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# 【死磕 Spring】—— IoC 之装载 BeanDefinitions 总结
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**本文主要基于 Spring 5.0.6.RELEASE**
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摘要: 原创出处 http://cmsblogs.com/?p=todo 「小明哥」，谢谢！
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作为「小明哥」的忠实读者，「老艿艿」略作修改，记录在理解过程中，参考的资料。
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前面 13 篇博文从源码层次，分析了 IoC BeanDefinition 装载的整个过程，这篇就这些内容做一个总结将其连贯起来。
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在前文提过，IoC 容器的初始化过程分为三步骤：Resource 定位、BeanDefinition 的载入和解析，BeanDefinition 注册。
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[](http://static.iocoder.cn/1e395ffbda4fe58a49897854a7d72ce9)整体步骤
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- **Resource 定位**。我们一般用外部资源来描述 Bean 对象，所以在初始化 IoC 容器的第一步就是需要定位这个外部资源。在上一篇博客（[《【死磕 Spring】—— IoC 之 Spring 统一资源加载策略》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-Resource)）已经详细说明了资源加载的过程。
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- BeanDefinition 的装载和解析
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。装载就是 BeanDefinition 的载入。BeanDefinitionReader 读取、解析 Resource 资源，也就是将用户定义的 Bean 表示成 IoC 容器的内部数据结构：BeanDefinition 。
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- 在 IoC 容器内部维护着一个 BeanDefinition Map 的数据结构
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- 在配置文件中每一个 `<bean>` 都对应着一个 BeanDefinition 对象。
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- BeanDefinition 注册
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。向 IoC 容器注册在第二步解析好的 BeanDefinition，这个过程是通过 BeanDefinitionRegistry 接口来实现的。在 IoC 容器内部其实是将第二个过程解析得到的 BeanDefinition 注入到一个 HashMap 容器中，IoC 容器就是通过这个 HashMap 来维护这些 BeanDefinition 的。
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- 在这里需要注意的一点是这个过程并没有完成依赖注入（Bean 创建），Bean 创建是发生在应用第一次调用 `#getBean(...)` 方法，向容器索要 Bean 时。
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- 当然我们可以通过设置预处理，即对某个 Bean 设置 `lazyinit = false` 属性，那么这个 Bean 的依赖注入就会在容器初始化的时候完成。
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还记得在博客 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 BeanDefinition》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-BeanDefinitions) 中提供的一段代码吗？这里我们同样也以这段代码作为我们研究 IoC 初始化过程的开端，如下：
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```
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ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
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DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
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XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
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reader.loadBeanDefinitions(resource);
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```
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刚刚开始的时候可能对上面这几行代码不知道什么意思，现在应该就一目了然了：
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- `ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");` ： 根据 Xml 配置文件创建 Resource 资源对象。ClassPathResource 是 Resource 接口的子类，`bean.xml` 文件中的内容是我们定义的 Bean 信息。
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- `DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();` ：创建一个 BeanFactory 。DefaultListableBeanFactory 是 BeanFactory 的一个子类，BeanFactory 作为一个接口，其实它本身是不具有独立使用的功能的，而 DefaultListableBeanFactory 则是真正可以独立使用的 IoC 容器，它是整个 Spring IoC 的始祖，在后续会有专门的文章来分析它。
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- `XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);` ：创建 XmlBeanDefinitionReader 读取器，用于载入 BeanDefinition 。
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- `reader.loadBeanDefinitions(resource);`：开始 BeanDefinition 的载入和注册进程，完成后的 BeanDefinition 放置在 IoC 容器中。
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# 1. Resource 定位
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Spring 为了解决资源定位的问题，提供了两个接口：Resource、ResourceLoader，其中：
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- Resource 接口是 Spring 统一资源的抽象接口
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- ResourceLoader 则是 Spring 资源加载的统一抽象。
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- 关于Resource、ResourceLoader 的更多知识请关注 [《【死磕 Spring】—— IoC 之 Spring 统一资源加载策略》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-Resource)
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Resource 资源的定位需要 Resource 和 ResourceLoader 两个接口互相配合，在上面那段代码中 `new ClassPathResource("bean.xml")` 为我们定义了资源，那么 ResourceLoader 则是在什么时候初始化的呢？看 XmlBeanDefinitionReader 构造方法：
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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public XmlBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
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super(registry);
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}
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```
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- 直接调用父类 AbstractBeanDefinitionReader 构造方法，代码如下：
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```
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// AbstractBeanDefinitionReader.java
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protected AbstractBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
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Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
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this.registry = registry;
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// Determine ResourceLoader to use.
