Spring 中的 BeanFactory 和 ApplicationContext 详解

Spring 中的 BeanFactory 是框架中的一个核心接口，作为 Spring 容器的基础设施，负责创建、配置和管理Bean实例，同时提供了对Bean生命周期的管理和控制。

一、BeanFactory

BeanFactory 是 Spring 框架中最基本的容器接口，定义了 Spring 容器的核心方法，用于管理 Bean 的生命周期和依赖注入。这些核心方法包括但不限于 Bean 的实例化、依赖注入、配置和管理等。通过BeanFactory，可以灵活地获取和操作Bean实例，而无需手动管理对象的创建和依赖关系。

1、BeanFactory 的作用

• Bean 实例化：根据配置信息或注解定义，创建应用程序中需要的Bean实例。负责解析Bean定义，处理依赖关系，并将Bean实例化为可用的对象。
• 依赖注入：将所需依赖注入到 Bean 中，确保 Bean 能正确运行。包括设置属性值、调用初始化方法等。
• 配置和管理：根据配置文件或注解来配置和管理 Bean 实例，提供了各种方法来获取和操作 Bean 实例。
• 生命周期管理：管理 Bean 的整个生命周期，包括创建、初始化、使用和销毁。

2、BeanFactory的实现类

Spring 提供了多个 BeanFactory 的实现类，以满足不同的需求。

• XmlBeanFactory（已废弃）：通过 XML 配置文件来创建和管理 Bean 的实例化、配置和管理的实现类。在Spring 3.1 版本后被废弃，建议使用 GenericXmlApplicationContext 或 ClassPathXmlApplicationContext 等更现代的容器实现。
• DefaultListableBeanFactory：BeanFactory 的常用实现，提供了灵活的 Bean 注册、实例化和依赖注入机制。是许多Spring容器的基础实现。
• XmlBeanDefinitionReader：这个类负责从 XML 文件中读取 Bean 定义并将其注册到 BeanFactory 中。
• AnnotationConfigApplicationContext：这个类支持基于注解的配置和管理方式，提供了对 @Component 、 @Service 、 @Repository 、 @Configuration 等注解的支持。

3、BeanFactory的创建

BeanFactory的创建方式主要包括XML配置方式、Java配置方式和注解配置方式：

• XML 配置方式：这是创建 BeanFactory 的传统方式。需要在 XML 配置文件中定义 Bean 的信息，包括 Bean 的名称、类路径、属性等，通过加载配置文件来创建和管理 BeanFactory 。
• Java配置方式：在 Java 类中定义 Bean 的创建和依赖关系，通过配置类来创建和管理 BeanFactory。通常涉及到使用 @Configuration 注解来标识配置类，并使用 @Bean 注解来定义 Bean 的实例化、配置和管理信息。
• 注解配置方式：在 Java 类上添加相应的注解来标识该类是一个 Bean，并进行相应的配置信息。Spring 会自动扫描并创建相应的 Bean，并将其添加到 ApplicationContext 中，AnnotationConfigApplicationContext 作为其子类，同样支持注解配置方式。

4、BeanFactory与ApplicationContext的关系

BeanFactory是Spring框架中最基本的容器接口，但在实际开发中，ApplicationContext接口的使用更为广泛。ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，提供了更多的功能，如国际化支持、事件传播、自动扫描组件等。因此，会使用ApplicationContext 来代替 BeanFactory。然而，理解BeanFactory仍然是理解Spring内部工作原理的基础。

5、BeanFactory的工作原理

BeanFactory 在存储和获取 Bean 时，主要通过使用数据结构（如Map）和反射机制来实现。在创建 BeanFactory 实例时，通常会使用一个容器（如HashMap）来存储Bean对象。这个容器可以将Bean的名称作为键，Bean对象作为值进行存储。当需要访问某个Bean时，可以通过名称快速地获取到对应的Bean对象。

• 首先，当使用 Spring 的 XML 配置文件或注解定义Bean时，BeanFactory 会读取配置文件或扫描注解，并将 Bean 的相关信息解析成 BeanDefinition 对象（例如 Bean 的类名、属性、依赖关系等）。
• 然后，BeanFactory 会将这些 BeanDefinition 对象存储在一个 Map 中，以 Bean 的名称作为键，BeanDefinition 对象作为值。
• 当需要获取某个 Bean 时，BeanFactory 会根据 Bean 的名称从 Map 中查找对应的 BeanDefinition 对象，并根据 BeanDefinition 中的信息使用反射机制创建 Bean 的实例并返回给调用方。
• 在创建 Bean 实例时，BeanFactory 还会处理 Bean 的依赖关系，确保所有相关的依赖都会被正确地解析和注入。

