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spring学习:spring与springmvc父子容器

1.spring和springmvc父子容器概念介绍

在spring和springmvc进行整合的时候,一般情况下我们会使用不同的配置文件来配置spring和springmvc,因此我们的应用中会存在至少2个ApplicationContext实例,由于是在web应用中,因此最终实例化的是ApplicationContext的子接口WebApplicationContext。如下图所示:

spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第1张
spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第2张

上图中显示了2个WebApplicationContext实例,为了进行区分,分别称之为:Servlet WebApplicationContext、Root WebApplicationContext。 其中:

Servlet WebApplicationContext:这是对J2EE三层架构中的web层进行配置,如控制器(controller)、视图解析器(view resolvers)等相关的bean。通过spring mvc中提供的DispatchServlet来加载配置,通常情况下,配置文件的名称为spring-servlet.xml。

Root WebApplicationContext:这是对J2EE三层架构中的service层、dao层进行配置,如业务bean,数据源(DataSource)等。通常情况下,配置文件的名称为applicationContext.xml。在web应用中,其一般通过ContextLoaderListener来加载。

以下是一个web.xml配置案例:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  

<web-app version="3.0" xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"  

    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  

    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaeehttp://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd">  

   
    <!—创建Root WebApplicationContext-->

    <context-param>  

        <param-name>contextConfigLocation</param-name>  

        <param-value>/WEB-INF/spring/applicationContext.xml</param-value>  

    </context-param>  




    <listener>  

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

    </listener>  

   

    <!—创建Servlet WebApplicationContext-->

    <servlet>  

        <servlet-name>dispatcher</servlet-name>  

        <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>  

        <init-param>  

            <param-name>contextConfigLocation</param-name>  

            <param-value>/WEB-INF/spring/spring-servlet.xml</param-value>  

        </init-param>  

        <load-on-startup>1</load-on-startup>  

    </servlet>  

    <servlet-mapping>  

        <servlet-name>dispatcher</servlet-name>  

        <url-pattern>/*</url-pattern>  

    </servlet-mapping>  


</web-app>

在上面的配置中:

1. ContextLoaderListener会被优先初始化时,其会根据<context-param>元素中contextConfigLocation参数指定的配置文件路径,在这里就是"/WEB-INF/spring/applicationContext.xml”,来创建WebApplicationContext实例。 并调用ServletContext的setAttribute方法,将其设置到ServletContext中,属性的key为”org.springframework.web.context.WebApplicationContext.ROOT”,最后的”ROOT"字样表明这是一个 Root WebApplicationContext。

2.DispatcherServlet在初始化时,会根据<init-param>元素中contextConfigLocation参数指定的配置文件路径,即"/WEB-INF/spring/spring-servlet.xml”,来创建Servlet WebApplicationContext。同时,其会调用ServletContext的getAttribute方法来判断是否存在Root WebApplicationContext。如果存在,则将其设置为自己的parent。这就是父子上下文(父子容器)的概念。

父子容器的作用在于,当我们尝试从child context(即:Servlet WebApplicationContext)中获取一个bean时,如果找不到,则会委派给parent context (即Root WebApplicationContext)来查找。

如果我们没有通过ContextLoaderListener来创建Root WebApplicationContext,那么Servlet WebApplicationContext的parent就是null,也就是没有parent context。

2.为什么要有父子容器

笔者理解,父子容器的作用主要是划分框架边界。

在J2EE三层架构中,在service层我们一般使用spring框架, 而在web层则有多种选择,如spring mvc、struts等。因此,通常对于web层我们会使用单独的配置文件。例如在上面的案例中,一开始我们使用spring-servlet.xml来配置web层,使用applicationContext.xml来配置service、dao层。如果现在我们想把web层从spring mvc替换成struts,那么只需要将spring-servlet.xml替换成Struts的配置文件struts.xml即可,而applicationContext.xml不需要改变。

事实上,如果你的项目确定了只使用spring和spring mvc的话,你甚至可以将service 、dao、web层的bean都放到spring-servlet.xml中进行配置,并不是一定要将service、dao层的配置单独放到applicationContext.xml中,然后使用ContextLoaderListener来加载。在这种情况下,就没有了Root WebApplicationContext,只有Servlet WebApplicationContext。

3.Root WebApplicationContext创建过程源码分析

ContextLoaderListener用于创建ROOT WebApplicationContext,其实现了ServletContextListener接口的contextInitialized和contextDestroyed方法,在web应用启动和停止时,web容器(如tomcat)会负责回调这两个方法。而创建Root WebApplicationContext就是在contextInitialized中完成的,相关源码片段如下所示:

org.springframework.web.context.ContextLoaderListener 

public class ContextLoaderListener extends ContextLoader implements ServletContextListener {

   //...

