Spring技术内幕
更新时间:2024-04-28 07:15:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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.}
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. }
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, \ot be null\
8. if (logger.isInfoEnabled()) {
9. logger.info(\encodedResource.getResource()); 10. } 11.
12. Set
13. if (currentResources == null) {
14. currentResources = new HashSet
15. this.resourcesCurrentlyBeingLoaded.set(currentResources); 16. }
17. if (!currentResources.add(encodedResource)) { 18. throw new BeanDefinitionStoreException(
19. \esource + \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. \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. %ument from \64. }
65. catch (SAXException ex) {
66. throw new XmlBeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),
67. \lid\68. }
69. catch (ParserConfigurationException ex) {
70. throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),
71. \ from \72. }
73. catch (IOException ex) {
74. throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),
75. \resource, ex); 76. }
77. catch (Throwable ex) {
78. throw new BeanDefinitionStoreException(resource.getDescription(),
79. \from \
80. } 81. }
关于具体的Spring BeanDefinition的解析,是在
BeanDefinitionParserDelegate中完成的。这个类里包含了各种Spring Bean定义规则的处理,感兴趣的同学可以仔细研究。我们举一个例子来分析这个处理过程,比如我们最熟悉的对Bean元素的处理是怎样完成的,也就是我们 在XML定义文件中出现的
1. public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, BeanDefinition containingBean) {
2. //这里取得在
3. String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
4. String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE); 5.
6. List
8. String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(nameAttr, BEAN_NAME_DELIMITERS);
9. aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));
10. } 11.
12. String beanName = id;
13. if (!StringUtils.hasText(beanName) && !aliases.isEmpty()) {
14. beanName = aliases.remove(0); 15. if (logger.isDebugEnabled()) {
16. logger.debug(\+ beanName +
17. \aliases\18. } 19. } 20.
21. if (containingBean == null) {
22. checkNameUniqueness(beanName, aliases, ele); 23. } 24.
25. //这个方法会引发对bean元素的详细解析
26.AbstractBeanDefinition beanDefinition = parseBeanDefinitionElement(ele, beanName, containingBean); 27. if (beanDefinition != null) {
28. if (!StringUtils.hasText(beanName)) { 29. try {
30. if (containingBean != null) {
31. beanName = BeanDefinitionReaderUtils.generateBeanName(
32. beanDefinition, this.readerContext.getRegistry(), true);
33. } 34. else {
35. beanName = this.readerContext.generateBeanName(beanDefinition);
36. // Register an alias for the plain bean class name, if still possible,
37. // if the generator returned the class name plus a suffix.
38. // This is expected for Spring 1.2/2.0 backwards compatibility.
39. String beanClassName = beanDefinition.getBeanClassName();
40. if (beanClassName != null && 41. beanName.startsWith(beanClassName) && beanName.length() > beanClassName.length() && 42. !this.readerContext.getRegistry().isBeanNameInUse(beanClassName)) {
43. aliases.add(beanClassName); 44. } 45. }
46. if (logger.isDebugEnabled()) {
47. logger.debug(\e' specified - \
48. \ beanName + \49. } 50. }
51. catch (Exception ex) {
52. error(ex.getMessage(), ele);
53. return null; 54. } 55. }
56. String[] aliasesArray = StringUtils.toStringArray(aliases);
57. return new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, beanName, aliasesArray); 58. } 59.
