spring启动component-scan类扫描加载过程---源码分析

电玩女神 2022-08-27 12:51 109阅读 0赞

有朋友最近问到了 **spring** 加载类的过程，尤其是基于 **annotation** 注解的加载过程，有些时候如果由于某些系统部署的问题，加载不到，很是不解！就针对这个问题，我这篇博客说说spring启动过程，用源码来说明，这部分内容也会在书中出现，只是表达方式会稍微有些区别，我将使用spring 3.0的版本来说明（虽然版本有所区别，但是变化并不是特别大），另外，这里会从WEB中使用spring开始，中途会穿插自己通过new**ClassPathXmlApplicationContext** 的区别和联系。

要看这部分源码，其实在spring 3.0以上大家都 一般 会配置一个Servelet，如下所示：

<servlet>
            <servlet-name>spring</servlet-name>
            <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
            <load-on-startup>1</load-on-startup>
        </servlet>

当然  servlet  的名字决定了，你自己获取  SpringContext  的方式，在前面文章：《 [spring里头各种获取ApplicationContext的方法][spring_ApplicationContext]  》有详细的说明，这里就不细说了，我们就通过DispatcherServlet来说明和跟踪（注意我们这里不说请求转发，就说bean的加载过程），我们知道servlet的规范中，如果load-on-startup被设定了，那么就会被初始化的时候装载，而servlet装载时会调用其  init  ()方法，那么自然是调用  DispatcherServlet  的  init  方法，通过源码一看，竟然没有，但是并不带表真的没有，你会发现在父类的父类中：org.springframework.web.servlet.HttpServletBean有这个方法，如下图所示：

public final void init() throws ServletException {
     if (logger.isDebugEnabled()) {
     logger.debug("Initializing servlet '" + getServletName() + "'");
     }
    
     // Set bean properties from init parameters.
     try {
     PropertyValues pvs = new ServletConfigPropertyValues(getServletConfig(), this.requiredProperties);
     BeanWrapper bw = PropertyAccessorFactory.forBeanPropertyAccess(this);
     ResourceLoader resourceLoader = new ServletContextResourceLoader(getServletContext());
     bw.registerCustomEditor(Resource.class, new ResourceEditor(resourceLoader));
     initBeanWrapper(bw);
     bw.setPropertyValues(pvs, true);
     }
     catch (BeansException ex) {
     logger.error("Failed to set bean properties on servlet '" + getServletName() + "'", ex);
     throw ex;
     }
    
     // Let subclasses do whatever initialization they like.
     initServletBean();
    
     if (logger.isDebugEnabled()) {
     logger.debug("Servlet '" + getServletName() + "' configured successfully");
     }
     }

注意代码：  initServletBean();  其余的都和加载bean关系并不是特别大，跟踪进去会发I发现这个方法是在类：org.springframework.web.servlet.  FrameworkServlet 类中（是  **DispatcherServlet** 的父类、 **HttpServletBean** 的子类  ），内部通过调用  initWebApplicationContext  ()来初始化一个  WebApplicationContext  ，源码片段（篇幅所限，不拷贝所有源码，仅仅截取片段）

![2A3Una.jpg][]

接下来需要知道的是如何初始化这个context的（按照使用习惯，其实只要得到了ApplicationContext，就得到了bean的信息，所以在初始化ApplicationCotext的时候，就已经初始化好了bean的信息，至少至少，它初始化好了bean的路径，以及描述信息），所以我们一旦知道 **ApplicationCotext** 是怎么初始化的，就基本知道**bean** 是如何加载的了。

![jUbM7v.jpg][]

这里的parent基本不用管，因为Root的 **ApplicationContext** 的信息还根本没创建，所以主要是看createWebApplicationContext这个方法，进去后，该方法前面部分，都是在设置一些相关的参数，例如我们需要将WEB容器、以及容器的配置信息设置进去，然后会调用一个 **refresh()** 方法，这个方法表面上是用来刷新的，其实也是用来做初始化bean用的，也就是配置修改后，如果你能调用它的这个方法，就可以重新装载 **spring** 的信息，我们看看源码中的片段如下（同样，不相关的部分，我们就不贴太多了）：

![n2UZBb.jpg][]

其实这个方法，不论是通过 **ClassPathXmlApplicationContext** 还是WEB装载都会调用这里，我们看下 **ClassPathXmlApplicationContext** 中调用的部分：