   @Override

   public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {

      initWebApplicationContext(event.getServletContext());

   }

   //...

}

    可以看到ContextLoaderListener继承了ContextLoader类,真正的创建在操作,是在ContextLoader的initWebApplicationContext方法中完成。

org.springframework.web.context.ContextLoader#initWebApplicationContext 

public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {

   //1、保证只能有一个ROOT WebApplicationContext

   //尝试以”org.springframework.web.context.WebApplicationContext.ROOT”为key从ServletContext中查找WebApplicationContext实例

   //如果已经存在,则抛出异常。

   //一个典型的异常场景是在web.xml中配置了多个ContextLoaderListener,那么后初始化的ContextLoaderListener就会抛出异常

   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!");

   }

   

   //2、打印日志,注意日志中的提示内容:"Initializing Spring root WebApplicationContext”

   //这验证了我们之前的说法,ContextLoaderListener创建的是root WebApplicationContext

   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 {

     

      if (this.context == null) {

         // 3 创建WebApplicationContext实现类实例。其内部首先会确定WebApplicationContext实例类型。

        // 首先判断有没有<context-param>元素的<param-name>值为contextClass,如果有,则对应的<param-value>值,就是要创建的WebApplicationContext实例类型

        // 如果没有指定,则默认的实现类为XmlWebApplicationContext。这是在spring-web-xxx.jar包中的ContextLoader.properties指定的

        // 注意这个时候,只是创建了WebApplicationContext对象实例,还没有加载对应的spring配置文件

         this.context = createWebApplicationContext(servletContext);

      }

      //4 XmlWebApplicationContext实现了ConfigurableWebApplicationContext接口,因此会进入if代码块

      if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {

         ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;

         // 4.1 由于WebApplicationContext对象实例还没有加载对应配置文件,spring上下文还没有被刷新,因此isActive返回false,进入if代码块

         if (!cwac.isActive()) {

            //4.2 当前ROOT WebApplicationContext的父context为null,则尝试通过loadParentContext方法获取父ApplicationContext,并设置到其中

            //由于loadParentContext方法目前写死返回null,因此可以忽略4.2这个步骤。

            if (cwac.getParent() == null) {

               ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);

               cwac.setParent(parent);

            }

            //4.3 加载配置spring文件。根据<context-param>指定的contextConfigLocation,确定配置文件的位置。

            configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);

         }

      }

      // 5、将创建的WebApplicationContext实例以”org.springframework.web.context.WebApplicationContext.ROOT”为key设置到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;

   }

}

4.Servlet WebApplicationContext创建过程源码分析

DispatcherServlet负责创建Servlet WebApplicationContext,并尝试将ContextLoaderListener创建的ROOT WebApplicationContext设置为自己的parent。其类图继承关系如下所示:

spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第3张
spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第2张

其中HttpServletBean继承了HttpServlet,因此在应用初始化时,其init方法会被调用,如下:

org.springframework.web.servlet.HttpServletBean#init 

public final void init() throws ServletException {

   //...

   // 这个方法在HttpServletBean中是空实现

   initServletBean();

   if (logger.isDebugEnabled()) {

      logger.debug("Servlet '" + getServletName() + "' configured successfully");

   }

}

HttpServletBean的init方法中,调用了initServletBean()方法,在HttpServletBean中,这个方法是空实现。FrameworkServlet覆盖了HttpServletBean中的initServletBean方法,如下:

org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet#initServletBean 

@Override

protected final void initServletBean() throws ServletException {

   getServletContext().log("Initializing Spring FrameworkServlet '" + getServletName() + "'");

   if (this.logger.isInfoEnabled()) {

      this.logger.info("FrameworkServlet '" + getServletName() + "': initialization started");

