Spring解密之XML解析与Bean注册的示例分析

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引言

Spring是一个开源的设计层面框架，解决了业务逻辑层和其他各层的松耦合问题，将面向接口的编程思想贯穿整个系统应用，同时它也是Java工作中必备技能之一…

由于记录的是Spring源码分析的过程，详细用法就不一一赘述了

核心代码


 org.springframework
 spring-context
 5.0.2.RELEASE

用法

public class Application {
 public static void main(String[] args) {
 BeanDefinitionRegistry beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
 XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
 ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
 //整个资源加载的切入点。
 reader.loadBeanDefinitions(resource);
 }
}

解密

DefaultListableBeanFactory 是 Spring 注册及加载 bean 的默认实现，整个Spring Ioc模板中它可以称得上始祖。

跟踪DefaultListableBeanFactory，可以发现如下代码块，该设计的目的是什么？

public AbstractAutowireCapableBeanFactory() {
 super();
 ignoreDependencyInterface(BeanNameAware.class);
 ignoreDependencyInterface(BeanFactoryAware.class);
 ignoreDependencyInterface(BeanClassLoaderAware.class);
}

举例来说，当 A 中有属性 B 时，那么 Spring 在获取属性 A 时，如果发现属性 B 未实例化则会自动实例化属性 B，这也是Spring中提供的一个重要特性，在某些情况下 B 不会被初始化，比如实现了 BeanNameAware 接口。

Spring中是这样介绍的：自动装配时忽略给定的依赖接口，比如通过其他方式解析Application上下文注册依赖，类似于 BeanFactory 通过 BeanFactoryAware 进行的注入或者 ApplicationContext 通过 ApplicationContextAware 进行的注入。

资源管理

通过 Resource 接口来实现对 File、URL、Classpath 等资源的管理，Resource 负责对配置文件进行读取，即将配置文件封装为 Resource，然后交给 XmlBeanDefinitionReader 来处理。

Spring解密之XML解析与Bean注册的示例分析

XML 解析

XmlBeanDefinitionReader 是 Spring 资源文件读取、解析、注册的实现，要重点关注该类。

跟踪reader.loadBeanDefinitions(resource); ，我们可以见到如下核心代码（剔除注释和抛出异常）

public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
 try {
 InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
 try {
 InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
 if (encodedResource.getEncoding() != null) {
 inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
 }
 return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
 }
 finally {
 inputStream.close();
 }
 }
}

上文代码首先对 Resource 做了一次编码操作，目的就是担心 XML 存在编码问题

仔细观察InputSource inputSource = new InputSource(inputStream); ，它的包名居然是org.xml.sax，所以我们可以得出Spring采用的是SAX解析，使用 InputSource 来决定如何读取 XML 文件。

最后将准备的数据通过参数传入到真正核心处理部分 doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource())

获取 Document

1.doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource()); ，省略若干catch和注释

protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
 throws BeanDefinitionStoreException {
 try {
 Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
 return registerBeanDefinitions(doc, resource);
 }
}

2.doLoadDocument(inputSource, resource);

protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
 return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
 getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
}

首先通过 getValidationModeForResource 获取 XML 文件的验证模式(DTD 或者 XSD)，可以自己设置验证方式，默认是开启 VALIDATION_AUTO 即自动获取验证模式的，通过 InputStream 读取 XML 文件，检查是否包含 DOCTYPE 单词，包含的话就是 DTD，否则返回 XSD。

常见的 XML 文件验证模式有:

public class XmlValidationModeDetector {
 /**
 * Indicates that DTD validation should be used (we found a "DOCTYPE" declaration).
 */
 public static final int VALIDATION_DTD = 2;
 /**
 * Indicates that XSD validation should be used (found no "DOCTYPE" declaration).
 */
 public static final int VALIDATION_XSD = 3;
 public int detectValidationMode(InputStream inputStream) throws IOException {
 }
}

在 this.documentLoader.loadDocument 方法中涉及到一个 EntityResolver 参数

public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
 ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
}

何为 EntityResolver ? 官方解释: 如果 SAX 应用程序需要实现自定义处理外部实体，则必须实现此接口，并使用 setEntityResolver 方法向SAX 驱动器注册一个实例。也就是说，对于解析一个 xml，sax 首先会读取该 xml 文档上的声明，根据声明去寻找相应的 DTD 定义，以便对文档的进行验证，默认的寻找规则，(即:网络下载，通过 XML 声明的 DTD URI地址来下载 DTD的定义)，并进行认证，下载的过程是一个漫长的过程，而且当网络不可用时，这里会报错，就是因为相应的 dtd 没找到。

EntityResolver 的作用是项目本身就可以提供一个如何寻找 DTD 声明的方法，即由程序来实现寻找 DTD 的过程，这样就避免了通过网络来寻找相应的声明。