60. return null; 61. }
在具体生成BeanDefinition以后。我们举一个对property进行解析的例子来完成对整个BeanDefinition载入过程的 分析,还是在类
BeanDefinitionParserDelegate的代码中,它对BeanDefinition中的定义一层一层地进行解析,比如 从属性元素集合到具体的每一个属性元素,然后才是对具体的属性值的处理。根据解析结果,对这些属性值的处理会封装成
PropertyValue对象并设置 到BeanDefinition对象中去,如以下代码清单所示。 Java代码 1. /**
2. * 这里对指定bean元素的property子元素集合进行解析。 3. */
4. public void parsePropertyElements(Element beanEle, BeanDefinition bd) {
5. //遍历所有bean元素下定义的property元素 6. NodeList nl = beanEle.getChildNodes(); 7. for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) { 8. Node node = nl.item(i);
9. if (node instanceof Element && DomUtils.nodeNameEquals(node, PROPERTY_ELEMENT)) {
10. //在判断是property元素后对该property元素进行解析的过程
11. parsePropertyElement((Element) node, bd); 12. } 13. } 14.}
15.public void parsePropertyElement(Element ele, BeanDefinition bd) {
16. //这里取得property的名字
17. String propertyName = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE); 18. if (!StringUtils.hasLength(propertyName)) {
19. error(\e);
20. return; 21. }
22. this.parseState.push(new PropertyEntry(propertyName)); 23. try {
24. //如果同一个bean中已经有同名的存在,则不进行解析,直接返回。也就是说,如果在同一个bean中有同名的property设置,那么起作用的只是第一个。
25. if (bd.getPropertyValues().contains(propertyName)) { 26. error(\ '\27. return; 28. }
29. //这里是解析property值的地方,返回的对象对应对Bean定义的property属性设置的解析结果,这个解析结果会封装到PropertyValue对象中,然后设置到BeanDefinitionHolder中去。
30. Object val = parsePropertyValue(ele, bd, propertyName);
31. PropertyValue pv = new PropertyValue(propertyName, val);
32. parseMetaElements(ele, pv); 33. pv.setSource(extractSource(ele));
34. bd.getPropertyValues().addPropertyValue(pv); 35. } 36. finally {
37. this.parseState.pop(); 38. } 39.} 40./**
41. * 这里取得property元素的值,也许是一个list或其他。 42. */
43.public Object parsePropertyValue(Element ele, BeanDefinition bd, String propertyName) {
44. String elementName = (propertyName != null) ?
45. \rtyName + \
46. \47.
48. // Should only have one child element: ref, value, list, etc.
49. NodeList nl = ele.getChildNodes(); 50. Element subElement = null;
51. for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) { 52. Node node = nl.item(i);
53. if (node instanceof Element && !DomUtils.nodeNameEquals(node, DESCRIPTION_ELEMENT) &&
54. !DomUtils.nodeNameEquals(node, META_ELEMENT)) {
55. // Child element is what we're looking for. 56. if (subElement != null) {
57. error(elementName + \n one sub-element\58. } 59. else {
60. subElement = (Element) node; 61. } 62. } 63. }
64. //这里判断property的属性,是ref还是value,不允许同时是ref和value。
65. boolean hasRefAttribute = ele.hasAttribute(REF_ATTRIBUTE);
66. boolean hasValueAttribute = ele.hasAttribute(VALUE_ATTRIBUTE);
67. if ((hasRefAttribute && hasValueAttribute) ||
68. ((hasRefAttribute || hasValueAttribute) && subElement != null)) {
69. error(elementName +
70. \bute OR 'value' attribute OR sub-element\71. }
72. //如果是ref,创建一个ref的数据对象RuntimeBeanReference,这个对象封装了ref的信息。 73. if (hasRefAttribute) {
74. String refName = ele.getAttribute(REF_ATTRIBUTE); 75. if (!StringUtils.hasText(refName)) {
76. error(elementName + \e\77. }
78. RuntimeBeanReference ref = new RuntimeBeanReference(refName);
79. ref.setSource(extractSource(ele)); 80. return ref;
81. } //如果是value,创建一个value的数据对象TypedStringValue ,这个对象封装了value的信息。 82. else if (hasValueAttribute) {
83. TypedStringValue valueHolder = new TypedStringValue(ele.getAttribute(VALUE_ATTRIBUTE));
84. valueHolder.setSource(extractSource(ele)); 85. return valueHolder;
86. } //如果还有子元素,触发对子元素的解析 87. else if (subElement != null) {
88. return parsePropertySubElement(subElement, bd); 89. } 90. else {
91. // Neither child element nor \ found.
