深入分析Spring 与 Spring MVC容器

1 Spring MVC WEB配置

Spring Framework本身没有Web功能，Spring MVC使用WebApplicationContext类扩展ApplicationContext，使得拥有web功能。那么，Spring MVC是如何在web环境中创建IoC容器呢？web环境中的IoC容器的结构又是什么结构呢？web环境中，Spring IoC容器是怎么启动呢？

以Tomcat为例，在Web容器中使用Spirng MVC，必须进行四项的配置：

修改web.xml，添加servlet定义；
编写servletname-servlet.xml（servletname是在web.xm中配置DispactherServlet时使servlet-name的值）配置；
contextConfigLocation初始化参数、配置ContextLoaderListerner；

Web.xml配置如下：

<!-- servlet定义：前端处理器，接受的HTTP请求和转发请求的类 -->
<servlet>
        <servlet-name>court</servlet-name>
        <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
        <init-param>
                <!-- court-servlet.xml：定义WebAppliactionContext上下文中的bean -->
                <param-name>contextConfigLocation</param-name>
                <param-value>classpath*:court-servlet.xml</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>0</load-on-startup>
</servlet>

<servlet-mapping>
        <servlet-name>court</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

<!-- 配置contextConfigLocation初始化参数：指定Spring IoC容器需要读取的定义了非web层的Bean（DAO/Service）的XML文件路径 -->
<context-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>/WEB-INF/court-service.xml</param-value>
</context-param>

<!-- 配置ContextLoaderListerner：Spring MVC在Web容器中的启动类，负责Spring IoC容器在Web上下文中的初始化 -->
<listener>
        <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>

在web.xml配置文件中，有两个主要的配置：ContextLoaderListener和DispatcherServlet。同样的关于spring配置文件的相关配置也有两部分：context-param和DispatcherServlet中的init-param。那么，这两部分的配置有什么区别呢？它们都担任什么样的职责呢？

在Spring MVC中，Spring Context是以父子的继承结构存在的。Web环境中存在一个ROOT Context，这个Context是整个应用的根上下文，是其他context的双亲Context。同时Spring MVC也对应的持有一个独立的Context，它是ROOT Context的子上下文。

对于这样的Context结构在Spring MVC中是如何实现的呢？下面就先从ROOT Context入手，ROOT Context是在ContextLoaderListener中配置的，ContextLoaderListener读取context-param中的contextConfigLocation指定的配置文件，创建ROOT Context。

Spring MVC启动过程大致分为两个过程：

ContextLoaderListener初始化，实例化IoC容器，并将此容器实例注册到ServletContext中；
DispatcherServlet初始化；

2、Web容器中Spring根上下文的加载与初始化

Web容器调用contextInitialized方法初始化ContextLoaderListener，在此方法中，ContextLoaderListener通过调用继承自ContextLoader的initWebApplicationContext方法实例化Spring Ioc容器。

1、先看一下WebApplicationContext是如何扩展ApplicationContext来添加对Web环境的支持的。WebApplicationContext接口定义如下：

public interface WebApplicationContext extends ApplicationContext {
    //根上下文在ServletContext中的名称
    String ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE = WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT";
    //取得web容器的ServletContext
    ServletContext getServletContext();
}

2、下面看一下ContextLoaderListener中创建context的源码：ContextLoader.java

public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
        //PS : ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE=WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT" 根上下文的名称
        //PS : 默认情况下，配置文件的位置和名称是： DEFAULT_CONFIG_LOCATION = "/WEB-INF/applicationContext.xml" 
        //在整个web应用中，只能有一个根上下文
        if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {
                throw new IllegalStateException("Cannot initialize context because there is already a root application context present - " + "check whether you have multiple ContextLoader* definitions in your web.xml!");
        }

        Log logger = LogFactory.getLog(ContextLoader.class);
        servletContext.log("Initializing Spring root WebApplicationContext");
        if (logger.isInfoEnabled()) {
                logger.info("Root WebApplicationContext: initialization started");
        }
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        try {
                // Store context in local instance variable, to guarantee that
                // it is available on ServletContext shutdown.
                if (this.context == null) {
                        // 在这里执行了创建WebApplicationContext的操作
                        this.context = createWebApplicationContext(servletContext);
                }
                if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
                        ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;
                        if (!cwac.isActive()) {
                                // The context has not yet been refreshed -> provide services such as
                                // setting the parent context, setting the application context id, etc
                                if (cwac.getParent() == null) {
                                        // The context instance was injected without an explicit parent ->
                                        // determine parent for root web application context, if any.
                                        ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
                                        cwac.setParent(parent);
                                }
                                configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);
                        }
                }
                // PS: 将根上下文放置在servletContext中
                servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);

                ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
                if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
                        currentContext = this.context;
                } else if (ccl != null) {
                        currentContextPerThread.put(ccl, this.context);
                }

                if (logger.isDebugEnabled()) {
                        logger.debug("Published root WebApplicationContext as ServletContext attribute with name [" +
WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE + "]");
                }
                if (logger.isInfoEnabled()) {
                        long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
                        logger.info("Root WebApplicationContext: initialization completed in " + elapsedTime + " ms");
                }

                return this.context;
        } catch (RuntimeException ex) {
                logger.error("Context initialization failed", ex);
                servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, ex);
                throw ex;
        } catch (Error err) {
                logger.error("Context initialization failed", err);
                servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, err);
                throw err;
        }
}

2、再看一下WebApplicationContext对象是如何创建的：ContextLoader.java

protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(ServletContext sc, ApplicationContext parent) {
    //根据web.xml中的配置决定使用何种WebApplicationContext。默认情况下使用XmlWebApplicationContext
    //web.xml中相关的配置context-param的名称“contextClass”
    Class<?> contextClass = determineContextClass(sc);
    if (!ConfigurableWebApplicationContext.class.isAssignableFrom(contextClass)) {
        throw new ApplicationContextException("Custom context class [" + contextClass.getName() + "] is not of type [" + ConfigurableWebApplicationContext.class.getName() + "]");
    }

    //实例化WebApplicationContext的实现类
    ConfigurableWebApplicationContext wac = (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);

    // Assign the best possible id value.
    if (sc.getMajorVersion() == 2 && sc.getMinorVersion() < 5) {
    // Servlet <= 2.4: resort to name specified in web.xml, if any.
        String servletContextName = sc.getServletContextName();
        if (servletContextName != null) {
            wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX + servletContextName);
        } else {
    wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX);
        }
    } else {
        // Servlet 2.5's getContextPath available!
        wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX + sc.getContextPath());
    }

    wac.setParent(parent);

    wac.setServletContext(sc);
    //设置spring的配置文件
    wac.setConfigLocation(sc.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM));
    customizeContext(sc, wac);
    //spring容器初始化
    wac.refresh();
    return wac;
}

ContextLoaderListener构建Root Context时序图：

3 Spring MVC对应的上下文加载与初始化

Spring MVC中核心的类是DispatcherServlet，在这个类中完成Spring context的加载与创建，并且能够根据Spring Context的内容将请求分发给各个Controller类。DispatcherServlet继承自HttpServlet，关于Spring Context的配置文件加载和创建是在 init()方法中进行的，主要的调用顺序是init-->initServletBean-->initWebApplicationContext。

1、先来看一下initWebApplicationContext的实现：FrameworkServlet.java

protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() {
    //先从web容器的ServletContext中查找WebApplicationContext
    WebApplicationContext wac = findWebApplicationContext();
    if (wac == null) {
        // No fixed context defined for this servlet - create a local one.
        //从ServletContext中取得根上下文
        WebApplicationContext parent = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());
        //创建Spring MVC的上下文，并将根上下文作为起双亲上下文
        wac = createWebApplicationContext(parent);
    }

    if (!this.refreshEventReceived) {
        // Apparently not a ConfigurableApplicationContext with refresh support:
        // triggering initial onRefresh manually here.
        onRefresh(wac);
    }

    if (this.publishContext) {
        // Publish the context as a servlet context attribute.
        // 取得context在ServletContext中的名称
        String attrName = getServletContextAttributeName();
        //将Spring MVC的Context放置到ServletContext中
        getServletContext().setAttribute(attrName, wac);
        if (this.logger.isDebugEnabled()) {
            this.logger.debug("Published WebApplicationContext of servlet '" + getServletName() + "' as ServletContext attribute with name [" + attrName + "]");
        }
    }
        return wac;
}

通过initWebApplicationContext方法的调用，创建了DispatcherServlet对应的context，并将其放置到ServletContext中，这样就完成了在web容器中构建Spring IoC容器的过程。

2、DispatcherServlet创建context时序图：

3、DispatcherServlet初始化的大体流程：

4、控制器DispatcherServlet的类图及继承关系：

4 Spring中DispacherServlet、WebApplicationContext、ServletContext的关系

要想很好理解这三个上下文的关系，需要先熟悉Spring是怎样在web容器中启动起来的。Spring的启动过程其实就是其IOC容器的启动过程，对于web程序，IOC容器启动过程即是建立上下文的过程。

Spring的启动过程：

1、首先，对于一个web应用，其部署在web容器中，web容器提供其一个全局的上下文环境，这个上下文就是ServletContext，其为后面的spring IoC容器提供宿主环境；

