Spring 源码学习(二)默认标签解析

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Spring 解析默认标签~

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从上一篇笔记可以看出，在容器注册 bean 信息的时候，做了很多解析操作，而 xml 文件中包含了很多标签、属性，例如 bean 、 import 标签， meta 、look-up 和 replace等子元素属性。

上一篇主要介绍 Spring 容器的基础结构，没有细说这些标签是如何解析的。

所以本篇是来进行补坑的，介绍这些标签在代码中是如何识别和解析的~

本篇笔记的结构大致如下：

  • 介绍概念
  • 展示 demo 代码，如何使用
  • 结合源码分析
  • 聊聊天和思考

再次说下，下载项目看完整注释，跟着源码一起分析~

码云 Gitee 地址

Github 地址

在 Spring 中，标签有两种，默认和自定义：

  • 默认标签
    这是我们最常使用到的标签类型了，像我们一开始写的 <bean id="book" class="domain.SimpleBook"/>，它属于默认标签，除了这个标签外，还有其它四种标签（import、 alias、 bean、 beans）

  • 自定义标签
    自定义标签的用途，是为了给系统提供可配置化支持，例如事务标签 <tx:annotation-driven />，它是 Spring 的自定义标签，通过继承 NamespaceHandler 来完成自定义命名空间的解析。

先看源码是如何区分这两者：

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protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
	if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
		// 注释 1.12 遍历 doc 中的节点列表
		NodeList nl = root.getChildNodes();
		for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
			Node node = nl.item(i);
			if (node instanceof Element) {
				Element ele = (Element) node;
				if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
					// 注释 1.13 识别出默认标签的 bean 注册
					// 根据元素名称，调用不同的加载方法，注册 bean
					parseDefaultElement(ele, delegate);
				}
				else {
					delegate.parseCustomElement(ele);
				}
			}
		}
	}
	else {
		delegate.parseCustomElement(root);
	}
}

可以看到，在代码中，关键方法是 delegate.isDefaultNamespace(ele) 进行判断，识别扫描到的元素属于哪种标签。

找到命名空间 NamespaceURI 变量，如果是 http://www.springframework.org/schema/beans，表示它是默认标签，然后进行默认标签的元素解析，否者使用自定义标签解析。

本篇笔记主要记录的是默认标签的解析，下来开始正式介绍~

默认标签解析

parseDefaultElement 方法用来解析默认标签，跟踪下去，发现对四种标签做了不同的处理，其中 bean 标签的解析最为艰难（对比其它三种），所以我们将 bean 标签解析吃透的话，其它三种标签的解析也能更好的熟悉。

入口方法：

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private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
	// 注释 2.1 默认标签解析
	if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
		// 解析 import 标签
		importBeanDefinitionResource(ele);
	}
	else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
		// 解析 alias 标签
		processAliasRegistration(ele);
	}
	else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
		// 解析 bean 标签的方法
		processBeanDefinition(ele, delegate);
	}
	else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
		// recurse
		// 解析 beans 标签，其实就是递归，重新对这个 element 下的标签进行注册解析
		doRegisterBeanDefinitions(ele);
	}
}

Bean 标签解析入口

定位到上面第三个方法 processBeanDefinition(ele, delegate)：

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protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
		// 注释 1.15 解析 bean 名称的元素
		BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
		if (bdHolder != null) {
			bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
			try {
				// Register the final decorated instance. （注释 1.16 注册最后修饰后的实例）
				BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
			}
			catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
				getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
						bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
			}
			// Send registration event. 通知相关的监听器，表示这个 bean 已经加载完成
			getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
		}
	}

上一篇笔记只是简单描述这个方法的功能：将 xml 中配置的属性对应到 document 对象中，然后进行注册，下面来完整描述这个方法的处理流程：

  • 创建实例 bdHolder：首先委托 BeanDefinitionParserDelegate 类的 parseBeanDefinitionElement 方法进行元素解析，经过解析后，bdHolder 实例已经包含刚才我们在配置文件中设定的各种属性，例如 class、 id、 name、 alias等属性。
  • 对实例 bdHolder 进行装饰：在这个步骤中，其实是扫描默认标签下的自定义标签，对这些自定义标签进行元素解析，设定自定义属性。
  • 注册 bdHolder 信息：解析完成了，需要往容器的 beanDefinitionMap 注册表注册 bean 信息，注册操作委托给了 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition，通过工具类完成信息注册。
  • 发送通知事件：通知相关监听器，表示这个 bean 已经加载完成

看到这里，同学们应该能看出，Spring 源码的接口和方法设计都很简洁，上层接口描述了该方法要做的事情，然后分解成多个小方法，在小方法中进行逻辑处理，方法可以被复用。