92. error(elementName + \);
93. return null;
94. } 95.}
比如,再往下看,我们看到像List这样的属性配置是怎样被解析的,依然在BeanDefinitionParserDelegate中:返回的 是一个List对象,这个List是Spring定义的ManagedList,作为封装List这类配置定义的数据封装,如以下代码清单所示。 Java代码
1. public List parseListElement(Element collectionEle, BeanDefinition bd) {
2. String defaultElementType = collectionEle.getAttribute(VALUE_TYPE_ATTRIBUTE);
3. NodeList nl = collectionEle.getChildNodes();
4. ManagedList
5. target.setSource(extractSource(collectionEle)); 6. target.setElementTypeName(defaultElementType);
7. target.setMergeEnabled(parseMergeAttribute(collectionEle));
8. //具体的List元素的解析过程。
9. parseCollectionElements(nl, target, bd, defaultElementType);
10. return target; 11.}
12.protected void parseCollectionElements(
13. NodeList elementNodes, Collection
14. //遍历所有的元素节点,并判断其类型是否为Element。
15. for (int i = 0; i < elementNodes.getLength(); i++) { 16. Node node = elementNodes.item(i);
17. if (node instanceof Element && !DomUtils.nodeNameEquals(node, DESCRIPTION_ELEMENT)) {
18. //加入到target中去,target是一个ManagedList,同时触发对下一层子元素的解析过程,这是一个递归的调用。
19. target.add(parsePropertySubElement((Element) node, bd, defaultElementType)); 20. } 21. } 22.}
经过这样一层一层的解析,我们在XML文件中定义的BeanDefinition就被整个给载入到了IoC容器中,并在容器中建立了数据映射。在 IoC容器中建立了对应的数据结构,或者说可以看成是POJO对象在IoC容器中的映像,这些数据结构可以以 AbstractBeanDefinition为入口,让IoC容器执行索引、查询和操作。
在我的感觉中,对核心数据结构的定义和处理应该可以看成是一个软件的核心部分了。所以,这里的BeanDefinition的载入可以说是IoC容器的核心,如果说IoC容器是Spring的核心,那么这些BeanDefinition就是Spring的核心的核心了!
呵呵,这部分代码数量不小,但如果掌握这条主线,其他都可以举一反三吧,就像我们掌握了操作系统启动的过程,以及在操作系统设计中的核心数据结构 像进程数据结构,文件系统数据结构,网络协议数据结构的设计和处理一样,对整个系统的设计原理,包括移植,驱动开发和应用开发,是非常有帮助的!
深入解析Spring架构与设计原理(二)AOP
关于AOP的个人理解
AOP联盟定义的AOP体系结构把与AOP相关的概念大致分为了由高到低、从使用到实现的三个层次。关于这个体系结构,个人的理解是这样的,从上 往下,最高层是语言和开发环境,在这个环境中可以看到几个重要的概念:base可以视为待增强对象,或者说目标对象;aspect指切面,通常包含对于 base的增强应用;configuration可以看成是一种编织或者说配置,通过在AOP体系中提供这个configuration配置环境,可以把 base和aspect结合起来,从而完成切面对目标对象的编织实现。
对Spring平台或者说生态系统来说,AOP是Spring框架的核心功能模块之一。AOP与IOC容器的结合使用, 为应用开发或者Spring自身功能的扩展都提供了许多便利。Spring AOP的实现和其他特性的实现一样,非常丰富,除了可以使用Spring本身提供的AOP实现之外,还封装了业界优秀的AOP解决方案AspectJ来让 应用使用。在这里,主要对Spring自身的AOP实现原理做一些解析;在这个AOP实现中,Spring充分利用了IOC容器Proxy代理对象以及 AOP拦截器的功能特性,通过这些对AOP基本功能的封装机制,为用户提供了AOP的实现框架。所以,要了解这些AOP的基本实现,需要我们对Java 的Proxy机制有一些基本了解。
AOP实现的基本线索
AOP实现中,可以看到三个主要的步骤,一个是代理对象的生成,然后是拦截器的作用,然后是Aspect编织的实现。AOP框架的丰富,很大程度 体现在这三个具体实现中,所具有的丰富的技术选择,以及如何实现与IOC容器的无缝结合。毕竟这也是一个非常核心的模块,需要满足不同的应用需求带来的解 决方案需求。