Spring解密之XML解析与Bean注册的示例分析

3.EntityResolver 接受两个参数:

public abstract InputSource resolveEntity (String publicId,String systemId)
 throws SAXException, IOException;

3.1 定义bean.xml文件，内容如下（XSD模式）

解析到如下两个参数:

publicId: null
systemId: http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd

3.2 定义bean.xml文件，内容如下（DTD模式）

解析到如下两个参数:

publicId: -//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN
systemId: http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd

3.3 Spring 使用 DelegatingEntityResolver 来解析 EntityResolver

public class DelegatingEntityResolver {
 @Override
 @Nullable
 public InputSource resolveEntity(String publicId, @Nullable String systemId) throws SAXException, IOException {
 if (systemId != null) {
 if (systemId.endsWith(DTD_SUFFIX)) {
 return this.dtdResolver.resolveEntity(publicId, systemId);
 }
 else if (systemId.endsWith(XSD_SUFFIX)) {
 return this.schemaResolver.resolveEntity(publicId, systemId);
 }
 }
 return null;
 }
}

我们可以看到针对不同的模式，采用了不同的解析器

DTD：采用 BeansDtdResolver 解析，直接截取 systemId 最后的 *.dtd（如：spring-beans.dtd），然后去当前路径下寻找
XSD：采用 PluggableSchemaResolver 解析，默认加载 META-INF/Spring.schemas 文件下与 systemId 所对应的 XSD 文件

注册 Bean

看完解析XML校验后，继续跟踪代码，看 Spring 是如何根据 Document 注册 Bean 信息

public class XmlBeanDefinitionReader {
 public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
 // 创建DocumentReader
 BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
 // 记录统计前的 BeanDefinition 数
 int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
 // 注册 BeanDefinition
 documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
 // 记录本次加载 BeanDefinition 的个数
 return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
 }
}

public class BeanDefinitionParserDelegate {
 public static final String BEANS_NAMESPACE_URI = "http://www.springframework.org/schema/beans";
 public boolean isDefaultNamespace(@Nullable String namespaceUri) {
 return (!StringUtils.hasLength(namespaceUri) || BEANS_NAMESPACE_URI.equals(namespaceUri));
 }
}

跟踪 documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource)); ，其中 doc 是通过前面代码块中 loadDocument 转换出来的，这个方法主要目的就是提取出 root 节点（beans）

public class DefaultBeanDefinitionDocumentReader {
 @Override
 public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
 this.readerContext = readerContext;
 logger.debug("Loading bean definitions");
 Element root = doc.getDocumentElement();
 doRegisterBeanDefinitions(root);
 }
}

跟踪 doRegisterBeanDefinitions(root) ，我们将看到如下处理流程

protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
 // ...
 String profileSpec = root.getAttribute(PROFILE_ATTRIBUTE);
 // ... 
 // 空实现
 preProcessXml(root);
 parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
 // 空实现
 postProcessXml(root);
 this.delegate = parent;
}

首先对 profile 解析（比较常见的玩法就是不同 profile 初始化的 bean 对象不同，实现多环境）

接下来的解析使用了模板方法模式，其中 preProcessXml 和 postProcessXml 都是空方法，为的就是方便之后的子类在解析前后进行一些处理。只需要覆写这两个方法即可。

解析并注册 BeanDefinition，该部分代码比较简单

public class DefaultBeanDefinitionDocumentReader {
 /**
 * 解析 root 节点下的其它节点 import", "alias", "bean".
 * @param root节点名称
 */
 protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
 if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
 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)) {
 parseDefaultElement(ele, delegate);
 }
 else {
 delegate.parseCustomElement(ele);
 }
 }
 }
 }
 else {
 delegate.parseCustomElement(root);
 }
 }
 private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
 if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
 importBeanDefinitionResource(ele);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
 processAliasRegistration(ele);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
 processBeanDefinition(ele, delegate);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
 // recurse
 doRegisterBeanDefinitions(ele);
 }
 }
 /**
 * 处理 Bean 标签，然后将其注册到注册表中去
 */
 protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
 BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
 if (bdHolder != null) {
 bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
 try {
 // Register the final decorated instance.
 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
 }
 catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
 getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
 bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
 }
 // Send registration event.
 getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
 }
 }
}

委托 BeanDefinitionParserDelegate 类的 parseBeanDefinitionElement 方法进行元素解析，返回 BeanDefinitionHolder 类型的实例 bdHolder（包含了配置文件的各个属性class、name、id、alias等）
当返回的 bdHolder 不为空的情况下，若默认标签的子节点存在自定义属性，则再次对自定义标签进行解析
解析完毕后，委托 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition();对 bdHolder 进行注册
发送注册事件，告知相关监听 Bean 已经注册成功了

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