摘要：在Spring框架中，Bean的实例化和组装都是由IoC容器通过配置元数据完成的。本节主要介绍Spring IoC容器的理念，以及springbeans模块和spring-context模块中的几个关键接口类。
在Spring框架中，Bean的实例化和组装都是由IoC容器通过配置元数据完成的。本节主要介绍Spring IoC容器的理念，以及springbeans模块和spring-context模块中的几个关键接口类。
IoC（Inversion of Control）是“控制反转”的意思。如何理解“控制反转”这个词呢？首先我们需要知道反转的是什么，是由谁来控制。在Spring框架没有出现之前，在Java面向对象的开发中，开发者通过new关键字完成对Object的创建。Spring框架诞生后，是通过Spring容器来管理对象的，因此Object的创建是通过Spring来完成的。最终得出结论：控制反转指的是由开发者来控制创建对象变成了由Spring容器来控制创建对象，创建对象和销毁对象的过程都由Spring来控制。以Spring框架为开发基础的应用尽量不要自己创建对象，应全部交由Spring容器管理。
DI（Dependency Injection）称为依赖注入。在Java程序中，类与类之间的耦合非常频繁，如Class A需要依赖Class B的对象b。而基于Spring框架的开发，在Class A中不需要显式地使用new关键字新建一个对象b，只需在对象b的声明之上加一行注解@Autowired，这样在Class A用到b时，Spring容器会主动完成对象b的创建和注入。这就是Class A依赖Spring容器的注入。通过上面的解释，我们可以发现IoC和DI其实是同一概念从不同角度的解释。
在Spring框架中，org.springframework.context.ApplicationContext接口代表SpringIoC容器，它负责实例化、配置和组装Beans。容器通过读取元数据的配置来获取对象的实例化，以及配置和组装的描述信息。元数据可以用XML、Java注解或Java配置代码表示应用的对象及这些对象之间的内部依赖关系。
Spring框架提供了几个开箱即用的ApplicationContext接口的实现类，如Class-PathXmlApplicationContext、FileSystemXmlApplicationContext和AnnotationConfigApplicationContext等。在独立应用程序中，通常创建一个ClassPathXmlApplication-Context或
FileSystemXmlApplicationContext实例对象来获取XML的配置信息。
开发者也可以指示容器使用Java注解或Java配置作为元数据格式，通过Annotation-ConfigApplicationContext来获取Java配置的Bean。
1. 基于XML的配置
在src/main/resources目录下新建spring.xml文件，内容如上面的代码所示，和标签用来描述Bean的元数据信息。在上面的代码中声明了一个UserService类，该类有两个属性，即id和name，通过
和
标签直接进行赋值。UserService实体类的声明代码如下：
//声明UserService类
public class UserService {
private Integer id;
//用户ID
private String name;
//用户名称
//getter和setter方法
public Integer getId {
return id;
}
public void setId(Integer id) {
this.id = id;
}
public String getName {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//打印属性值
public void getUser {
System.out.println("id:"+this.id);
System.out.println("name:"+this.name);
}
}
以上代码声明了一个UserService类，并实现了属性id和属性name的setter和getter方法，通过getUser方法打印属性值。编写测试代码，展示通过Spring上下文获取UserService对象，具体代码如下：
//测试类
public class SpringXmlTest {
public static void main(String args) {
//通过spring.xml获取Spring应用上下文
ApplicationContext context = new
ClassPathXmlApplication
Context("spring.xml");
UserService userService =
context.getBean("userService",
UserService.class);
userService.getUser;
//打印结果
}
}
打印结果：
在上面的示例代码中，ClassPathXmlApplicationContext可以通过spring.xml文件获取UserService类的配置元数据，通过Spring容器的组装和实例化UserService类，最终正确调用getUser方法打印出定义的属性值。
2. 基于Java注解的配置
从Spring 2.5开始，支持以Java注解的方式来配置Bean，如@Scope、@Service、@Component、@Controller、@Repository、@Autowired和@Resource等注解。
@Scope注解可以设置Bean的作用域。Spring容器实例化的对象默认是单例的，如果想要修改作用域，可以通过@Scope注解进行修改。
表1.1中列出了@Scope注解使用的一些作用域。
表1.1 @Scope注释的作用域
request、session、application和websocket作用域只在Web应用环境中使用。在普通的Spring IoC容器里只有singleton和prototype两种作用域，其他的设置会抛出异常。
下面改造基于XML配置元数据的例子，将其改成基于Java注解的方式来注入Bean，具体代码如下：
//注解的方式声明UserService
@Service
public class UserService {
private Integer id;
//用户ID
private String name;
//用户名称
//getter和setter方法
public Integer getId {
return id;
}
public void setId(Integer id) {
this.id = id;
}
public String getName {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//属性值打印
public void getUser {
System.out.println("id:"+this.id);
System.out.println("name:"+this.name);
}
}
上面的代码在UserService类中加了一个@Service注解，spring.xml配置文件不再使用。下面增加一个注解类，添加@ComponentScan注解，代码如下：
//@ComponentScan注解用来扫描UserService类
@ComponentScan("com.spring.boot")
public class SpringAnnotationTest {
}
@ComponentScan注解的值是com.spring.boot，说明Spring容器可以自动扫描这个包路径下可管理的类，并对该类进行实例化。添加测试类代码如下：
@ComponentScan("com.spring.boot")
public class SpringAnnotationTest {
public static void main(String args) {
//通过注解类获取应用上下文
ApplicationContext context = new
AnnotationConfigApplication
Context(SpringAnnotationTest.class);
//获取UserService对象
UserService userService =
context.getBean(UserService.class);
userService.setId(1);
userService.setName("zhangsan");
userService.getUser;
//调用方法，打印属性值
}
}