所以看源码除了能了解到框架的实现逻辑，更好的去使用和定位问题，还能够学习到大佬们写代码时的设计模式，融入自己的工作或者学习中~

Bean 标签其它属性的解析过程

在上篇笔记中，已经总结了对属性 id 和 name 的解析，不再赘述，下面讲下对标签其它属性的解析~

首先贴下源码：

org.springframework.beans.factory.xml.BeanDefinitionParserDelegate#parseBeanDefinitionElement(org.w3c.dom.Element, java.lang.String, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition)

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public AbstractBeanDefinition parseBeanDefinitionElement(
			Element ele, String beanName, @Nullable BeanDefinition containingBean) {
	this.parseState.push(new BeanEntry(beanName));
	String className = null;
	// 注释 2.3 解析 class 属性
	if (ele.hasAttribute(CLASS_ATTRIBUTE)) {
		className = ele.getAttribute(CLASS_ATTRIBUTE).trim();
	}
	String parent = null;
	// 解析 parent 属性
	if (ele.hasAttribute(PARENT_ATTRIBUTE)) {
		parent = ele.getAttribute(PARENT_ATTRIBUTE);
	}

    ...
	// 创建 GenericBeanDefinition
	AbstractBeanDefinition bd = createBeanDefinition(className, parent);
	// 解析默认 bean 的各种属性
	parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);
	// 提取描述 desc
	bd.setDescription(DomUtils.getChildElementValueByTagName(ele, DESCRIPTION_ELEMENT));
	// 解析 meta 属性
	parseMetaElements(ele, bd);
	// 解析 lookup-method 属性
	parseLookupOverrideSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
	// 解析 replace-method 属性
	parseReplacedMethodSubElements(ele, bd.getMethodOverrides());
	// 解析构造函数
	parseConstructorArgElements(ele, bd);
	// 解析 property 子元素
	parsePropertyElements(ele, bd);
	// 解析 qualifier 子元素
	parseQualifierElements(ele, bd);

	bd.setResource(this.readerContext.getResource());
	bd.setSource(extractSource(ele));

	return bd;
	...
}

这是一个完整的属性解析过程，包含了 meta、lookup-method、replace-mthod等其它属性解析。

虽然不常用到，但大家多学一个属性，到时遇到适合使用的场景就能进行使用，还有遇到这些属性的问题也不用慌张，我会先讲有什么用，还有如何使用，让大家有个印象~

创建 GenericBeanDefinition

关于 GenericBeanDefinition 的继承体系上一篇已经讲过了，所以这里再简单解释一下这个方法的用途：

createBeanDefinition(className, parent);

从方法名字就能看出，它的用途是创建一个 beanDefinition ，用于承载属性的实例。

在最后一步实例化 GenericBeanDefinition 时，还会判断类加载器是非存在。如果存在的话，使用类加载器所在的 jvm 来加载类对象，否则只是简单记录一下 className。

解析默认 bean 的各种属性

parseBeanDefinitionAttributes(ele, beanName, containingBean, bd);

这个方法解析的代码实现有点多，所以感兴趣的同学，可以在我上传的代码库中全局搜索找到该方法，里面有对它每个方法用途介绍~

简单描述的话，这个方法是用来解析 <bean> 标签中每一个基础属性，列表如下:

  • scope
  • abstract
  • lazy-init
  • autowire
  • depends-on
  • autowire-candidate
  • primary
  • init-method
  • destroy-method
  • factory-method
  • factory-bean

可以清晰看到， Spring 完成了对所有 bean 属性的解析，有些经常使用到，例如 autowire 自动织入、init-method 定义初始化调用哪个方法。而有些的话，就需要同学们自己深入学习了解~

解析 meta 属性

先讲下 meta 属性的使用（汗，在没了解前，基本没使用该属性=-=）

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<bean id="book" class="domain.SimpleBook">
	<!--	元标签	-->
	<meta key="test_key" value="test_value"/>
</bean>

这个元属性不会体现在对象的属性中，而是一个额外的声明，在 parseMetaElements(ele, bd); 方法中进行获取，具体实现是 element 对象的 getAttribute(key)，将设定的元属性放入 BeanMetadataAttributeAccessor 对象中

因为代码比较简单，所以通过图片进行说明：

最终属性值是以 key-value 形式保存在链表中 Map<String, Object> attributes，之后使用只需要根据 key 值就能获取到 value 。想到之后在代码设计上，为了扩展性，也可以进行 key-value 形式存储和使用。

解析 lookup-method 属性

这个属性也是不常用，引用书中的描述

通常将它成为获取器注入。获取器注入是一个特殊的方法注入，它是把一个方法声明为返回某种类型的 bean，但实际要返回的 bean 是在配置文件里面配置的，次方法可用在设计有些可插拔的功能上，解除程序依赖。