![B7Jzye.jpg][]

他们的区别在于， **web** 容器中，用 **servlet** 装载了， **servlet** 中包装了一个**XmlWebApplicationContext** 而已，而 **ClassPathXmlApplicationContext** 是直接调用的，他们共同点是，不论是 **XmlWebApplicationContext** 、还是**ClassPathXmlApplicationContext** 都继承了类（间接继承）：

**AbstractApplicationContext** ，这个类中的 **refresh()** 方法是共用的，也就是他们都调用的这个方法来加载 **bean** 的，在这个方法中，通过obtainFreshBeanFactory方法来构造 **beanFactory** 的，如下图所示：

![RvQRJv.jpg][]

是不是看到一层调用一层很烦人，其实回过头来想一想，它没一层都有自己的处理动作，毕竟spring不是简单的做一个bean加载，即使是这样，我们最少也需要做xml解析、类装载和实例化的过程，每个步骤可能都有很多需求，因此分离设计，使得代码更加具有扩展性，我们继续来看 **obtainFreshBeanFactory** 方法的描述：

![nIZBju.jpg][]

这里很多人可能会不太注意 **refreshBeanFactory** ()这个方法，尤其是第一遍看这个代码的，如果你忽略掉，你可能会找不到bean在哪里加载的，前面提到了**refresh** 其实可以用以初始化，这里也是这样， **refreshBeanFactory** 如果没有初始化 **beanFactory** 就是初始化它了，后面你看到的都是 **getBeanFactory** 的代码，也就是已经初始化好了，这个refreshBeanFactory方法类**AbstractRefreshableApplicationContext** 中的方法，它是**AbstractApplicationContext** 的子类，同样 不论是 **XmlWebApplicationContext**、还是 **ClassPathXmlApplicationContext** 都继承了它，因此都能调用到这个一样的初始化方法，来看看body部分的代码：

![6riQva.jpg][]

注意第一个红圈圈住的地方，是创建了一个beanFactory，然后下面的方法可以通过名称就能看出是“ **加载bean的定义** ”，将beanFactory传入，自然要加载到beanFactory中了，createBeanFactory就是实例化一个beanFactory没别的，我们要看的是bean在哪里加载的，现在貌似还没看到重点，继续跟踪

**loadBeanDefinitions** (DefaultListableBeanFactory)方法

它由 **AbstractXmlApplicationContext** 类中的方法实现，web项目中将会由类：**XmlWebApplicationContext** 来实现，其实差不多，主要是看启动文件是在那里而已，如果在非web类项目中没有自定义的XmlApplicationContext，那么其实功能可以参考 **XmlWebApplicationContext** ，可以认为是一样的功能。那么看看loadBeanDefinitions方法如下：

![iQVzQf.jpg][]

这里有一个XmlBeanDefineitionReader，是读取XML中spring的相关信息（也就是解析SpringContext.xml的），这里通过 **getConfigLocations()** 获取到的就是这个或多个文件的路径，会循环，通过 **XmlBeanDefineitionReader** 来解析，跟踪到loadBeanDefinitions方法里面，会发现方法实现体在 XmlBeanDefineitionReader的父类：AbstractBeanDefinitionReader中，代码如下：

![EZFVRf.jpg][]

这里大家会疑惑，为啥里面还有一个 **loadBeanDefinitions** ，大家要知道，我们目前只解析到我们的springContext.xml在哪里，但是还没解析到 springContext.xml的内容是什么，可能有多个spring的配置文件，这里会出现多个Resource，所以是一个数组（这里如何通过location找到文件部分，在我们找class的时候自然明了，大家先不纠结这个问题）。

接下来有很多层调用，会以此调用：

**AbstractBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(Resources \[\])** 循环Resource数组，调用方法：

**XmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(Resource )** 和上面这个类是父子关系，接下来会做： **doLoadBeanDefinitions、registerBeanDefinitions** 的操作，在注册beanDefinitions的时候，其实就是要真正开始解析XML了

它调用了 **DefaultBeanDefinitionDocumentReader** 类的registerBeanDefinitions方法，如下图所示：

![zqAfMb.jpg][]

中间有解析XML的过程，但是貌似我们不是很关心，我们就关系类是怎么加载的，虽然已经到XML解析部分了，所以主要看parseBeanDefinitions这个方法，里面会调用到BeanDefinitionParserDelegate类的parseCustomElement方法，用来解析bean的信息：