在Spring AOP的实现原理中,我们主要举ProxyFactoryBean的实现作为例子和
实现的基本线索进行分析;很大一个原因,是因为 ProxyFactoryBean是在Spring IoC环境中,创建AOP应用的最底层方法,从中,可以看到一条实现AOP的基本线索。在ProxyFactoryBean中,它的AOP实现需要依赖 JDK或者CGLIB提供的Proxy特性。从FactoryBean中获取对象,是从getObject()方法作为入口完成的。然后为proxy代理 对象配置advisor链,这个配置是在
initializeAdvisorChain方法中完成的;然后就为生成AOP代理对象做好了准备,生成代理对 象如下所示: Java代码
1. private synchronized Object getSingletonInstance() { 2. if (this.singletonInstance == null) { 3. this.targetSource = freshTargetSource();
4. if (this.autodetectInterfaces && getProxiedInterfaces().length == 0 && !isProxyTargetClass()) {
5. // Rely on AOP infrastructure to tell us what interfaces to proxy.
6. Class targetClass = getTargetClass(); 7. if (targetClass == null) {
8. throw new FactoryBeanNotInitializedException(\annot determine target class for proxy\9. } 10. // 这里设置代理对象的接
口 setInterfaces(ClassUtils.getAllInterfacesForClass(targetClass, this.proxyClassLoader)); 11. }
12. // Initialize the shared singleton instance. 13. super.setFrozen(this.freezeProxy);
14. // 注意这里的方法会使用ProxyFactory来生成我们需要的Proxy
15. this.singletonInstance = getProxy(createAopProxy()); 16. }
17. return this.singletonInstance; 18.}
19.//使用createAopProxy返回的AopProxy来得到代理对象 20.protected Object getProxy(AopProxy aopProxy) { 21. return aopProxy.getProxy(this.proxyClassLoader); 22.}
上面我们看到了在Spring中通过ProxyFactoryBean实现AOP功能的第一步,得到AopProxy代理对象的基本过程,下面我 们看看AopProxy代理对象的拦截机制是怎样发挥作用,是怎样实现AOP功能的。我们知道,对代理对象的生成,有CGLIB和JDK两种生成方式,在 CGLIB中,对拦截器设计是通过在Cglib2AopProxy的AopProxy代理对象生成的时候,在回调
DynamicAdvisedInterceptor对象中实现的,这个回调的实现在intercept方法中完成。对于AOP是怎样完成对目标对象的增 强的,这些实现是封装在AOP拦截器链中,由一个个具体的拦截器来完成的。具体拦截器的运行是在以下的代码实现中完成的,这些调用在 ReflectiveMethodInvocation中。 Java代码
1. public Object proceed() throws Throwable {
2. // We start with an index of -1 and increment early. 3. //如果拦截器链中的拦截器迭代调用完毕,这里开始调用target的函数,这个函数是通过反射机制完成的,具体实现在:AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection方法里面。
4. if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) { 5. return invokeJoinpoint();
6. }
7. //这里沿着定义好的 interceptorOrInterceptionAdvice链进行处理。
8. Object interceptorOrInterceptionAdvice =
9. this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
10. if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher) {
11. // Evaluate dynamic method matcher here: static part will already have
12. // been evaluated and found to match.