代码写的有点多，我贴张图片，介绍一下关键信息:

首先我定义了一个基础对象 BaseBook 和两个继承对象 SimpleBook、 ComplexBook，还新建一个抽象类，并且设定了一个方法 getDomain，返回类型是基础对象。

我觉得是因为抽象类无法被实例化，必须要有具体实现类，所以在这个时候，Spring 容器要加载 AbstractGetBookTest 对象，可以用到 <lookup method> 属性，通过注入特定实现类，来完成类的加载。

config.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	   xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	   xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">


	<bean id="getBookTest" class="base.label.parsing.AbstractGetBookTest">
		<!-- 注释 2.6 loop-up 属性🌰 -->
		<!-- 获取器注入 name 表示方法，bean 表示要注入的类-->
		<lookup-method name="getDomain" bean="complexBook"/>
	</bean>

	<bean id="book" class="domain.SimpleBook">
		<!-- 元标签	-->
		<meta key="test_key" value="test_value"/>
	</bean>

	<bean id="complexBook" class="domain.ComplexBook"/>

</beans>

Spring 会对 bean 指定的 class做动态代理，识别中 name 属性所指定的方法，返回 bean 属性指定的 bean 实例对象。

既然叫做获取器注入，我们可以将 bean="complexBook" 替换一下，换成 bean="simpleBook"，这样注入的类就变成了 SimpleBook 对象了，这样只需要修改配置文件就能更换类的注入~

然后代码对 <lookup-method> 解析跟元属性的解析很相近，所以阅读起来也很容易噢

解析 replaced-method 属性

这个方法的用途：可以在运行时用新的方法替换现有的方法。不仅可以动态地替换返回实体 bean，还能动态地更改原有方法的逻辑。

简单来说，就是将某个类定义的方法，在运行时替换成另一个方法，例如明明看到代码中调用的是 A 方法，但实际运行的却是 B 方法。

从图片中看出，输出框打印出我替换后的文案，实现起来也不难，替换者需要实现 org.springframework.beans.factory.support.MethodReplacer 接口，然后重写 reimplement 方法，关键点在配置文件的 <replaced-method> 属性：

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<bean id="beforeMethodReplaced" class="base.label.parsing.BeforeMethodReplaced">
	<!-- 注释 2.7 方法替换 -->
	<replaced-method name="printDefaultName" replacer="testMethodReplaced"/>
</bean>

同样的，Spring 会识别这个 replaced-method 元素中的 name 属性所指定的方法，替换成指定 bean 实例对象的 reimplement 方法。

代码解析过程中，将识别到的属性保存到 MethodOverrides 的 Set<MethodOverride> overrides 中，最终将会记录在 AbstractBeanDefinition 的 methodOverrides中。

个人并不推荐这种使用方法，如果常规工作中，业务驱动比较强烈的情况，如果这样写，会导致别人误解这个方法的意图，如果想要调用查询方法，却被动态代理，调用了删除方法，那就导致不必要的 BUG（还好我没遇到哈哈哈）。

解析 constructor-arg 属性

解析构造函数这个属性是很常用的，但同时它的解析也很复杂，下面贴一个实例配置：

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<bean id="testConstructorArg" class="base.label.parsing.TestConstructorArg">
	<!-- 这里展示一个构造函数的情况下，如果有两个以上，解析会更复杂 -->
	<constructor-arg index="0" value="JingQ"/>
	<constructor-arg index="1" value="23"/>
</bean>

这个配置所实现的功能很简单，为 TestConstructorArg 自动寻找对应的构造函数，然后根据下标 index 为对应的属性注入 value，实现构造函数。

具体解析在这个方法中：

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/**
 * 注释 2.8 解析 构造函数 子元素
 * Parse constructor-arg sub-elements of the given bean element.
 */
public void parseConstructorArgElements(Element beanEle, BeanDefinition bd) {
	NodeList nl = beanEle.getChildNodes();
	for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
		Node node = nl.item(i);
		if (isCandidateElement(node) && nodeNameEquals(node, CONSTRUCTOR_ARG_ELEMENT)) {
		    // 循环解析 constructor-arg 属性
			parseConstructorArgElement((Element) node, bd);
		}
	}
}

代码太多也不贴出来啦，感兴趣的同学定位到我写注释的地方详细看下吧~

下面来梳理下解析构造函数代码的流程：

① 配置中指定了 index 属性

  • 解析 constructor-arg 的子元素
  • 使用 ConstructorArgumentValues.ValueHolder(value) 类型来封装解析出来的元素（包含type name index 属性）
  • addIndexedArgumentValue 方法，将解析后的 value 添加到当前 BeanDefinition 的 ConstructorArgumentValues 的 indexedArgumentValues 属性中