   }

   long startTime = System.currentTimeMillis();

   try {

      // initWebApplicationContext方法中,创建了Servlet WebApplicationContext实例

      this.webApplicationContext = initWebApplicationContext();

      initFrameworkServlet();

   }

   catch (ServletException ex) {

      this.logger.error("Context initialization failed", ex);

      throw ex;

   }

   catch (RuntimeException ex) {

      this.logger.error("Context initialization failed", ex);

      throw ex;

   }

   if (this.logger.isInfoEnabled()) {

      long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;

      this.logger.info("FrameworkServlet '" + getServletName() + "': initialization completed in " +

            elapsedTime + " ms");

   }

}

上述代码片段中,我们可以看到通过调用FrameworkServlet的另一个方法initWebApplicationContext(),来真正创建WebApplicationContext实例,其源码如下:

org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet#initWebApplicationContext 

protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() {

   //1 通过工具类WebApplicationContextUtils来获取Root WebApplicationContext

   // 其内部以”org.springframework.web.context.WebApplicationContext.ROOT”为key从ServletContext中查找WebApplicationContext实例作为rootContext

   WebApplicationContext rootContext =

         WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());

   WebApplicationContext wac = null;

   

   //2、在我们的案例中是通过web.xml配置的DispatcherServlet,此时webApplicationContext为null,因此不会进入以下代码块

   if (this.webApplicationContext != null) {

      // A context instance was injected at construction time -> use it

      wac = this.webApplicationContext;

      if (wac instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {

         ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) wac;

         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 -> set

               // the root application context (if any; may be null) as the parent

               cwac.setParent(rootContext);

            }

            configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac);

         }

      }

   }

   //3 经过第二步,wac依然为null,此时尝试根据FrameServlet的contextAttribute 字段的值,从ServletContext中获取Servlet WebApplicationContext实例,在我们的案例中,contextAttribute值为空,因此这一步过后,wac依然为null

   if (wac == null) {

      // No context instance was injected at construction time -> see if one

      // has been registered in the servlet context. If one exists, it is assumed

      // that the parent context (if any) has already been set and that the

      // user has performed any initialization such as setting the context id

      wac = findWebApplicationContext();

   }




   //4 开始真正的创建Servlet WebApplicationContext,并将rootContext设置为parent

   if (wac == null) {

      // No context instance is defined for this servlet -> create a local one

      wac = createWebApplicationContext(rootContext);

   }

   if (!this.refreshEventReceived) {

      // Either the context is not a ConfigurableApplicationContext with refresh

      // support or the context injected at construction time had already been

      // refreshed -> trigger initial onRefresh manually here.

      onRefresh(wac);

   }

   if (this.publishContext) {

      // Publish the context as a servlet context attribute.

      String attrName = getServletContextAttributeName();

      getServletContext().setAttribute(attrName, wac);

      if (this.logger.isDebugEnabled()) {

         this.logger.debug("Published WebApplicationContext of servlet '" + getServletName() +

               "' as ServletContext attribute with name [" + attrName + "]");

      }

   }

   return wac;

}

5.java方式配置

最后,对于Root WebApplicationContext和Servlet WebApplicationContext的创建,我们也可以通过java代码的方式进行配置。spring通过以下几个类对此提供了支持:

  • AbstractContextLoaderInitializer:其用于动态的往ServletContext中注册一个ContextLoaderListener,从而创建Root WebApplicationContext
  • AbstractDispatcherServletInitializer:其用于动态的往ServletContext中注册一个DispatcherServlet,从而创建Servlet WebApplicationContext

对应的类图继承关系如下所示:

spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第5张
spring学习:spring与springmvc父子容器 - 第2张

  • AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer用于提供AbstractContextLoaderInitializer和AbstractDispatcherServletInitializer所需要的配置。

AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer中有3个抽象方法需要实现: 

public class MyWebAppInitializer extends AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer {

    //获得创建Root WebApplicationContext所需的配置类

    @Override

    protected Class<?>[] getRootConfigClasses() {

        return new Class<?[] { RootConfig.class };

    }

    //获得创建Servlet WebApplicationContext所需的配置类

    @Override

    protected Class<?>[] getServletConfigClasses() {

        return new Class<?[] { App1Config.class };

    }

    //获得DispatchServlet拦截的url

    @Override

    protected String[] getServletMappings() {

        return new String[] { "/app1/*" };

    }

}

 

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