注：碼友們，我們是從設計的角度一步步學習和分解Spring；所以不要一上來就想看源碼，也不需要關心Spring具體加載進去的；我們只封裝工具（如IoC），至于調用，暫時不用考慮；（是所謂：抓魯迅關我周樹人什么事）

一、設計理念

此處碼友們可以先思考以下，如果僅針對IoC這個點來說，你會如何設計，“動手之前先思考”，所以我想機智的碼友會有以下思考：

1、現在將bean的控制權交給框架了，碼友不用自己new了，那么肯定要有一個創建bean對象的工具，以及存放創建好的bean的容器；

2、針對創建的對象的工具，從設計角度，首先得支持多種方式吧（比如：XML/注解/Java Config），要不然太局限沒人用可還得了；

3、創建好的對象存放的方式，最容易想到的應該是Map，以鍵值對形式存儲；

4、聰明的碼友，又會想到既然bean是框架生成和存儲的，那么此處會存在一個問題，bean是一下子就能創建好的嗎？比如A依賴了B，B依賴了C，那么先創建A的時候，B還沒創建，那是不是B就無法完全創建了，B、C同理；那么針對這個問題，肯定要有一個方案去解決，此處假設有個“黑盒”，已經解決了，本篇不論。

5、聰明的碼友，思路是不是已經掌握了，萬變不離其宗，這個思路握在手里，再細看以下內容。

6、面向對象的核心特性不要忘了：封裝、繼承、多態

7、23種設計模式、七大軟件設計原則也需要作為基礎知識，從而去理解和“設計”Spring

1. 控制反轉（Inversion of Control, IoC）

• 核心思想：將對象的創建與依賴管理權從應用程序代碼轉移到框架或容器中。

• 實現目標：

  • 解耦組件間的依賴關系，降低代碼耦合度。
  • 提供統一的配置管理（XML/注解/Java Config），簡化對象生命周期管理。
  • 支持靈活的擴展性（通過接口、回調、擴展點）。

2. 依賴注入（Dependency Injection, DI）

• 定義：由容器動態注入依賴對象，而非硬編碼依賴關系。
• 實現方式：
  • 構造器注入（Constructor Injection）。
  • Setter 方法注入（Setter Injection）。
  • 字段注入（Field Injection，基于注解）。

3. 松耦合與可擴展性

• 松耦合：通過接口抽象與依賴注入，使組件之間無需直接引用具體實現。

• 可擴展性：

  • 支持自定義 BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor。
  • 允許通過 SPI（Service Provider Interface）機制擴展容器功能。

4. 配置元數據

• 支持形式：

  • XML 配置（<bean> 標簽）。
  • 注解配置（@Component、@Autowired、@Configuration）。
  • Java 配置類（@Bean 注解）。

• 統一抽象：BeanDefinition 是所有配置的抽象表示，支持多種配置源的解析與注冊。

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二、核心組件與職責劃分

結合設計理念，做組件拆分和定義，這里羅列的是不斷迭代后結果，而我們如果從頭設計，就只需要重點考慮核心： IoC 容器、Bean 的元數據、配置源

組件名稱	職責
BeanFactory	最基礎的 IoC 容器，提供延遲加載（懶加載）Bean 的能力。
ApplicationContext	擴展自 BeanFactory，增加企業級功能（事件發布、國際化、資源加載等）。
BeanDefinition	描述 Bean 的元數據（類名、作用域、依賴關系、初始化/銷毀方法等）。
BeanDefinitionReader	解析配置源（XML、注解、Java Config）并生成 BeanDefinition。
BeanFactoryPostProcessor	在容器加載 BeanDefinition 之前修改配置元數據。
BeanPostProcessor	在 Bean 實例化前后進行攔截處理（如 AOP 代理、屬性增強）。

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三、關鍵設計模式

你已經是一個成熟的碼農了，應該學會套公式了

1. 工廠模式（Factory Pattern）

• 應用場景：BeanFactory 作為工廠接口，負責創建和管理 Bean 實例。
• 實現類：DefaultListableBeanFactory、XmlBeanFactory。
• 優勢：解耦對象創建邏輯與使用邏輯，支持靈活的實例化策略（反射、工廠方法）。

2. 單例模式（Singleton Pattern）

• 應用場景：默認情況下，Spring 容器中的 Bean 為單例作用域（@Scope("singleton")）。
• 實現機制：通過 DefaultSingletonBeanRegistry 維護單例池（Map<String, Object>）。
• 擴展性：支持原型作用域（@Scope("prototype")）及自定義作用域。