2、其次，在web.xml中会提供有contextLoaderListener。在web容器启动时，会触发容器初始化事件，此时contextLoaderListener会监听到这个事件，其contextInitialized方法会被调用，在这个方法中，spring会初始化一个启动上下文，这个上下文被称为根上下文，即WebApplicationContext，这是一个接口类，确切的说，其实际的实现类是XmlWebApplicationContext。 这个就是spring的IoC容器，其对应的Bean定义的配置由web.xml中的context-param标签指定。在这个IoC容器初始化完毕后，spring以 WebApplicationContext.ROOTWEBAPPLICATIONCONTEXTATTRIBUTE 为属性Key，将其存储到ServletContext中，便于获取；

3、再次，contextLoaderListener监听器初始化完毕后，开始初始化web.xml中配置的Servlet，这个servlet可以配置多个，以最常见的DispatcherServlet为例，这个servlet实际上是一个标准的前端控制器，用以转发、匹配、处理每个servlet请求。DispatcherServlet上下文在初始化的时候会建立自己的IoC上下文，用以持有spring mvc相关的bean。在建立DispatcherServlet自己的IoC上下文时，会利用 WebApplicationContext.ROOTWEBAPPLICATIONCONTEXTATTRIBUTE 先从ServletContext中获取之前的根上下文(即WebApplicationContext)作为自己上下文的parent上下文。有了这个parent上下文之后，再初始化自己持有的上下文。这个DispatcherServlet初始化自己上下文的工作在其initStrategies方法中可以看到，大概的工作就是初始化处理器映射、视图解析等。这个servlet自己持有的上下文默认实现类也是XmlWebApplicationContext。初始化完毕后，spring以与servlet的名字相关(此处不是简单的以servlet名为Key，而是通过一些转换，具体可自行查看源码)的属性为属性Key，也将其存到ServletContext中，以便后续使用。这样每个servlet就持有自己的上下文，即拥有自己独立的bean空间，同时各个servlet共享相同的bean，即根上下文(第2步中初始化的上下文)定义的那些bean。

在Web容器（比如Tomcat）中配置Spring时，你可能已经司空见惯于web.xml文件中的以下配置代码：

   <context-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>/WEB-INF/applicationContext.xml</param-value>
    </context-param>

    <listener>
        <listener-class>
            org.springframework.web.context.ContextLoaderListener
        </listener-class>
    </listener>

    <servlet>
        <servlet-name>mvc-dispatcher</servlet-name>
        <servlet-class>
            org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
        </servlet-class>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>mvc-dispatcher</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
    </servlet-mapping></span>

以上配置 首先会在ContextLoaderListener中通过<context-param>中的applicationContext.xml创建一个ApplicationContext，再将这个ApplicationContext塞到ServletContext里面，通过ServletContext的setAttribute方法达到此目的，在ContextLoaderListener的源代码中，我们可以看到这样的代码：

servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);

以上由ContextLoaderListener创建的ApplicationContext是共享于整个Web应用程序的，而你可能早已经知道，DispatcherServlet会维持一个自己的ApplicationContext，默认会读取/WEB-INFO/<dispatcherServletName>-servlet.xml文件，而也可以重新配置：

<servlet>  
    <servlet-name>  
       customConfiguredDispacherServlet  
    </servlet-name>  
    <servlet-class>  
        org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet  
    </servlet-class>  
    <init-param>  
        <param-name>  
            contextConfigLocation  
        </param-name>  
        <param-value>  
            /WEB-INF/dispacherServletContext.xml  
        </param-value>  
    </init-param>  
    <load-on-startup>1</load-on-startup>  
</servlet>

问题是：以上两个ApplicationContext的关系是什么，它们的作用作用范围分别是什么，它们的用途分别是什么？

ContextLoaderListener中创建ApplicationContext主要用于整个Web应用程序需要共享的一些组件，比如DAO，数据库的ConnectionFactory等。而 由DispatcherServlet创建的ApplicationContext主要用于和该Servlet相关的一些组件，比如Controller、ViewResovler等。

对于作用范围而言，在DispatcherServlet中可以引用由ContextLoaderListener所创建的ApplicationContext，而反过来不行。

在Spring的具体实现上，这两个ApplicationContext都是通过ServletContext的setAttribute方法放到ServletContext中的。但是，ContextLoaderListener会先于DispatcherServlet创建ApplicationContext，DispatcherServlet在创建ApplicationContext时会先找到由ContextLoaderListener所创建的ApplicationContext，再将后者的ApplicationContext作为参数传给DispatcherServlet的ApplicationContext的setParent()方法，在Spring源代码中，你可以在FrameServlet.java中找到如下代码：

`wac.setParent(parent);`

其中，wac即为由DisptcherServlet创建的ApplicationContext，而parent则为有ContextLoaderListener创建的ApplicationContext。此后，框架又会调用ServletContext的setAttribute()方法将wac加入到ServletContext中。
当Spring在执行ApplicationContext的getBean时，如果在自己context中找不到对应的bean，则会在父ApplicationContext中去找。这也解释了为什么我们可以在DispatcherServlet中获取到由ContextLoaderListener对应的ApplicationContext中的bean。