【重写SpringFramework】ApplicationContext概述（chapter 3-1）

1. 前言

IOC 和 AOP 是 Spring 框架的两大核心机制，我们已经在 beans 和 aop 模块中有过详细论述了。尤其是 beans 模块，其基础性表现在各个分散的功能中，并不适宜直接被用户（开发者）使用。鉴于此，Spring 提供了 context 模块整合了 beans 和 aop 模块，不仅隐藏了底层的细节，还提供了一系列强大、易用的功能，对于用户（开发者）十分友好。在实际使用中，开发者在和 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。

ApplicationContext 的字面意思是「应用上下文」，应用是指开发者编写的代码，上下文是什么意思？我们在阅读文章的时候，为了确定某个词或某句话的意思，通常需要在整个段落或者相邻的几个段落中进行考察，这一方法被称为联系上下文。从这里引申出来，应用上下文是指程序在运行时所依赖的环境的总和。通俗易懂地说，有了 ApplicationContext，就具备了编写应用程序的基础。

有人可能会问，编写程序的基础不应该是 beans 和 aop 模块吗？准确地说，这几个模块（还有 expression 模块）是基础的基础，因为太过基础反倒不适合被直接使用。ApplicationContext 实际充当了对外沟通的门面，屏蔽了更为基础的模块，提供一站式的解决方案，显著地提高了开发的效率。

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，两者之间存在千丝万缕的联系。因此在开始介绍 ApplicationContext 之前，我们有必要搞清楚它们的关系。

2. 装饰模式

2.1 概述

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（Decorator）模式又名包装模式，主要作用是扩展对象的功能，可以作为继承的替代方案。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。此外还实现了 getBean 等方法（实际上委托给 DefaultListableBeanFactory 处理 ）

2.2 作用

装饰模式有两个基本特点，一是由组件类提供核心功能，由装饰类负责外围的工作。二是装饰类往往不止一个，不同的情况需要不同的装饰类来处理。在 Spring 的整个体系中，最基础、最根本的工作是管理单例，BeanFactory 始终围绕这一点展开。ApplicationContext 作为装饰类不仅继承了 BeanFactory 的能力，还拥有很多强大易用的扩展功能。

举个例子，BeanFactory 以 getBean 方法为入口，完成了 Bean 的实例化、初始化、依赖注入等操作，唯独缺少了关键的一步，BeanDefinition 从哪里来？创建 BeanDefinition 需要知道类信息，这又涉及到源文件（字节码）的定位、加载和解析，这些工作都是由 ApplicationContext 完成的。在创建 Bean 的整个过程中，管理 Bean 的操作是不变的，加载 Bean 的操作是变化的。不变的部分由组件类 BeanFactory 来实现，变化的部分作为扩展功能交给装饰类 ApplicationContext 处理。BeanFactory 和 ApplicationContext 各司其职，很好地契合了装饰模式的第一个特点。

同样地，我们也可以反向思考，假如没有 ApplicationContext，加载组件的功能由 BeanFactory 来实现会发生什么？context 模块中的大部分内容都与加载组件有关，相当一部分代码会塞入 beans 模块中，使得原本复杂的情况更加糟糕，结果就是逻辑混乱、主次不分，不利于代码的阅读和维护。从宏观来看，context 模块还整合了 aop 和 expression 模块，最终合并后的 beans 模块将会是现有四个模块的体量，从而变得臃肿不堪。

以上正反两方面的分析可以发现，这实际上是对单一职责原则的应用。从微观层面（类和接口）来说，BeanFactory 和 ApplicationContext 各司其职，对复杂操作进行合理地分解。从宏观层面（模块和库）来说，beans 和 context 模块内外有别，context 模块是面向用户的，需要更多地体现灵活性。

3. Spring 应用分类

3.1 概述

在介绍 BeanFactory 时，我们对其庞杂的继承结构进行精简，并根据不同的功能进行分组。总的来说，BeanFactory 的功能较为单一，主要是对 Bean 进行管理，而 ApplicationContext 是面向用户的，需要处理各种各样的情况。相比之下，ApplicationContext 继承结构的复杂度有过之而无不及。因此，我们的首要任务是对庞大的继承结构进行分析和梳理，只有从宏观层面认识了整体情况，研究源码就不再是无的放矢。

