类，很多的模块，系统的运行会创建很多对象，而对象与对象之间又有错综复杂的依赖关系。在没有Spring的管理下，这些对象的创建，依赖关系的维护，都需要通过硬编码进行管理，那么久而久之代码就会变得非常的难以维护，类与类之间，模块与模块之间的耦合度会非常的高，一个小改动，就有可能影响很多地方。

其实不使用Spring也不是不可以，很多开源框架也没有依赖Spring进行开发，但是它们也在进行版本的迭代和扩展，那是因为它们使用了各种设计模式优化了它们代码的设计，使其变得更好维护和扩展，或者可以说是不得不使用设计模式去优化，因为不这么做的话，它们的项目也会慢慢的变得无法再继续维护和扩展。

而我们基本上都是做业务开发的，都是以实现功能为主，功能可用基本上就不会再想着去优化，所以如果不使用Spring，那么10个项目可能就是10座祖传屎山。

其实问题主要就是以下两点：

1. 所有需要用到的对象，都需要手动创建，这些都是硬编码
2. 对象与对象间的依赖关系，需要人为管理，对象的属性需要手动赋值，一个对象里面依赖到另外10个对象，那连带的要创建这10个对象

使用Spring，就是为了降低类与类之间，模块与模块之间的耦合度，使得代码更易于维护。

Spring的核心功能，就是管理对象的生命周期，特别是对象的创建，以及对象依赖关系的管理，也就是所谓的IOC（控制反转）和DI（依赖注入）。而其他的功能（例如AOP、事务）都相当于是扩展功能。

Spring的核心组件

先看看Spring有哪些比较核心的组件，没有列全，只列了一些主要的，混个眼熟。

其中DefaultListableBeanFactory是Bean工厂的最终实现类，最终使用到的Bean工厂就是它，而它同时又实现了BeanDefinitionRegistry（bean定义注册表），所以它也是一个bean定义注册表。

Spring是如何实现IOC和DI的？

定义了BeanDefinition

首先，Spring把我们交给他管理的对象，称为Bean，然后又定义了BeanDefinition（Bean定义）去描述这些Bean

那为什么要弄一个BeanDefinition呢?

BeanDefinition相当于是对Class类元数据信息的一种扩展。
因为Spring不是简单的帮我们创建一个对象就完事，他需要知道如何创建这个对象，如何给它的属性赋值，注入哪些值，有哪些生命周期回调函数等等，单凭一个Class对象，不足以描述一个Bean的所有属性。
因此，Spring把Bean的作用域，是否懒加载，属性依赖信息，自动装配模型等描述信息，封装到了BeanDefinition中。
有了BeanDefinition之后，Spring就可以根据BeanDefinition去实例化和初始化Bean

扫描加载BeanDefinition

先有BeanDefinition，再有bean。

接下来Spring就要扫描我们的配置文件或注解，加载BeanDefinition，注册到Spring容器里面，正确来说应该是放到一个Map中，这个Map的名字叫beanDefinitionMap，key就是beanName，value就是BeanDefinition。

而这个工作是通过BeanDefinitionReader完成的。
如果是XML的配置方式，则通过XmlBeanDefinitionReader完成BeanDefinition的加载和注册，
如果是注解的配置方式，则通过AnnotatedBeanDefinitionReader完成BeanDefinition的加载和注册。

BeanDefinition最后会被注册到DefaultListableBeanFactory（也就是我们常说的的Bean工厂）的beanDefinitionMap中，DefaultListableBeanFactory实现了BeanDefinitionRegistry接口，所以拥有了BeanDefinition注册表的功能。

根据BeanDefinition进行Bean的实例化和初始化

有了BeanDefinition，就可以根据BeanDefinition进行Bean的实例化和初始化了。

实例化

首先是根据BeanDefinition进行Bean的实例化，实例化是通过反射完成的，会通过反射获取Constructor构造器对象，然后调用newInstance方法进行实例化。

但是一个类中可能有多个构造函数，具体要用哪个呢？
这就要看BeanDefinition中关于构造器参数的描述信息constructorArgumentValues，获取最匹配的构造器。这个步骤叫做推断构造。
如果没有指定构造器参数，则使用的是默认的构造器。

属性赋值

Bean实例化之后，就要对Bean进行属性赋值，也就是依赖注入。

Spring会根据BeanDefinition中记录的autowireMode自动注入模型，使用对应的策略进行依赖注入。

不同的自动注入模型，对应使用不同的策略为该Bean的属性找到匹配的值或对象：

• byName：BeanFactory#getBean(属性名)
• byType：根据类型从Spring容器中获取beanName，再通过BeanFactory#getBean(beanName)获取bean，这里如果获取到多个相同类型的bean，还要推断出一个最匹配的
• constructor：构造器注入，不在这里处理，在实例化的时候已经处理了
• no：不使用自动注入，使用我们手动指定的值（也就是配置文件指定要注入的属性值），手动指定的值保存在BeanDefinition的propertyValues中

