Spring源码探究：容器

问题

问题描述：项目中发现，自定义切面注解在Controller层正常工作，在Service层却无法正常工作。为了便于分析，去掉代码中的业务逻辑，只留下场景。

自定义注解，打印时间

/**
 * Description: 自定义打印时间的注解
 */
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
@Documented
public @interface PrintTime {
}

注解解析器

/**
 *Description:打印时间注解的解析器
 */
@Aspect
public class PrintTimeProcessor {
    private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    @Pointcut("@annotation(com.foo.service.annotation.PrintTime)")
    public void printTimePoint() {
    }
    @Around("printTimePoint()")
    public Object process(ProceedingJoinPoint jp) throws Throwable{
        System.out.println();
        LOGGER.error("开始运行程序。。。Start==>");
        Object proceed = jp.proceed();
        LOGGER.error("结束啦，运行结束==>");
        System.out.println();
        return proceed;
    }
}

Controller层

@RestController
@RequestMapping(value = "/user")
public class UserController {
    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    @Resource
    private UserService userService;
    @RequestMapping(value = "/serviceAspect", method={RequestMethod.GET})
    public  String serviceAspect(){
        return userService.serviceAspect();
    }
    @RequestMapping(value = "/controllerAspect", method={RequestMethod.GET})
    @PrintTime
    public  String name(){
        logger.info("Controller层----测试切面");
        return "controllerAspect";
    }
}

Service层

@Service
public class UserService {
    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass())
    @PrintTime
    public String serviceAspect(){
        logger.info("Service层---测试切面");
        return "serviceAspect";
    }
}

spring.xml配置文件，主要部分

    <context:annotation-config />
    <!-- 动态代理开启 -->
    <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true" />
    <context:component-scan base-package="com.foo" >
        <context:exclude-filter type="annotation" expression="org.springframework.stereotype.Controller"/>
    </context:component-scan>
    <!-- 公共配置引入 -->
    <import resource="classpath:spring/spring-config-dao.xml" />

springmvc.xml配置文件，主要部分

    <mvc:annotation-driven />
    <mvc:default-servlet-handler />
    <!-- 动态代理开启 -->
    <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true" />
    <!-- mvc controller -->
    <context:component-scan base-package="com.foo.web.controller" use-default-filters="false">
        <context:include-filter type="annotation" expression="org.springframework.stereotype.Controller"/>
        <context:exclude-filter type="annotation" expression="org.springframework.stereotype.Service" />
    </context:component-scan>
    <bean class="com.foo.service.processor.PrintTimeProcessor"/>

以上为主要代码，项目运行之后，发现在Service层的注解切面未生效，而在Controller层正常。而当我将springmvc.xml中的

<bean class="com.foo.service.processor.PrintTimeProcessor"/>

迁移至spring.xml中，发现Service层与Controller层的注解切面均可正常运行。WHY???

从源码的角度探究该问题

由于源码中的个方法较长，所以只贴出重点且与主题相关的代码。建议结合本地源码一起看。

为了说清楚这个问题，咱们先看一下Spring容器是如何实现bea自动注入（简化版）

web项目的入口是web.xml，所以咱们从它开始。

web.xml配置文件，主要部分

<!-- Spring Config -->
  <listener>
    <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
  </listener>
  <context-param>
    <param-name>contextConfigLocation</param-name>
    <param-value>classpath:spring/spring-config.xml</param-value>
  </context-param>

  <!-- SpringMvc Config -->
  <servlet>
    <servlet-name>springMvc</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <init-param>
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>
      <param-value>classpath:spring/spring-mvc.xml</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>springMvc</servlet-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </servlet-mapping>

Spring容器Bean加载流程

从spring配置部分，可以看出，ContextLoaderListener监听器是Spring容器的入口，进入该文件：

public class ContextLoaderListener extends ContextLoader implements ServletContextListener {
    public ContextLoaderListener() {
    }
    public ContextLoaderListener(WebApplicationContext context) {
        super(context);
    }
    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
        initWebApplicationContext(event.getServletContext());
    }
    @Override
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent event) {
        closeWebApplicationContext(event.getServletContext());
        ContextCleanupListener.cleanupAttributes(event.getServletContext());
    }
}

ContextLoaderListener 监听器一共有四个方法，可以很容易地判断出来，进入该监听器后，会进入初始化方法：contextInitialized。继而进入initWebApplicationContext方法，方法注释中

，明确表明了该方法的目的是初始化spring web应用。这段代码中有两句话比较关键：

this.context = createWebApplicationContext(servletContext);

创建web 应用容器，即创建了Spring容器；

configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);

配置并刷新Spring容器。后续发生的所有事，都是从它开始的。进入，里面的重点代码是：

wac.refresh();

refresh()方法是spring容器注入bean的核心方法，每一行代码都很重要。代码结构也非常优美，每一行代码背后都完成了一件事，代码结构比较容易理解。由于内容较多，只讲里面跟主题相关的两句话：

ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

获取bean工厂，把你配置文件中的内容，放在bean工厂中，留着后面创建bean时用。

finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

开始创建bean，即实现spring中的自动注入功能。进入该方法后，末尾有这么一句话：

beanFactory.preInstantiateSingletons();

继续跟进，贴出该方法中的重点代码：

getBean(beanName);      

我们在preInstantiateSingletons()方法中，会发现有多个地方出现了getBean()方法，究竟咱们贴出来的是哪一句？无关紧要。跟进去之后，

@Override
    public Object getBean(String name) throws BeansException {
        return doGetBean(name, null, null, false);
    }