13. //这里对拦截器进行动态匹配的的判断,还记得我们前面分析的pointcut吗?这里是触发进行匹配的地方,如果和定义的pointcut匹配,那么这个advice将会得到执行。
14. InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =
15. (InterceptorAndDynamicMethodMatcher) interceptorOrInterceptionAdvice;
16. if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass, this.arguments)) {
17. return dm.interceptor.invoke(this); 18. } 19. else {
20. // Dynamic matching failed.
21. // Skip this interceptor and invoke the next in the chain.
22. // //如果不匹配,那么这个proceed会被递归调用,直到所有的拦截器都被运行过为止。 23. return proceed(); 24. }
25. } 26. else {
27. // It's an interceptor, so we just invoke it: The pointcut will have
28. // been evaluated statically before this object was constructed.
29. //如果是一个interceptor,直接调用这个interceptor对应的方法
30. return((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this); 31. } 32.}
在调用拦截器的时候,我们接下去就可以看到对advice的通知的调用。而经过一系列的注册,适配的过程以后,拦截器在拦截的时候,会调用到预置 好的一个通知适配器,设置通知拦截器,这是一系列Spring设计好为通知服务的类的一个,是最终完成通知拦截和实现的地方,非常的关键。比如,对 MethodBeforeAdviceInterceptor的实现是这样的: Java代码
1. public class MethodBeforeAdviceInterceptor implements MethodInterceptor, Serializable { 2.
3. private MethodBeforeAdvice advice; 4. 5. 6. /**
7. * Create a new MethodBeforeAdviceInterceptor for the given advice.
8. * @param advice the MethodBeforeAdvice to wrap 9. */
10. public MethodBeforeAdviceInterceptor(MethodBeforeAdvice advice) {
11. Assert.notNull(advice, \12. this.advice = advice; 13. }
14. //这个invoke方法是拦截器的回调方法,会在代理对象的方法被调用的时候触发回调。
15. public Object invoke(MethodInvocation mi) throws Throwable {
16. this.advice.before(mi.getMethod(), mi.getArguments(), mi.getThis() );
17. return mi.proceed(); 18. } 19.}
在代码中,可以看到,就是这里,会调用advice的before方法!这样就成功的完成了before通知的编织!
因为Spring AOP本身并不打算成为一个一统天下的AOP框架,秉持Spring的一贯设计理念,设想中的Spring设计目标应该是,致力于AOP框架与IOC容器 的紧密集成,通过集成AOP技术为JavaEE应用开发中遇到的普遍问题提供解决方案,从而为AOP用户使用AOP技术提供最大的便利,从这个角度上为 Java EE的应用开发人员服务。在没有使用第三方AOP解决方案的时候,Spring通过虚拟机的Proxy特性和CGLIB实现了AOP的基本功能,我想,如 果有了Spring AOP实现原理的知识背景,再加上我们对源代码实现的认真解读,可以为我们了解其他AOP框架与IOC容器的集成原理,也打下了很好的基础,并真正了解一 个AOP
框架是在怎样实现的。
这还真是就是我们喜欢开源软件一个原因,有了源代码,软件就没有什么神秘的面纱了!本立而道生,多读源代码吧,或者找一本从源代码出发讲解软件实现的书来看看,就像以前我们学习操作系统,学习TCP/IP那样!一定会有长进的。
深入解析Spring架构与设计原理(三)数据库的操作实现
最近事情实在是比较多,没有及时更新帖子,还望大家见谅啊。今天,一起讨论讨论Spring JDBC的实现吧。
关于Spring JDBC
还是从Spring JDBC说起吧,虽然现在应用很多都是直接使用Hibernate或者其他的ORM工具。但JDBC毕竟还是很基本的,其中的JdbcTemplate就 是我们经常使用的,比如JDBCTemplate的execute方法,就是一个基本的方法,在这个方法的实现中,可以看到对数据库操作的基本过程。 Java代码
1. //execute方法执行的是输入的sql语句
2. public void execute(final String sql) throws DataAccessException {
3. if (logger.isDebugEnabled()) {
4. logger.debug(\ 5. }
6. class ExecuteStatementCallback implements StatementCallback
7. public Object doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
8. stmt.execute(sql); 9. return null; 10. }
11. public String getSql() { 12. return sql; 13. } 14. }
15. execute(new ExecuteStatementCallback()); 16.}
17.//这是使用java.sql.Statement处理静态SQL语句的方法
18.public
19. Assert.notNull(action, \
20. //这里取得数据库的Connection,这个数据库的Connection已经在Spring的事务管理之下