3. 代理模式（Proxy Pattern）

• 應用場景：AOP 的實現（動態代理）。

• 實現方式：

  • JDK 動態代理：基于接口生成代理類（適用于有接口的目標對象）。
  • CGLIB 字節碼增強：直接修改字節碼生成子類代理（適用于無接口的目標對象）。

• 關鍵類：ProxyFactory、JdkDynamicAopProxy、CglibAopProxy。

4. 觀察者模式（Observer Pattern）

• 應用場景：事件驅動模型（ApplicationEvent 與 ApplicationListener）。

• 實現機制：

  • 事件發布：ApplicationContext.publishEvent(event)。
  • 事件監聽：通過 @EventListener 注解或 ApplicationListener 接口注冊監聽器。

5. 模板方法模式（Template Method Pattern）

• 應用場景：BeanFactory 的初始化流程（refresh() 方法）。
• 實現步驟：

public void refresh() {this.prepareRefresh();registerBeanDefinitions(); // 注冊 BeanDefinitionprepareBeanFactory();      // 配置容器postProcessBeanFactory();  // 擴展點instantiateSingletons();   // 實例化單例 Bean
}

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四、源碼解析

此處就核心邏輯簡要說明，后續章節中我們會針對以下章節分別做詳細源碼解析說明

1. IoC 容器啟動流程

• 入口：ApplicationContext 的 refresh() 方法。

• 關鍵步驟：

  1. 加載配置：解析 XML/注解/Java Config，生成 BeanDefinition。
  2. 注冊 BeanDefinition：將 BeanDefinition 存入 BeanDefinitionRegistry。
  3. 實例化單例 Bean：通過 DefaultListableBeanFactory 的 preInstantiateSingletons() 方法。
  4. 依賴注入：通過 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 注入依賴。

2. Bean 生命周期管理

• 流程圖：

  [BeanDefinition 加載] → [Bean 實例化] → [屬性注入] → [初始化方法] → [使用 Bean] → [銷毀方法]
  

• 關鍵類：

  • AbstractAutowireCapableBeanFactory：負責實例化與屬性注入。
  • InitializingBean：定義 afterPropertiesSet() 初始化方法。
  • DisposableBean：定義 destroy() 銷毀方法。

3. 依賴注入實現

• 字段注入：

  • 通過 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 處理 @Autowired 注解。
  • 使用 AutowiredFieldElement.inject() 方法完成字段賦值。

• 構造器注入：

  • 通過 ConstructorResolver.autowireConstructor() 解析構造器參數。

4. AOP 與動態代理

• 代理創建：

  • 判斷目標對象是否為接口：

    • 是 → 使用 JdkDynamicAopProxy。
    • 否 → 使用 CglibAopProxy。

• 切面織入：

  • 通過 Advisor 定義切面邏輯（Pointcut + Advice）。
  • 在代理對象的方法調用中插入 invoke() 邏輯（如 @Before、@Around）。

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五、高級特性與擴展

1. Bean 作用域

• 單例（Singleton）：默認作用域，整個容器共享一個實例。
• 原型（Prototype）：每次請求創建新實例。
• Web 作用域：request、session（需 Web 環境支持）。
• 自定義作用域：通過 Scope 接口實現（如 ThreadScope）。

2. 條件化配置

• @Conditional 注解：根據條件決定是否注冊 Bean。
• @Profile 注解：按環境激活不同配置（如開發、測試、生產）。

3. 擴展點機制

• BeanFactoryPostProcessor：修改 BeanDefinition（如 PropertyPlaceholderConfigurer）。
• BeanPostProcessor：攔截 Bean 實例化過程（如 AOPProxy 創建）。

4. 性能優化

• 懶加載（Lazy Initialization）：通過 @Lazy 延遲加載 Bean。
• 緩存單例池：DefaultSingletonBeanRegistry 使用 ConcurrentHashMap 提高并發性能。

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六、應用場景與示例

1. 基于 XML 的配置

<beans><bean id="userService" class="com.albert.UserService"><property name="userDao" ref="userDao"/></bean><bean id="userDao" class="com.albert.UserDaoImpl"/>
</beans>

2. 基于注解的配置

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserDao userDao;
}

3. 基于 Java Config 的配置

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic UserService userService() {return new UserService(userDao());}@Beanpublic UserDao userDao() {return new UserDaoImpl();}
}

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七、總結與展望

• 核心價值：

  • 通過控制反轉與依賴注入，Spring IoC 實現了組件的解耦與復用，顯著提升了開發效率與代碼可維護性。

• 未來方向：

  • 云原生支持：進一步優化容器啟動速度與資源占用（如 GraalVM 原生鏡像）。
  • 無配置化：通過代碼生成（如 Lombok）或元編程減少顯式配置。
  • 服務治理集成：與微服務框架（如 Spring Cloud）深度整合，實現分布式場景下的依賴管理。