3.2 分类

在 ApplicationContext 的众多实现类中，我们可以从两个维度来划分，一是应用类型（用途），二是配置方式。先来看应用类型，一般来说可以分为两大类：一是普通应用，二是 web 应用。其中，web 应用又可以分为传统 web 应用与内嵌 web 应用，简单介绍如下：

• 普通应用：常用于编写测试代码，或者使用 Swing 等框架编写 GUI 程序
• 传统 web 应用：使用 servlet 容器作为最外层服务，可以同时运行多个应用，比如部署在 Tomcat 工作目录下的应用程序（war 包）
• 内嵌 web 应用：应用程序独立运行，servlet 容器作为一个组件嵌入在应用程序中（jar 包）

其次，Spring 应用根据配置方式的不同还可以分为两类。一是基于配置文件，主要是 XML 文件；二是基于注解声明的配置方式。在 Spring Boot 大行其道的今天，基于 XML 文件配置的应用很少见了，一些老的项目可能还在使用。我们关心的是使用注解配置的实现类，对于基于 XML 文件配置的实现类，只需要知道有这么一回事就可以了。

3.3 主要实现类

搞清楚了两个维度的划分标准之后，我们来看一些常见的实现类。按照应用类型分为两组，第一组是普通应用的实现类，如下所示：

• FileSystemXmlApplicationContext：文件系统中的 XML 配置文件（路径是任意的）

• ClassPathXmlApplicationContext：类路径下的 XML 配置文件（路径是固定的）

• AnnotationConfigApplicationContext：使用注解声明的普通应用

第二组是 web 应用的实现类，其中前两个类仅了解，后两个类将在后续章节中进行介绍。

• XmlWebApplicationContext：使用 XML 配置文件的传统 web 应用

• XmlEmbeddedWebApplicationContext： 使用 XML 配置文件的内嵌 web 应用

• AnnotationConfigWebApplicationContext：使用注解声明的传统 web 应用

• AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext ：使用注解声明的内嵌 web 应用

4. 简化继承结构

通过上述分析，我们对 ApplicationContext 的原始继承结构进行精简。首先，剔除了基于配置文件的实现类，这些内容占据了大多数篇幅。其次，从用途上来说，ApplicationContext 的实现类可以分为三组。这三种类型的实现都是我们所关心的，本章仅涉及第一种类型，也就是普通应用的实现。

经过梳理得到一个简化的继承结构，如下图所示，分为三个部分。蓝色部分代表本模块所涉及的接口和类，实现了 ApplicationContext 的基本逻辑。紫色部分表示传统 web 应用的相关接口和类，这部分内容将在第五章 web 模块中讲解。黄色部分代表内嵌 web 应用的相关接口和类，这部分内容将在第二部 Spring Boot 中讲解。

这三部分各有一个核心的实现类，我们将在后续内容中逐一进行介绍。

• AnnotationConfigApplicationContext：基于注解的普通应用，本模块唯一的实现类，主要用于测试代码，有时也会使用 GenericApplicationCointext 代替

• AnnotationConfigWebApplicationContext：基于注解的传统 web 应用（将在第五章 web 模块中讲解）

• AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext：基于注解的内嵌 web 应用（将在第二部 Spring Boot 中讲解）

5. 总结

本节介绍了 context 模块的定位和基本作用，主要表现在整合 beans 和 context 等模块，屏蔽了底层的实现细节，充当了面向开发者的门面。ApplicationContext 作为 context 模块的核心接口，是广义的 Spring 容器的实现。BeanFactory 和 ApplicationContext 之间有千丝万缕的联系，通过装饰模式组合在一起，各司其职。其中，BeanFactory 负责核心工作，主要是对 Bean 进行管理。在这一基础上，ApplicationContext 提供了一系列强大易用的功能，显著地提高了开发效率。

ApplicationContext 的继承结构十分庞大，我们从两个维度来进行划分。首先从用途上来说，分为普通应用和 web 应用，其中 web 应用继续分为传统 web 应用和内嵌 web 应用。其次，从配置方式来说，分为配置文件和注解声明两种方式。需要指出的是，配置文件的方式是一种比较老旧的技术，现在通常使用注解声明的方式来编写 Spring Boot 应用。

综上所述，我们关心的是基于注解声明的 ApplicationContext 实现。具体到应用的类型，本章只涉及普通应用，也就是 AnnotationConfigApplicationContext 实现类。至于另外两个实现类，我们将在传统 web 应用和内嵌 web 应用的相关内容进行介绍。

---

项目地址：gitee.com/stimd/sprin…

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。