21. Connection con = DataSourceUtils.getConnection(getDataSource());
22. Statement stmt = null; 23. try {
24. Connection conToUse = con;
25. if (this.nativeJdbcExtractor != null &&
26. this.nativeJdbcExtractor.isNativeConnectionNecessaryForNativeStatements()) {
27. conToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeConnection(con); 28. }
29. //创建Statement
30. stmt = conToUse.createStatement(); 31. applyStatementSettings(stmt); 32. Statement stmtToUse = stmt;
33. if (this.nativeJdbcExtractor != null) {
34. stmtToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeStatement(stmt); 35. }
36. //这里调用回调函数
37. T result = action.doInStatement(stmtToUse); 38. handleWarnings(stmt); 39. return result; 40. }
41. catch (SQLException ex) {
42. // Release Connection early, to avoid potential connection pool deadlock
43. // in the case when the exception translator hasn't been initialized yet.
44. //如果捕捉到数据库异常,把数据库Connection释放,同时抛出一个经过Spring转换过的Spring数据库异常
45. //Spring做了一项有意义的工作,就是把这些数据库异常统一到自己的异常体系里了
46. JdbcUtils.closeStatement(stmt); 47. stmt = null;
48. DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource());
49. con = null;
50. throw getExceptionTranslator().translate(\back\
51. } 52. finally {
53. JdbcUtils.closeStatement(stmt); 54. //释放数据库connection
55. DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource()); 56. } 57.}
在使用数据库的时候,有一个很重要的地方就是对数据库连接的管理,在这里,是由DataSourceUtils来完成的。Spring通过这个辅 助类来对数据的Connection进行管理。比如通过它来完成打开和关闭Connection等操作。DataSourceUtils对这些数据库 Connection管理的实现, 如以下代码所示。 Java代码
1. //这是取得数据库连接的调用,实现是通过调用doGetConnection完成的,这里执行了异常的转换操作
2. public static Connection getConnection(DataSource dataSource) throws CannotGetJdbcConnectionException { 3. try {
4. return doGetConnection(dataSource); 5. }
6. catch (SQLException ex) {
7. throw new CannotGetJdbcConnectionException(\et JDBC Connection\8. } 9. }
10.public static Connection doGetConnection(DataSource dataSource) throws SQLException {
11. Assert.notNull(dataSource, \12. //把对数据库的Connection放到事务管理中进行管理,这里使用TransactionSynchronizationManager中定义的ThreadLocal变量来和线程绑定数据库连接
13. //如果在TransactionSynchronizationManager中已经有与当前线程绑定数据库连接,那就直接取出来使用
14. ConnectionHolder conHolder = (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(dataSource);
15. if (conHolder != null && (conHolder.hasConnection() || conHolder.isSynchronizedWithTransaction())) { 16. conHolder.requested();
17. if (!conHolder.hasConnection()) {
18. logger.debug(\ DataSource\
19. conHolder.setConnection(dataSource.getConnection());
20. }
21. return conHolder.getConnection(); 22. }
23. // Else we either got no holder or an empty thread-bound holder here.
24. // 这里得到需要的数据库Connection,在Bean配置文件中定义好的,
25. // 同时最后把新打开的数据库Connection通过
TransactionSynchronizationManager和当前线程绑定起来。 26. logger.debug(\27. Connection con = dataSource.getConnection(); 28.
29. if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
30. logger.debug(\or JDBC Connection\
31. // Use same Connection for further JDBC actions within the transaction.