![7be6jm.jpg][]z

这里解析了XML的信息，跟踪进去，会发现用了 **NamespaceHandlerSupport** 的parse方法，它会根据节点的类型，找到一种合适的解析**BeanDefinitionParser（接口）** ，他们预先被spring注册好了，放在一个HashMap中，例如我们在spring 的annotation扫描中，通常会配置：

<context:component-scan base-package="com.xxx" />

此时根据名称“ **component-scan** ”就会找到对应的解析器来解析，而与之对应的就是 **ComponentScanBeanDefinitionParser** 的 **parse** 方法，这地方已经很明显有扫描bean的概念在里面了，这里的parse获取到后，中间有一个非常非常关键的步骤那就是定义了 **ClassPathBeanDefinitionScanner** 来扫描类的信息，它扫描的是什么？是加载的类还是class文件呢？答案是后者，为何，因为有些类在初始化化时根本还没被加载，ClassLoader根本还没加载，只是ClassLoader可以找到这些class的路径而已：

![B3AV7r.jpg][]

注意这里的scanner创建后，最关键的是 **doScan** 的功能，解析XML我想来看这个的不是问题，如果还不熟悉可以先看看，那么我们得到了类似： **com.xxx** 这样的信息，就要开始扫描类的列表，那么再哪里扫描呢？这里的doScan返回了一个**Set<BeanDefinitionHolder>** 我们感到希望就在不远处，进去看看 **doScan** 方法。

![Y3UjEv.jpg][]

我们看到这么大一坨代码，其实我们目前不关心的代码，暂时可以不管，我们就看怎么扫描出来的，可以看出最关键的扫描代码是：**findCandidateComponents(String basePackage)** 方法，也就是通过每个**basePackage** 去找到有那些类是匹配的，我们这里假如配置了 **com.abc** ，或配置了 **\*** 两种情况说明。

![e2Ufay.jpg][]

主要看红线部分，下面非红线部分，是已经拿到了类的定义，红线部分，会组装信息，如果我们配置了 com.abc会组装为： **classpath\*:com/abc/\*\*/\*.class**  ，如果配置是 \* ，那么将会被组装为 **classpath\*:\*/\*\*/\*.class** ，但是这个好像和我们用的东西不太一样，java中也没见这种URL可以获取到，spring到底是怎么搞的呢？就要看第二个红线部分的代码：

Resource[] resources = this.resourcePatternResolver.getResources(packageSearchPath);

它竟然神奇般的通过这个路径获取到了URL，你一旦跟踪你会发现，获取出来的全是.class的路径，包括jar包中的相关class路径，这里有些细节，我们先不说，先看下这个resourcePatternResolover是什么类型的，看到定义部分是：

private ResourcePatternResolver resourcePatternResolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();

为此胖哥还将其做了一个测试，用一个简单main方法写了一段：

ResourcePatternResolver resourcePatternResolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();
    
    Resource[] resources = resourcePatternResolver.getResources("classpath*:com/abc/**/*.class");

获取出来的果然是那样，胖哥开始猜测，这个和ClassLoader的getResource方法有关系了，因为太类似了，我们跟踪进去看下：

![NFbA7v.jpg][]

这个 **CLASSPATH\_ALL\_URL\_PREFIX** 就是字符串 **classpath\*:** , 我们传递参数进来的时候，自然会走第一个红圈圈住部分的代码，但是第二个红圈圈住部分的代码是干嘛的呢，胖哥告诉你先知道有这个，然后回头会有用，继续找**findPathMatchingResources** 方法，好了，越来越接近真相了。

![iamUfu.jpg][]

这里有一个 **rootDirPath** ，这个地方有个容易出错的，是如果你配置的是 com.abc，那么 rootDirPath 部分应该是： **classpath\*:com/abc/** 而如果配置是 \* 那么 **classpath\*:** 只有这个结果，而不是 **classpath\*:\*** （这里我就不说截取字符串的源码了），回到上一段代码，这里再次调用了getResources(String)方法，又回到前面一个方法，这一次，依然是以classpath\*:开头，所以第一层 if 语句会进去，而第二层不会，为什么？在里面的isPattern() 的实现中是这样写的：

public boolean isPattern(String path) {
     return (path.indexOf('*') != -1 || path.indexOf('?') != -1);
     }