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if (this.registry instanceof ResourceLoader) {
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this.resourceLoader = (ResourceLoader) this.registry;
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} else {
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this.resourceLoader = new PathMatchingResourcePatternResolver();
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}
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// Inherit Environment if possible
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if (this.registry instanceof EnvironmentCapable) {
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this.environment = ((EnvironmentCapable) this.registry).getEnvironment();
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} else {
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this.environment = new StandardEnvironment();
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}
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}
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```
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- 核心在于设置 resourceLoader 这段，如果设置了 ResourceLoader 则用设置的，否则使用 PathMatchingResourcePatternResolver ，该类是一个集大成者的 ResourceLoader。
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# 2. BeanDefinition 的载入和解析
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`reader.loadBeanDefinitions(resource);` 代码段，开启 BeanDefinition 的解析过程。如下：
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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@Override
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public int loadBeanDefinitions(Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
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return loadBeanDefinitions(new EncodedResource(resource));
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}
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```
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- 在这个方法会将资源 resource 包装成一个 EncodedResource 实例对象，然后调用 `#loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource)` 方法。而将 Resource 封装成 EncodedResource 主要是为了对 Resource 进行编码，保证内容读取的正确性。代码如下：
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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public int loadBeanDefinitions(EncodedResource encodedResource) throws BeanDefinitionStoreException {
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// ... 省略一些代码
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try {
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// 将资源文件转为 InputStream 的 IO 流
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InputStream inputStream = encodedResource.getResource().getInputStream();
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try {
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// 从 InputStream 中得到 XML 的解析源
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InputSource inputSource = new InputSource(inputStream);
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if (encodedResource.getEncoding() != null) {
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inputSource.setEncoding(encodedResource.getEncoding());
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}
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// ... 具体的读取过程
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return doLoadBeanDefinitions(inputSource, encodedResource.getResource());
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}
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finally {
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inputStream.close();
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}
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}
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// 省略一些代码
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}
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```
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- 从 `encodedResource` 源中获取 xml 的解析源，然后调用 `#doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)` 方法，执行具体的解析过程。
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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protected int doLoadBeanDefinitions(InputSource inputSource, Resource resource)
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throws BeanDefinitionStoreException {
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try {
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// 获取 XML Document 实例
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Document doc = doLoadDocument(inputSource, resource);
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// 根据 Document 实例，注册 Bean 信息
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int count = registerBeanDefinitions(doc, resource);
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return count;
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}
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// ... 省略一堆配置
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}
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```
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- 在该方法中主要做两件事：
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- 1、根据 xml 解析源获取相应的 Document 对象。详细解析，见 [「2.1 转换为 Document 对象」](https://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-BeanDefinitions-summary/#) 。
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||
- 2、调用 `#registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource)` 方法，开启 BeanDefinition 的解析注册过程。详细解析，见 [「2.2 注册 BeanDefinition」](https://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-BeanDefinitions-summary/#) 。
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## 2.1 转换为 Document 对象
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调用 `#doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource)` 方法，会将 Bean 定义的资源转换为 Document 对象。代码如下：
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {
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return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,
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getValidationModeForResource(resource), isNamespaceAware());
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}
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```
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该方法接受五个参数：
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- `inputSource` ：加载 Document 的 Resource 源。
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- ```
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entityResolver
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：解析文件的解析器。
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- 【重要】详细解析，见 [《【死磕 Spring】—— IoC 之获取 Document 对象》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-Document) 。
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- `errorHandler` ：处理加载 Document 对象的过程的错误。
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- ```
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validationMode
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```
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：验证模式。
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- 【重要】详细解析，见 [《【死磕 Spring】—— IoC 之获取验证模型》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-Validation-Mode-For-Resource) 。
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- `namespaceAware` ：命名空间支持。如果要提供对 XML 名称空间的支持，则为 `true` 。
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`#loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver, ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware)` 方法，在类 DefaultDocumentLoader 中提供了实现。代码如下：
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```
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// DefaultDocumentLoader.java
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@Override
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public Document loadDocument(InputSource inputSource, EntityResolver entityResolver,
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ErrorHandler errorHandler, int validationMode, boolean namespaceAware) throws Exception {
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// 创建 DocumentBuilderFactory