为该Bean的属性找到匹配的值后，并不是马上进行属性赋值，而是收集到一个PropertyValues中，后面再根据PropertyValues为该Bean的所有属性进行赋值。PropertyValues相当于是一个对bean的不同属性要赋哪些值的描述对象。
BeanDefinition中的propertyValues也是一个PropertyValues对象，保存的是我们手动指定的属性值，这里会合并为一个PropertyValues对象。

属性赋值当然也是通过反射进行，通过setXXX方法的方法对象Method的 Method#invoke(…) 方法进行属性赋值。

保存到单例缓冲池

初始化完成后的Bean，就会放入到单例缓存池中。

这个单例缓存池的名字叫singletonObjects，也是一个Map，key是beanName，value是对应的Bean，当我们需要某个Bean时，就从该缓存池中返回。

一个Bean从创建到销毁都会经历哪些步骤？

上面这个流程是比较粗糙的，一个Bean在Spring中是有一个完整的生命周期的，也就是在实例化、初始化、初始化完成、再到销毁，有哪些步骤，要干哪些事情。

以上就是bean的生命周期的详细过程。

xxxAware接口是用于获取Spring自身的bean的，比如实现了BeanFactoryAware接口，Spring会回调setBeanFactory方法，我们就可以获取到BeanFactory，通过实现BeanNameAware接口获取beanName也是同理。

BeanPostProcessor是Spring提供的扩展点，该接口有两个方法postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization（也就是before方法和after方法），会在bean初始化的时候被回调。用于在执行beab的初始化方法的前后，对该bean进行一些特殊处理，比如可以动态代理返回一个代理对象，替换掉原来的bean。
我们可以定义自己的BeanPostProcessor实现，然后注册到Spring容器中。

而bean的初始化方法和销毁回调方法，我们应该比较熟悉。我们可以通过接口的方式、xml、注解，配置初始化方法和销毁回调方法。
生命周期阶段接口xml注解初始化InitializingBean#afterPropertiesSetinit-method@PostConstruct销毁DisposableBean#destroydestroy-method@PreDestroy

Spring怎么完成依赖注入？

以下是Spring对依赖注入的具体处理逻辑。

byName

byName的依赖注入比较简单，就是以属性名作为beanName，调用**BeanFactory#getBean(属性名)**，从Spring容器中获取对应的bean，然后通过反射进行注入。

byType

byType稍微复杂一点。
byType使用到了DefaultListableBeanFactory的resolveDependency方法，这个方法顾名思义就是解决依赖关系。

byType的处理，首先会根据属性名获取对应的setXXX方法，然后根据set方法的参数，生成一个DependencyDescriptor依赖描述符，DependencyDescriptor是对set方法的描述。这个描述符对象，包含了set方法所在类的Class，set方法名称，参数类型，set方法对应的属性名等。

然后，DefaultListableBeanFactory#resolveDependency有两步处理：

1. 回调AutowireCandidateResolver的getSuggestedValue方法，根据DependencyDescriptor依赖描述符获取对应的值。
2. 如果AutowireCandidateResolver的getSuggestedValue方法没有返回有效的值。则通过bean的类型获取所有符合该类型的beanName，然后获取生成一个Map，key是beanName，value是beanName对应的bean，然后推断哪个bean更符合，则使用哪个bean注入。

这里出现了一个比较陌生的东西-AutowireCandidateResolver（自动装配候选解析器），其实它就是Spring定义的一个接口，里面有个getSuggestedValue方法。我们可以通过自定义一个AutowireCandidateResolver然后实现getSuggestedValue方法，实现自定义的依赖注入，例如为某些特定类型的属性，注入我们自己给定的值或者对象。比如Spring自己就实现了一个QualifierAnnotationAutowireCandidateResolver类型的AutowireCandidateResolver，getSuggestedValue方法处理@value注解修饰的属性的依赖注入，返回@Value注解上给定的值或者@Value指定的配置项对应的值。

如果AutowireCandidateResolver的getSuggestedValue方法返回了null，那么就要走接下来的步骤：通过bean类型获取所有类型匹配的beanName，进而获取所有类型匹配的bean，然后推断一个最合适的。

那如何推断最符合的bean呢？

其实就是四步：

1. 如果被 @Primary 注解修饰的，优先使用，但是发现有多个被@Primary修饰的，则报错
2. 如果没有@Primary注解修饰的，则看有没有被 @Priority ，如果有，则使用，发现多个被@Priority注解修饰的，则报错
3. 如果也没有，则寻找beanName和属性名匹配的bean
4. 如何还没有，如果该属性是必须要注入的，则报错，否则返回null

@Autowired

@Autowired注解修饰的属性的处理，比较特别。
Spring自定义了一个BeanPostProcessor实现类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，再进行依赖注入时会进行回调，扫描被被@Autowired注解修饰的属性，然后最终会调用DefaultListableBeanFactory的resolveDependency方法，所以最后的处理逻辑是跟byType一致的。