32. // Thread-bound object will get removed by synchronization at transaction completion.
33. ConnectionHolder holderToUse = conHolder; 34. if (holderToUse == null) {
35. holderToUse = new ConnectionHolder(con); 36. } 37. else {
38. holderToUse.setConnection(con); 39. }
40. holderToUse.requested();
41. TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(
42. new ConnectionSynchronization(holderToUse, dataSource));
43. holderToUse.setSynchronizedWithTransaction(true); 44. if (holderToUse != conHolder) {
45. TransactionSynchronizationManager.bindResource(dataSource, holderToUse); 46. } 47. }
48. return con; 49.}
关于数据库操作类RDBMS
从JdbcTemplate中,我们看到,他提供了许多简单查询和更新的功能。但是,如果需要更高层次的抽象,以及更面向对象的方法来访问数据 库,Spring为我们提供了org.springframework.jdbc.object包,里面包含了SqlQuery、 SqlMappingQuery、SqlUpdate和StoredProcedure等类,这些类都是Spring JDBC应用程序可以使用的。但要注意,在使用这些类时需要为它们配置好
JdbcTemplate作为其基本的操作实现,因为在它们的功能实现中,对数据 库操作的那部分实现基本上还是依赖于JdbcTemplate来完成的。
比如,对MappingSqlQuery使用的过程,是非常简洁的;在设计好数据的映射代码之后,查询得到的记录已经按照前面的设计转换为对象 List了,一条查询记录对应于一个数据对象,可以把数据库的数据记录直接映射成Java对象在程序中使用,同时又可避免使用第三方ORM工具的配置,对 于简单的数据映射场合是非常方便的;在mapRow方法的实现中提供的数据转换规则,和我们使用Hibernate时,Hibernate的hbm文件起 到的作用是非常类似的。这个MappingSqlQuery需要的对设置进行compile,这些compile是这样完成的,如以下代码所示: Java代码
1. protected final void compileInternal() { 2. //这里是对参数的compile过程,所有的参数都在getDeclaredParameters里面,生成了一个PreparedStatementCreatorFactory
3. this.preparedStatementFactory = new PreparedStatementCreatorFactory(getSql(), getDeclaredParameters());
4. this.preparedStatementFactory.setResultSetType(getResultSetType());
5. this.preparedStatementFactory.setUpdatableResults(isUpdatableResults());
6. this.preparedStatementFactory.setReturnGeneratedKeys(isReturnGeneratedKeys());
7. if (getGeneratedKeysColumnNames() != null) {
8. this.preparedStatementFactory.setGeneratedKeysColumnNames(getGeneratedKeysColumnNames()); 9. }
10.his.preparedStatementFactory.setNativeJdbcExtractor(getJdbcTemplate().getNativeJdbcExtractor()); 11. onCompileInternal(); 12.}
在执行查询时,执行的实际上是SqlQuery的executeByNamedParam方法,这个方法需要完成的工作包括配置SQL语句, 配置数据记录到数据对象的转换的RowMapper,然后使用JdbcTemplate来完成数据的查询,并启动数据记录到Java数据对象的转换,如以 下代码所示: Java代码
1. public List
4. ParsedSql parsedSql = getParsedSql();
5. MapSqlParameterSource paramSource = new MapSqlParameterSource(paramMap);
6. String sqlToUse = NamedParameterUtils.substituteNamedParameters(parsedSql, paramSource);
7. //配置好SQL语句需要的Parameters及rowMapper,这个rowMapper完成数据记录到对象的转换
8. Object[] params = NamedParameterUtils.buildValueArray(parsedSql, paramSource, getDeclaredParameters());
9. RowMapper
在Spring对JDBC的操作中,基本上是对JDBC/Hibernate基础上API的封装。这些封装可以直接使用,也可以在IoC容器中配 置好了再使用,当结合IoC容器的基础上进行使用的时候,可以看到许多和事务管理相关的处理部分,都是非常值得学习的,在那里,可以看到对数据源的管理 - Hibernate中session的管理,与线程的结合等等。
深入解析Spring架构与设计原理(四)Web MVC的实现
以前的欠账,现在补上,欢迎指正和讨论。
Spring Web MVC的实现
关于MVC,这是和WEB开发相关的部分,显然大家都是很熟悉了。从最初的JSP到struts,再到像wicket等等,真是百花齐放,百家争 鸣.在WEB UI上,这部分是做web应用架构选择不可缺少的一部分。而作为MVC框架,也许SPRING MVC不能算得上是表现力最出色的UI框架,但无疑,它的实现也是非常的优秀,同时,我们可以从它的实现上,看到一个非常清晰的MVC实现的过程,从这点 上看,真是非常的过瘾啊!