这里调用了doGetBean()方法，spring中只要以do命名的方法，都是真正干活的。重点代码分段贴出分析：

// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
                    "' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
        }
        else {
            logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
        }
    }
    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}

直接获取单例bean，若没有取到，继续往下走：

// Check if bean definition exists in this factory.
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
    // Not found -> check parent.
    String nameToLookup = originalBeanName(name);
    if (args != null) {
        // Delegation to parent with explicit args.
        return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
    }
    else {
        // No args -> delegate to standard getBean method.
        return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
    }
}

这一段代码单独看，不知所云，里面提到了一个词：Parent。

继续：

// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) {
       sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
            @Override
             public Object getObject() throws BeansException {
                 try {
                     return createBean(beanName, mbd, args);
                  }
                  catch (BeansException ex) {
                      // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
                      // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
                      // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
                      destroySingleton(beanName);
                      throw ex;
                 }
                }
         });
        bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}

这段代码中有createBean，咱们的目的是分析bean的创建过程，此处出现了create，毫不犹豫地跟进，进入实现类中的方法，有这么一句：

Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);

刚才咱们提了，spring中有do命名的方法，是真正干活的。跟进：

instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);

这句话是初始化bean，即创建了bean，等价于调用了一个类的空构造方法。此时，已经成功地创建了对象，下文需要做的是，给该对象注入需要的属性；

populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

填充bean属性，就是刚才咱们提的，初始化一个对象后，只是一个空对象，需要给它填充属性。跟进，看spring是如何为对象注入属性的，或者说，看一下spring是如何实现bean属性的自动注入：

pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);

继续进入AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessPropertyValues方法：

metadata.inject(bean, beanName, pvs);

这句话中，出现了inject，这个词的意思是"注入"。咱们可以断定，spring的自动注入，八成跟它有关了。进入该方法：

element.inject(target, beanName, pvs);

与上一句一样，只是做了一些参数处理，并没有开始注入。继续跟进看：

Field field = (Field) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));

看到这里，大概明白了spring是如何自动注入了。java反射相关的代码，通过反射的方式给field赋值。这里的field是bean中的某一个属性，例如咱们开始时的UserController 类中的userService。getResourceToInject，获取需要赋予的值了，其实这里会重新进入getBean方法，获取bean值（例如UserController对象中需要注入userService。），然后赋予field。至此，spring容器已经初始化完成，spring bean注入的大概流程，咱们也已经熟悉了。回到开始初始化Spring容器的地方，ContextLoader类initWebApplicationContext方法，

servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);

初始化spring容器之后，将其放入了servletContext中。

咱们的问题是，"在项目中，自定义切面注解在Controller层正常工作，却在Service层无法正常工作?"看完这个，其实并没有解答该问题，咱们下面继续看springmvc bean的加载流程，看完springmvc后，答案会自动浮出水面。

Springmvc容器Bean加载流程

同样，从web.xml中的springmvc配置出发，里面有DispatcherServlet，这是springmvc的入口，跟进之后发现方法较多，无法知道会执行哪个方法。但是咱们要记住，DispatcherServlet本质上是一个servlet，通过它的继承关系图也可以证明：

看一下servlet的接口：

public interface Servlet {
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException;
    public ServletConfig getServletConfig();
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
            throws ServletException, IOException;
    public String getServletInfo();
    public void destroy();
}

从servlet接口方法中可以看出，servlet的入口是init方法，层层跟进（一定要根据DispatcherServlet继承图跟进），进入到了FrameworkServlet的initServletBean()方法，进入方法，贴出重点代码：

this.webApplicationContext = initWebApplicationContext();

字面理解，初始化springmvc web容器，进入探究：

WebApplicationContext rootContext =
                WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());

前面咱们提到，spring容器初始化完成之后，放入了servletContext中。这里又从servletContext获取到了spring容器；

wac = createWebApplicationContext(rootContext);

字面理解创建web应用容器，且参数是spring容器。跟进方法：

ConfigurableWebApplicationContext wac =
                (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);

创建web应用容器，即咱们所理解的Springmvc容器在此创建了；

wac.setParent(parent);

这里是重点，Springmvc容器将Spring容器设置成了自己的父容器。

configureAndRefreshWebApplicationContext(wac);

这个方法刚才在分析spring bean加载流程时，分析过了。其中有一段，前面说，

。现在开始分析：
在AbstractBeanFactory类doGetBean方法，有这么一段：

// Check if bean definition exists in this factory.
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
    // Not found -> check parent.
    String nameToLookup = originalBeanName(name);
    if (args != null) {
            // Delegation to parent with explicit args.
        return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
    }
    else {
        // No args -> delegate to standard getBean method.
        return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
    }
}

这里其实是在获取父容器中的bean，若获取到，直接拿到bean，这个方法就结束了。结论：子容器可以使用父容器里的bean，反之，则不行。

现在来解答咱们的问题

<bean class="com.foo.service.processor.PrintTimeProcessor"/>

当上门这句话放在springmvc.xml中时，名为"printTimeProcessor"的bean会存在于Springmvc容器，那么Spring容器是无法获取它的。而Service层恰巧是存在于Spring容器中，所以"printTimeProcessor"切面对Service层不起作用。而Controller层本身存在于Springmvc容器，所以Controller层可以正常工作。而当它放在spring.xml中时，"printTimeProcessor"是存在于Spring容器中，Springmvc容器是Spring容器的子容器，子容器可以获取到父容器的bean，所以Controller层与Service层都能获取到该bean，所有都能正常使用它。

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