1. 前言
在 Spring 框架中，context 模块的定位是一个门面，对内整合了 core、beans、context、expression 等基础模块，隐藏了底层的实现细节；对外负责与用户（开发者）打交道，提供一系列强大易用的功能。在实际使用中，开发者主要与 context 模块的 API 打交道，只有很少的操作可能会涉及到底层模块。
本章的内容比较多，大体可以分为以下四个部分：
- 初步介绍
ApplicationContext的继承体系和基本实现，包括资源加载和解析、组件加载的功能。 - 在拥有加载组件的基本功能后，
ApplicationContext还实现了灵活多样的加载方式，这一过程是由配置类完成的。 - 配置类的主要作用是加载组件，除此之外还有一些常用的功能，比如条件判定、生命周期管理、事件机制等。在实际开发中，这些都是强大易用的功能。
- 对于 Spring 容器来说，对对象进行处理是必不可少了，因此数据处理也是很重要的部分。我们主要介绍了格式化、数据校验和
DataBinder。
2. ApplicationContext
2.1 概述
Spring 容器的概念有狭义和广义之分，狭义上指的是 BeanFactory，广义上指的是 ApplicationContext。不论是狭义的还是广义的，它们都是各自模块的核心接口。ApplicationContext 与 BeanFactory 之间不是简单的组合，而是通过「装饰模式」联系在一起的。装饰模式有两大特点，一是扩展原对象的功能 ，二是以组合代替继承的结构。
装饰模式的结构包含四个角色，ApplicationContext 的继承结构中也有对应的接口和类，简单分析对比如下：
- 抽象组件角色：
BeanFactory定义了管理Bean的相关方法，比如getBean等方法 - 具体组件角色：
DefaultListableBeanFactory实现了getBean等方法 - 抽象装饰角色：
ApplicationContext继承了BeanFactory接口，此外还定义其他扩展功能 - 具体装饰角色：
GenericApplication实现了ApplicationContext接口，持有一个组件类DefaultListableBeanFactory
2.2 Spring 应用分类
在 ApplicationContext 的众多实现类中，我们可以从两个维度来划分：
- 按应用类型划分：一是普通应用，二是 web 应用（进一步可分为传统 web 应用和内嵌 web 应用）
- 按配置方式划分：一是配置文件，二是注解声明
目前主流的开发模式中，使用的都是注解声明的方式，因此我们重点关注以下三个实现类：
-
AnnotationConfigApplicationContext：普通应用，本模块实现 -
AnnotationConfigWebApplicationContext：传统 web 应用，web 模块实现 -
AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext：内嵌 web 应用，第二部 Spring Boot 的 boot 模块实现
2.3 组件加载
AnnotationConfigApplicationContext 作为 Spring 应用的实现类，首先要解决 Java 源文件如何变成 Spring 容器中的一个 Bean 的问题。一般来说，组件加载的过程可以分为三步：
-
资源加载：Spring 核心包使用
Resource接口对资源进行抽象，其中ClassPathResource负责解析类路径下的文件。ResourceLoader的作用是加载指定路径下的文件。DefaultResourceLoader作为默认的资源加载器，AbstractApplicationContext继承了该类，因此 Spring 容器拥有加载资源的能力。 -
资源解析：由于资源的文件类型不同，因此需要对加载后的资源进行解析。以字节码文件为例，源代码的后缀是
.java，编译成字节码的后缀为.class，加载之后变成ClassPathResource对象。Spring 提供了两种解析方式，一是通过 JDK 反射来解析类的信息，二是使用 ASM 框架处理。 -
注册
BeanDefinition：Spring 提供了两个强大易用的组件，一是AnnotatedBeanDefinitionReader，加载指定的单例。二是ClassPathBeanDefinitionScanner，可以批量扫描指定目录下的所有字节码文件，加载声明了@Component及其子注解的单例。
3. 配置类
3.1 概述
在早期的 Spring 项目中，使用 XML 文件进行配置。XML 配置文件支持使用 bean 标签注册组件，使用 context:component-scan 标签批量扫描组件，使用 import 标签引入其他的 XML 文件。此外，有的标签带有前缀，需要引入相应的名称空间，操作起来异常繁琐。鉴于此，Spring 提供了一套声明式的解决方案，以配置类为核心，为我们提供了更加方便快捷、灵活多样的加载组件的方式。