① 配置中没有指定了 index 属性

  • 解析 constructor-arg 的子元素
  • 使用 ConstructorArgumentValues.ValueHolder(value) 类型来封装解析出来的元素（包含type name index 属性）
  • addGenericArgumentValue 方法，将解析后的 value 添加到当前 BeanDefinition 的 ConstructorArgumentValues 的 genericArgumentValues 属性中

这两个流程区别点在于，最后解析到的属性信息保存的位置不同，指定下标情况下，保存到 indexedArgumentValues 属性，没有指定下标情况下，将会保存到 genericArgumentValues。

可以看到，这两段代码处理上，第一步和第二部其实是一样的逻辑，存在重复代码的情况，我刚学习和工作时，为了求快，也有很多这种重复类型的代码。

在慢慢学习更多知识和设计模式后，回头看之前写的代码，都有种删掉重写的冲动，所以如果如果在一开始写的时候，就抽出相同处理代码的逻辑，然后进行代码复用，减少代码重复率，让代码更好看一些，这样就以后就不用被别人和自己吐槽了Σ(oﾟдﾟoﾉ)

ref value 属性的处理比较简单，所以大家看代码就能了解它是如何解析的，比较难的是子元素处理，例如下面的例子：

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<constructor-arg>
    <map>
        <entry key="key" value="value" />
    </map>
</constructor-arg>

具体解析子元素的方法是：org.springframework.beans.factory.xml.BeanDefinitionParserDelegate#parsePropertySubElement(org.w3c.dom.Element, org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition, java.lang.String)

这个方法主要对各种子元素进行解析，包括 idref value array set map 等等子元素的机械，这里不细说，同学们感兴趣继续去跟踪吧~

解析 property 属性

在配件文件中的使用方式：

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<!-- property 解析 -->
<bean id="testPropertyParseElement" class="base.label.parsing.TestPropertyParseElement">
	<property name="id" value="1"/>
	<property name="name" value="JingQ"/>
</bean>

这个解析入口方法跟解析构造函数 constructor-arg 的入口方法很像，代码如下：

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/**
 * 注释 2.10 解析 property 属性
 * Parse property sub-elements of the given bean element.
 */
public void parsePropertyElements(Element beanEle, BeanDefinition bd) {
	NodeList nl = beanEle.getChildNodes();
	for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
		Node node = nl.item(i);
		if (isCandidateElement(node) && nodeNameEquals(node, PROPERTY_ELEMENT)) {
			// 循环解析 property 属性
			parsePropertyElement((Element) node, bd);
		}
	}
}

这个入口方法提取到 property 所有子元素，然后调用 parsePropertyElement 方法进行处理，最后使用 PropertyValue 进行封装，最后记录在 BeanDefinition 中的 propertyValues 属性中。

经历过上面复杂属性的解析，property 属性的解析就显得比较简单，都是一样的套路，循环遍历元素进行解析，所以熟悉前面的解析逻辑后，看后面的代码就能更快理解~

解析 qualifer 属性

大家更熟悉的应该是 @qualifer 标签吧，它跟 qualifer 属性的用途一样。

在使用 Spring 框架进行类注入的时候，匹配的候选 bean 数目必须有且只有一个，如果找不到一个匹配的 bean 时，容器就会抛出 BeanCreationException 异常。

例如我们定义了一个抽象类 AbstractBook，有两个具体实现类 Book1 和 Book2，如果使用代码：

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@Autowired
private AbstractBook book;

这样运行时就会抛出刚才说的错误异常，我们有两种方式来消除歧义：

① 在配置文件中设定 quailfer

通过 qualifier 指定注入 bean 的名称

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<bean id="testBean" class="base.TestBean">
    <qualifer type="org.Springframeword.beans.factory.annotation.Quailfier" value="book1"/>
</bean>

② 使用 @Qualifier("beanNeame")

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@Qualifier("book1")
private AbstractBook book;

同样的，代码的解析过程跟前面的套路相近，留给同学们自己去分析吧~

总结

我们来回顾一下通用解析流程：

  • 判断元素类型：在每个入口方法中，都有个判断方法 nodeNameEquals(node, XXXX_METHOD_ELEMENT)，符合类型的才进行解析
  • 解析：解析一个子元素时，大多数情况下看到是 key-value 形式的属性对，通过 ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE) 等形式进行获取
  • 存储：将上一步解析的结果存储 beanDefinition 对应属性中

这样一看，是不是感觉清晰一点了，对于源码的分析也没这么害怕了。

这次终于补了前一篇笔记的小坑，介绍了默认标签的解析流程，下一篇笔记介绍一下自定义标签的解析吧，下一篇再会~

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参考资料

  1. Spring 源码深度解析 / 郝佳编著. – 北京 : 人民邮电出版社