二、ApplicationContext

ApplicationContext 是 Spring 应用程序的核心，它不仅负责创建和管理Bean，还提供了多种企业级服务，如事件传播、国际化、资源加载等。是 Spring IoC 容器高级形态，提供了对 Bean 的全面管理以及对应用程序环境的支持。

1、ApplicationContext 的作用

• Bean 的创建和管理：负责实例化和管理应用中的所有 Bean ，包括它们的创建、配置、生命周期管理等。提供了对 Bean 的访问和控制，使得 Bean 之间的依赖关系可以通过依赖注入的方式轻松实现。
• 依赖注入：支持依赖注入，允许 Bean 轻松地获取其依赖的其他 Bean。
• 国际化支持：根据不同的语言环境加载不同的资源文件实现多语言。通过继承 MessageSource 接口来支持消息解析和国际化。
• 事件传播：可以发布事件，并允许其他组件注册监听器来处理这些事件，这种机制实现了组件之间的解耦。
• 资源加载：提供了一个统一的接口，可以方便的加载和管理各种资源，如配置文件、XML 文件、Properties 文件等。
• 面向切面编程：提供了对 AOP 的支持，允许通过配置切面来实现横切关注点的模块化。
• 中央接口：为应用程序提供配置的中央接口，在应用程序运行时这是只读的，但如果实现支持这一点，则可以重新加载。
• 继承性：后代上下文中的定义总是优先于父上下文中的定义，这意味着单个父上下文可以被整个 web 应用共享。

2、ApplicationContext 的实现类

• ClassPathXmlApplicationContext：从类路径中获取上下文定义文件，适用于测试工具以及嵌入在 jar 中的应用程序上下文。
• FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统或 URL 获取上下文定义文件，适用于独立的应用程序。
• AnnotationConfigApplicationContext：在 Spring 3.0 中引入，允许通过 Java 配置类来配置应用程序上下文，与 @Configuration 、@Component 等注解一起工作。

3、ApplicationContext 使用示例

以下代码示例，包括 MyBean 类的定义，该类具有一个 sayHello 方法。代码演示了如何使用 @Configuration 和 @Bean 注解来配置 Spring 应用程序上下文，并通过 AnnotationConfigApplicationContext 来启动 Spring 容器。

1、MyBean.java

```java
public class MyBean {
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello, Spring!");
    }
}

2、AppConfig.java

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MyBean myBean() {
        return new MyBean();
    }
}

3、Main.java

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建应用上下文
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        
        // 获取Bean并调用方法
        // 注意：这里使用了context.getBean(Class requiredType)方法，它会返回指定类型的单个Bean实例
        // 如果容器中有多个相同类型的Bean，则会抛出异常。在这个例子中，我们只有一个MyBean实例。
        MyBean myBean = context.getBean(MyBean.class);
        
        // 调用MyBean的sayHello方法
        myBean.sayHello();
        
        // （可选）关闭应用程序上下文，释放资源。在独立应用程序中，这通常不是必需的，
        // 因为JVM会在应用程序退出时自动回收资源。但在某些情况下（如Web应用程序），
        // 显式关闭上下文是一个好习惯。
        // context.close();
    }
}

• MyBean 类定义了一个简单的 sayHello 方法，该方法打印一条消息。
• AppConfig 类是一个配置类，使用 @Configuration 注解标记。包含一个 @Bean 注解的方法 myBean ，该方法返回一个新的 MyBean 实例。
• Main 类是包含 main 方法的入口点。创建一个 AnnotationConfigApplicationContext 实例，将 AppConfig.class 传递给它以加载配置。它使用 context.getBean(MyBean.class) 获取 MyBean 的实例，并调用其 sayHello 方法。

4、运行 Main 类的 main 方法

Hello, Spring!

表明Spring容器已成功创建并管理了 MyBean 实例，并且已正确调用了其 sayHello 方法。