打印结果：
通过AnnotationConfigApplicationContext类可以获取被@Service注解的User-Service实例化对象，并正确打印属性值。通过Java注解的方式同样完成了实例的初始化，说明XML配置方式可以完全被替换。
3. 基于Java配置的示例
从Spring 3.0开始，Spring框架开始支持基于Java的方式来配置元数据，如@Configuration、@Bean、@Import和@Profile等注解。
@Configuration注解一般用来配置类，配置类中可以使用@Bean注解来声明某个类的初始化操作；@Import注解可以导入由@Configuration注解的配置类；@Profile注解可以根据不同环境生成不同的实例。
下面改造基于Java注解的案例，给出一个基于Java配置的示例。
UserService类去掉@Service注解后，将变成普通的Bean。
UserService类的声明代码如下：
//声明UserService类
public class UserService {
private Integer id;
//用户ID
private String name;
//用户名称
public Integer getId {
return id;
}
public void setId(Integer id) {
this.id = id;
}
public String getName {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//属性值打印
public void getUser {
System.out.println("id:"+this.id);
System.out.println("name:"+this.name);
}
}
新增配置类，代码如下：
//基于@Configuration注解生成UserService对象
@Configuration
public class SpringConfigTest {
@Bean
public UserService userService {
return new UserService;
}
}
SpringConfigTest类由@Configuration注解，表明这个类是个配置类。由@Bean注解的userService方法返回了UserService类的实例。添加测试类代码如下：
@Configuration
public class SpringConfigTest {
@Bean
public UserService userService {
return new UserService;
}
public static void main(String args) {
//通过配置类获取Spring应用上下文
ApplicationContext context = new
AnnotationConfigApplication
Context(SpringConfigTest.class);
UserService userService =
context.getBean(UserService.class);
userService.setId(1);
userService.setName("zhangsan");
userService.getUser;
//打印属性值
}
}
打印结果：
id:1
name:zhangsan
从上面的例子看，基于Java配置实例化对象的方式不再需要对spring.xml的依赖。基于Java注解或Java配置来管理Bean的方式已经是当今编程的流行方式。后文介绍Spring Boot时，还会介绍一些新的注解或配置方式。
如图1.2所示为Bean被Spring容器组装的简单过程。首先通过XML配置、注解配置或Java配置等3种方式配置元数据，然后装配BeanDefinition属性，如果有增强设置，如实现了BeanFactoryPostProcessor或BeanPostProcessor接口，则进行拦截增强处理，最后通过配置的初始化方法完成Bean的实例化。
图1.2 Bean的组装过程
spring-beans模块是Spring容器组装Bean的核心模块，它提供了组装Bean的几个关键接口，如图1.2中的BeanDefinition、BeanFactoryPostProcessor、BeanPost-Processor和BeanFactory等。
BeanDefinition：该接口继承自AttributeAccessor和BeanDefinition两个接口。该接口可以获取Bean的元数据配置信息，也可以改变Bean的属性。
BeanFactoryPostProcessor：该接口为函数接口，只有一个方法postProcessBean-Factory。该接口可以通过ConfigurableListableBeanFactory参数获取Bean-Definition，然后对Bean的属性进行修改，如把Bean的Scope从singleton改为prototype等。
BeanPostProcessor：该接口有两个方法，即postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization，分别用于在Bean实例化之前和实例化之后进行额外的操作。BeanPostProcessor接口与BeanFactoryPostProcessor接口的区别在于，BeanFactoryPostProcessor接口是在Bean实例化之前进行修改。
本节将通过两个简单的例子，展现BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor接口的扩展能力。首先来看一个BeanFactoryPostProcessor接口扩展的例子。BeanFactoryPostProcessor接口方法的输入参数是ConfigurableListableBeanFactory，使用该参数可以获取相关Bean的定义信息。示例代码如下：
@Component
public class BeanFactoryPostProcessorImpl implements
BeanFactory
PostProcessor {
@Override
public void
postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBean
Factory beanFactory) throws BeansException {
//获取UserService的BeanDefinition
BeanDefinition beanDefinition =
beanFactory.getBeanDefinition
("userService");
//修改Scope属性
beanDefinition.setScope("prototype");
System.out.println(beanDefinition.
getScope);
}
}
打印结果：
通过打印结果可以看到，在UserService实例化之前修改了该类的作用域，将其从singleton改为了prototype。
对于BeanPostProcessor接口的扩展，可以在Spring容器实例化Bean之后或者执行Bean的初始化方法之前添加一些自己的处理逻辑。
示例代码如下：
@Component
public class BeanPostProcessorImpl implements
BeanPostProcessor {
//在实例化之前操作
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object
bean, String
beanName) throws BeansException {
//判断Bean的类型
if(bean instanceof UserService){
System.out.println("postProcessBeforeInitialization bean :
" + beanName);
}
return bean;
}
//在实例化之后操作
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object
bean, String
//判断Bean的类型
System.out.println("postProcessAfterInitialization bean : "
+ beanName);
}
return bean;
}
}
打印结果：
从打印结果中可以看到，在UserService实例化之前和之后都打印了日志，因此通过BeanPostProcessor可以做一些增强逻辑。
来源：大数据架构师