Spring 为了处理配置类，提供了三个重要的组件，此外还使用 CongigurationClass 来描述已解析的配置类。简单介绍如下：
ConfigurationClassPostProcessor：寻找容器中已存在的配置类，并对其进行解析。ConfigurationClassParser：负责具体的解析过程，将已解析的配置类封装成CongigurationClass对象。ConfigurationClassBeanDefinitionReader：对CongigurationClass集合进行处理，将所有的组件以BeanDefinition的方式注册到容器中。
3.2 基本解析
ConfigurationClassParser 负责对配置类进行解析，一共包括六个部分，我们先看四个比较简单的实现。
- 内部类：寻找配置类的所有内部类，递归地方式进行解析。需要注意的是，内部类是一个独立的配置类。
- 父类：可能存在多个父类，都作为配置类的一部分，不是独立的配置类。
- 属性文件：解析
@PropertySource注解，通过ResourceLoader加载指定的配置文件，并将配置项保存到Environment中。 - 组件扫描：解析
@ComponentScan注解，实际上委托给ClassPathBeanDefinitionScanner批量加载组件。
3.3 工厂方法
我们在第一章讲过 FactoryBean，特点是通过工厂方法来创建对象。FactoryBean 是编程式的解决方案，按照 Spring 的一贯作风，对于同样的功能还会提供更为便捷的声明式解决方案。BeanMethod 是指声明了 @Bean 注解的方法，返回的对象会注册到 Spring 容器中。
一个类中可能存在多个重载方法，不同的类也可能存在同名的方法，因此我们必须考虑该由哪个 BeanMethod 来创建单例。这就涉及到 BeanMethod 的覆盖机制，具体情况如图所示。
3.4 导入机制
导入机制相当于 XML 配置文件的 import 标签。Spring 处理了三种类型的导入，一是普通类，主要是导入新的配置类。二是 ImportBeanDefinitionRegistrar 接口，可以直接注册 BeanDefinition。三是 ImportSelector 接口，返回全类名数组，最终需要通过另外两种方式解析。在实际使用中，这三种情况可以互相配合，比如 Spring Boot 通过它们实现了非常灵活的自动配置功能。
此外还提供了延迟导入的功能，Spring Boot 的自动配置就用到了延迟导入。目的是优先加载用户定义的组件，最后导入框架默认的组件作为兜底措施，而这正符合 Spring Boot 标榜的约定大于配置的理念。
3.5 三种加载方式对比
总的来说，配置类最重要功能是加载组件，三个方式各有侧重点。在特定的场合选择恰当的方式，可以达到事半功倍的效果。
- 组件扫描：主要加载用户定义的 Bean，这是标准化的过程，可以自动完成
- 工厂方法：用于整合第三方组件，Spring 不知道如何创建对象，一般由用户自定义处理
- 导入机制：主要是框架使用，比如 Spring Boot 通过导入机制，实现了众多配置类的连锁导入
4. 常用功能
4.1 条件判定
配置类提供了多种加载组件的方式，但有时需要根据一定的条件决定是否加载组件。鉴于此，Spring 提供条件判定的功能，允许实现自定义的加载规则。条件判定与加载 Bean 的组件密切配合，为我们提供了非常灵活的判定方式。条件判定的主要由四部分组成：
-
注解类：
@Conditional作为元注解，声明在其他条件注解类上，指向一个具体的条件类 -
条件类：
Condition接口定义了判定的行为，子类可以实现自定义的判定逻辑。 -
条件上下文：
ConditionContext接口定义了在条件判定的过程中使用的相关组件 -
条件评估器：
ConditionEvaluator是条件判定的核心类，通过条件注解获取对应的条件类，然后综合判定是否应当加载组件
条件判定在 Spring 中有着广泛的应用，context 模块实现了 ProfileCondition 接口，@Profile 注解可以用于加载不同的运行环境。此外，Spring Boot 扩展了 SpringBootCondition 接口，提供了更多的判定方式。这里列举了三种比较常用的方式：
OnPropertyCondition：支持@ConditionalOnProperty注解，根据某个属性值作为判定依据。OnClassCondition：支持@ConditionalOnClass和@ConditionalOnMissingClass注解，根据工程中是否存在某个类作为判定依据。OnBeanCondition：支持@ConditionalOnBean和@ConditionalOnMissingBean注解，根据 Spring 容器中是否存在某个 Bean 作为判定依据。
4.2 生命周期管理