在了解IOC容器的基本实现的基础上,下面我们来看看,在典型的Web环境中,Spring IOC容器是如何在Web环境中被载入并起作用的。我们可以看到,对于MVC这部分,主要建立在IOC的基础上,AOP的特性应用得并不多。Spring 并不是天生就能在Web容器中起作用的,同样也需要一个启动过程,把自己的IOC容器导入,并在Web容器中建立起来。
与对IoC容器的初始化的分析一样,我们同样看到了loadBeanDefinition对BeanDefinition的载入。在Web环境 中,对定位BeanDefinition的Resource有特别的要求,对这个要求的处理体现在getDefaultConfigLocations方 法的处理中。可以看到,在这里,使用了默认的BeanDefinition的配置路径,这个路径在XmlWebApplicationContext中, 已经作为一个常量定义好了,这个常量就是/WEB-INF/applicationContext.xml。这里的loadBeanDefinition 实现如下所示: Java代码
1. public class XmlWebApplicationContext extends AbstractRefreshableWebApplicationContext { 2.
3. /** Default config location for the root context */ 4. //这里是设置缺省BeanDefinition的地方,在
/WEB-INF/applicationContext.xml文件里,如果不特殊指定其他文件,IoC容器会从这里读取BeanDefinition来初始化IoC容器
5. public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION = \INF/applicationContext.xml\6.
7. /** Default prefix for building a config location for a namespace */
8. public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_PREFIX = \9.
10. /** Default suffix for building a config location for a namespace */
11. public static final String DEFAULT_CONFIG_LOCATION_SUFFIX = \
12. //我们又看到了熟悉的loadBeanDefinition,就像我们前面对IOC容器的分析一样,这个加载过程在容器refresh()时启动。
13. protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws IOException {
14. // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
15. // 对于XmlWebApplicationContext,当然是使用XmlBeanDefinitionReader来对BeanDefinition信息进行解析 16. XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory); 17.
18. // Configure the bean definition reader with this context's
19. // resource loading environment.
20. // 这里设置ResourceLoader,因为XmlWebApplicationContext是DefaultResource的子类,所以这里同样会使用DefaultResourceLoader来定位BeanDefinition 21. beanDefinitionReader.setResourceLoader(this); 22. beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this)); 23.
24. // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
25. // then proceed with actually loading the bean definitions.
26. initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader); 27. //这里使用定义好的XmlBeanDefinitionReader来载入BeanDefinition
28. loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader); 29. } 30. 31.
32. protected void initBeanDefinitionReader(XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader) { 33. } 34. 35.
36. //如果有多个BeanDefinition的文件定义,需要逐个载入,都是通过reader来完成的,这个初始化过程是由refreshBeanFactory方法来完成的,这里只是负责载入BeanDefinition
37. protected void loadBeanDefinitions(XmlBeanDefinitionReader reader) throws BeansException, IOException {
38. String[] configLocations = getConfigLocations(); 39. if (configLocations != null) {
40. for (String configLocation : configLocations) { 41. reader.loadBeanDefinitions(configLocation); 42. }
进入DispatcherServlet和MVC实现
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