@Autowired如果在字段上，则通过Field#set(…)进行反射注入
@Autowired如果在方法上，则通过set方法的Method对象的Method.invoke(…)方法进行反射注入

循环依赖怎么解决？

什么是循环依赖？

就是你中有我，我中有你~

这种情况如果不做特殊处理，就会造成死循环，也就是初始化A时，发现依赖了B，就去初始化B，而初始化B时，发现依赖了A，又去初始化A…

那Spring如何解决循环依赖呢？答案就是三级环境。

三级缓存解决循环依赖

第一级缓存就是单例缓存池singletonObjects，这个是在bean初始化完成后才放入进去的，而依赖注入是在bean初始化的时候进行的，显然不能解决循环依赖。
所以应该多加一个二级缓存，在bean实例化后，初始化前，提前放入到二级缓存中，这叫提前暴露。然后当进行依赖注入时，发现属性所依赖的bean又依赖到自己，那就直接从缓存中拿。

那看来搞两级缓存就可以了，为什么要搞三级呢？
那是因为Spring还要处理AOP处理，假如一个bean后面要进行AOP处理，返回一个代理对象，那这里提前暴露的又是原对象，就会出现注入的类型和最后放入到单例缓存池的类型不一致。

所以再多搞一级缓存，也就是第三级缓存。
第三级缓存存放什么呢？存放的是把bean包装一层后的ObjectFactory对象，ObjectFactory#getObject()返回里面的bean。为什么要包装一层呢？因为不知道这个bean需不需要进行AOP，如果不需要，则返回原来的bean，如果需要，那么就要提前进行AOP处理，返回代理对象，这样依赖的bean和最后放入单例池的都是同一个对象（代理对象）。

然后依赖注入时获取依赖的bean就变成这样的流程：

三级缓存中返回的对象，放入二级缓存，然后从二级缓存删除。
实例化完成后，从二级缓存删除，放入一级缓存。

到这里，Spring最核心的原理基本上就差不多了，如果这些都能弄懂的话，可以说是对Spring有一个比较深入的理解。

当然Spring还有一些扩展的东西，比如AOP，事务，还有其他的扩展点。

Spring怎么实现AOP的？

AOP是什么？为什么会有AOP？

AOP的意思就是面向切面编程，所谓切面，可以简单理解为横跨了多个方法，就像一个切面一样，在各方法前（或者后）都要执行的代码。

比如处理请求前打印日志，进行权限校验等，这些代码在每个请求方法前都要执行，但是不可能每个方法都重复写一遍，所以通过AOP，就可以把这些每个地方都要执行的代码，提取到切面中去。

AOP的核心组件

先看一下AOP的核心组件：

有了解过AOP的应该对这些都很熟悉。

AOP处理

AOP处理要做的事情，就是在被Pointcut命中的方法前后（具体是前是后，要看Advice类型），织入Advice定义的增强逻辑，织入的方式就是创建一个代理对象，在执行方法前（或者后），执行增强逻辑。

经过代理增强之后，目标方法就会被包裹起来，根据不同的Advice（通知）类型，在它的前前后后，会有不同的增强逻辑：

Spring中的AOP实现

Spring首先实现了一个BeanPostProcessor（bean后置处理器），AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，它的祖先类AbstractAutoProxyCreator在after方法定义了AOP的入口，在after方法中检查是否要对bean进行AOP处理，如果需要，则进行AOP处理。

检查一个bean是否需要进行AOP处理，其实就是拿到所有我们定义的Pointcut，看bean里面的方法有没有被Pointcut切中的，有的话，就要进行AOP处理。
Pointcut是通过MethodMatcher方法匹配器的matches方法，与方法进行匹配，匹配结果返回true或者false。

如果需要进行AOP处理，则要进行动态代理，生成代理对象。
代理方式有JDK动态代理和CGLib两种，如果bean实现了接口，则使用JDK动态代理，否则使用CGLib。
生成的代理对象里，会保存一个Advisor[] 增强器数组，在方法调用时会触发Advisor里的Advice增强逻辑的调用。

在进行方法调用时，就会从Advisor中筛选出需要执行的Advisor（一个类中有多个方法，可能被不同的Pointcut切中，就要进行不同的增强逻辑），这个筛选也是通过Pointcut（一个Advisor会有一个Pointcut与之对应） 进行匹配。从筛选出的各个Advisor中取出Advice，与目标方法一起，封装为一个执行器链。然后就是责任链模式的链式调用。

Spring怎么实现事务的？

Spring是通过AOP实现事务的，也就是通过AOP处理，把被@Transactional注解修饰的目标方法包裹在try-catch块里面，在进入try-catch之前，先开启事务，然后在try块中执行目标方法，如果目标方法报错，则在catch块中回滚事务，如果没有报错，则在try-catch块之后提交事务。

Spring提供了哪些扩展点？

这里就简单罗列一下Spring的扩展点、扩展点的用途、以及例子，具体细节就不展开说明了。