在匹配前，做了一个 **substring** 的操作，会将“ **classpath\*:** ”这个字符串去掉，如果是配置的是com.abc就变成了"com/abc/"，而如果配置为\*，那么得到的就是“” ，也就是长度为0的字符串，因此在我们的这条路上，这个方法返回的是false，就会走到代码段 **findAllClassPathResources** 中，这就是为什么上面提到会有用途的原因，好了，最最最最关键的地方来了哦。例如我们知道了一个com/abc/为前缀，此时要知道相关的classpath下面有哪些class是匹配的，如何做？自然用ClassLoader，我们看看Spring是不是这样做的：

![e6vMfe.jpg][]

果然不出所料，它也是用ClassLoader，只是它自己提供的getClassLoader()方法，也就是和spring的类使用同一个加载器范围内的，以保证可以识别到一样的classpath，自己模拟的时候，可以用一个类

**类名.class.getClassLoader().getResources("")**

如果放为空，那么就是获取classpath的相关的根路径（classpath可能有很多，但是根路径，可以被合并），也就是如果你配置的\*，获取到的将是这个，也许你在web项目中，你会获取到项目的根路径（classes下面，以及tomcat的lib目录）。

如果写入一个： **com/abc/** 那么得到的将是扫描相关classpath下面所有的class和jar包中与之匹配的类名（前缀部分）的路径信息，但是需要注意的是，如果有 **两层jar包** ，而你想要扫描的类或者说想要通过spring加载的类在 **第二层jar包中** ，这个方法是获取不到的，这不是spring没有去做这个事情，而是，java提供的getResources方法就是这样的，有朋友问我的时候，正好遇到了类似的事情，另外需要注意的是， **getResources** 这个方法是包含当前路径的一个递归文件查找（一般环境变量中都会配置 . ），所以如果是一个jar包，你要运行的话，切记放在某个根目录来跑，因为当前目录，就是根目录也会被递归下去，你的程序会被莫名奇怪地慢。

这里大家还可以通过以下简单的方式来测试调用路径的问题：

ClassPathScanningCandidateComponentProvider provider = new ClassPathScanningCandidateComponentProvider(true);
    Set<BeanDefinition> beanDefinitions = provider.findCandidateComponents("com/abc");
    for(BeanDefinition beanDefinition : beanDefinitions) {
      System.out.println(beanDefinition.getBeanClassName() 
              + "\t" + beanDefinition.getResourceDescription()
              + "\t" + beanDefinition.getClass());
    }

这是直接引用spring的源码部分的内容，如果这里可以获取到， **且路径是正确**的，一般情况下，都是可以加载到类的。

看了这么多，是不是有点晕，没关系，谁第一回看都这样，当你下一次看的时候，有个思路就好了，我这里并没有像UML一样理出他们的层次关系，和调用关系，仅仅针对代码调用逐层来说明，大家如果初步看就是，由Servlet初始化来创建ApplicationContext，在设置了Servelt相关参数后，获取servlet的配置文件路径或自己指定的配置文件路径（applicationContext.xml或其他的名字，可以一个或多个），然后通过系列的XML解析，以及针对每种不同的节点类型使用不同的加载方式，其中 **component-scan** 用于指定扫描类的对应有一个Scanner，它会通过ClassLoader的getResources方法来获取到class的路径信息，那么class的路径都能获取到，类的什么还拿不到呢？呵呵！

好，本文基本内容就说到这里，接下来我会提到 **spring MVC** 的中的简单跳转的解析，其中有部分源码是这里看过的，只是还不是这里的重点而已。

而我想说的也是这点，其实本文虽然在说启动，其实有很多代码也没说，因为那样的话我就是一个复制咱贴机了；

其实看源码，要带着目的，大家要知道主体情况或实现的功能，不要就看源码而看源码，一个是根本记不下来，另一个这样看代码没有太大的意义。

当你有了疑问，遇到了难题不知道原因，或发现了新大陆，很有兴趣，那么去看看，也许看之前你会思考下如果我来实现会怎么做？再看看别人是怎么做的，有何区别，不断吸取这些开源框架中优秀的品质，包括代码的设计层次，了解它用到了什么，为何要这样设计，那么你的代码相信会越来越漂亮，你对开源界的代码也会越来越熟悉，熟悉得像自己亲人一样，呵呵。

转自 : http://www.tuicool.com/articles/IN7r2y

[spring_ApplicationContext]: http://blog.csdn.net/xieyuooo/article/details/8473503
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