生命周期管理包括两个层面，一是组件的生命周期，我们之前介绍过 Bean 的生命周期，但仅涉及了普通单例的初始化和销毁。事实上，Spring 还提供了两种特殊的组件：
SmartInitializingSingleton组件在所有单例初始化之后执行，避免提前实例化依赖项。Lifecycle组件支持异步操作，是否抛出异常由开发者决定，不像普通单例初始化失败会导致容器创建失败。
二是 Spring 容器的生命周期。总的来说，外层容器的生命周期驱动着内部组件生命周期的变化，而容器的生命周期又受外部环境的影响。
- Spring 容器的初始化就是调用
refresh方法，依次对普通单例、SmartInitializingSingleton和Lifecycle进行初始化。 ConfigurableApplicationContext接口定义了两种容器关闭的方式，close方法表示手动关闭，registerShutdownHook方法则是向虚拟机注册一个钩子函数，在虚拟机停止运行之前，以回调的方式通知 Spring 容器，执行销毁流程。
4.3 事件机制
Spring 的事件机制提供了容器和组件、组件和组件之间进行通信的功能。事件机制是基于观察者模式实现的。观察者模式可以分为两类，一是订阅发布模式，二是监听器模式。两者的区别在于，订阅发布模式只能处理一种事件，监听器模式则可以同时处理多种事件。Spring 的事件机制是基于监听器模式实现的，使用的范围更广泛。监听器模式需要实现三个基本组件：
- 事件对象：
ApplicationEvent扩展自EventObject，代表事件在传播过程中携带的数据。 - 监听器：
ApplicationListener接口代表观察者角色，作用是对发生的事件进行响应。 - 事件多播器：
ApplicationEventMulticaster接口代表主题角色，持有一组监听器，负责发布事件。
Spring 提供了两种监听器实现，一种是编程式，通过实现 ApplicationListener 接口，称之为监听器类。一种是声明式，将 @EventListener 注解声明在方法上，称为监听器方法。事件多播器对这两种类型的监听器进行了适配，其中监听器类被包装成 GenericApplicationListenerAdapter 对象，监听器方法被包装成 ApplicationListenerMethodAdapter 对象。
5. 数据处理
5.1 格式化器
格式化是指将指定类型转换成字符串，以文本的方式进行展示。这意味着对同一个原始值来说，以不同的文本形式进行展示，这是一种一对多的关系 。java.text 包定义了常见类型的格式化类，比如 DateFormat、NumberFormat、MessageFormat等。Spring 的格式化器实际上是一个包装类，底层逻辑主要由 Java 的格式化工具类完成。
格式化器与转换器的区别在于，前者是两个类型之间的单向转换 ，因此类名必须写明 A 转换到 B。后者转换的一端固定是字符串，因此只需言明另一端的类型即可，比如 DateFormatter 表示 Date 与字符串的转换。同时，格式化器与转换器也有密切的联系，因为格式化器最终是通过转换服务来发挥作用的。FormattingConversionService 负责注册格式化器，一个格式化器会分解成 PrinterConverter 和 ParserConverter，然后注册到转换器列表中。
5.2 数据校验
在处理外部数据时，Spring 通常会封装成对象再进一步处理，这就涉及到两个操作。首先是赋值阶段，将外部数据赋给一个空对象。但仅仅为对象赋值还不够，有时候还要根据业务对数据进行校验。
JDK 提供了数据校验的功能，javax.validation.Validator 接口对校验行为进行抽象，具体实现是由第三方框架提供。Spring 框架通过适配的方式，将数据校验的功能委托给 Hibernate 框架的 ValidatorImpl 实现类完成。Spring 验证器的工作是将校验结果保存在 BindingResult 中。
BindingResult 作为中间桥梁，将赋值和校验两个操作联系在一起。具体表现在两个方面，一是赋值和校验针对的都是同一个目标对象，二是赋值和校验阶段产生的异常都保存在 BindingResult 中。用户可以通过统一地方式来管理异常，并访问目标对象。
5.3 DataBinder
DataBinder 是一个强大的数据处理工具，本身没有实现新的功能，而是完成了对众多组件的整合。总的来说，DataBinder 提供了三大功能：
- 数据绑定：Spring 通过属性访问将外部数据绑定到一个对象上，绑定结果则包含了绑定对象和异常信息
- 数据校验：JDK 定义了验证器接口，Hibernate 框架提供了实现类，Spring 的验证器通过适配 Hibernate 验证器的方式发挥作用
- 类型转换：之前介绍了属性编辑器和转换器两种方式，格式化器可以看作是转换器的特殊形式
欢迎关注公众号【Java编程探微】，加群一起讨论。
原创不易，觉得内容不错请关注、点赞、收藏。