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DocumentBuilderFactory factory = createDocumentBuilderFactory(validationMode, namespaceAware);
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// 创建 DocumentBuilder
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DocumentBuilder builder = createDocumentBuilder(factory, entityResolver, errorHandler);
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// 解析 XML InputSource 返回 Document 对象
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return builder.parse(inputSource);
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}
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```
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## 2.2 注册 BeanDefinition 流程
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这到这里，就已经将定义的 Bean 资源文件，载入并转换为 Document 对象了。那么，下一步就是如何将其解析为 SpringIoC 管理的 BeanDefinition 对象，并将其注册到容器中。这个过程由方法 `#registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource)` 方法来实现。代码如下：
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```
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// XmlBeanDefinitionReader.java
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public int registerBeanDefinitions(Document doc, Resource resource) throws BeanDefinitionStoreException {
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// 创建 BeanDefinitionDocumentReader 对象
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BeanDefinitionDocumentReader documentReader = createBeanDefinitionDocumentReader();
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// 获取已注册的 BeanDefinition 数量
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int countBefore = getRegistry().getBeanDefinitionCount();
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// 创建 XmlReaderContext 对象
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// 注册 BeanDefinition
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documentReader.registerBeanDefinitions(doc, createReaderContext(resource));
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// 计算新注册的 BeanDefinition 数量
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return getRegistry().getBeanDefinitionCount() - countBefore;
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}
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```
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- 首先，创建 BeanDefinition 的解析器 BeanDefinitionDocumentReader 。
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- 然后，调用该 BeanDefinitionDocumentReader 的 `#registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext)` 方法，开启解析过程，这里使用的是委派模式，具体的实现由子类 DefaultBeanDefinitionDocumentReader 完成。代码如下：
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```
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// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
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@Override
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public void registerBeanDefinitions(Document doc, XmlReaderContext readerContext) {
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this.readerContext = readerContext;
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// 获得 XML Document Root Element
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// 执行注册 BeanDefinition
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doRegisterBeanDefinitions(doc.getDocumentElement());
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}
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```
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### 2.2.1 对 Document 对象的解析
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从 Document 对象中获取根元素 root，然后调用 ``#doRegisterBeanDefinitions(Element root)` 方法，开启真正的解析过程。代码如下：
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```
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// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
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protected void doRegisterBeanDefinitions(Element root) {
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// ... 省略部分代码（非核心）
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this.delegate = createDelegate(getReaderContext(), root, parent);
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// 解析前处理
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preProcessXml(root);
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// 解析
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parseBeanDefinitions(root, this.delegate);
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// 解析后处理
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postProcessXml(root);
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}
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```
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- `#preProcessXml(Element root)`、`#postProcessXml(Element root)` 为前置、后置增强处理，目前 Spring 中都是空实现。
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- `#parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate)` 是对根元素 root 的解析注册过程。代码如下：
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```
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// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
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protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
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// 如果根节点使用默认命名空间，执行默认解析
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if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
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||
// 遍历子节点
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NodeList nl = root.getChildNodes();
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for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
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Node node = nl.item(i);
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if (node instanceof Element) {
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Element ele = (Element) node;
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// 如果该节点使用默认命名空间，执行默认解析
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if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
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parseDefaultElement(ele, delegate);
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||
// 如果该节点非默认命名空间，执行自定义解析
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} else {
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||
delegate.parseCustomElement(ele);
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||
}
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}
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||
}
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||
// 如果根节点非默认命名空间，执行自定义解析
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} else {
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||
delegate.parseCustomElement(root);
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||
}
|
||
}
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```
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- 迭代 root 元素的所有子节点，对其进行判断：
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- 若节点为默认命名空间，则调用 `#parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)` 方法，开启默认标签的解析注册过程。详细解析，见 [「2.2.1.1 默认标签解析」](https://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-BeanDefinitions-summary/#) 。
|
||
- 否则，调用 `BeanDefinitionParserDelegate#parseCustomElement(Element ele)` 方法，开启自定义标签的解析注册过程。详细解析，见 [「2.2.1.2 自定义标签解析」](https://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-load-BeanDefinitions-summary/#) 。
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#### 2.2.1.1 默认标签解析
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若定义的元素节点使用的是 Spring 默认命名空间，则调用 `#parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate)` 方法，进行默认标签解析。代码如下：
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```
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// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
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private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
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if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) { // import
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importBeanDefinitionResource(ele);
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} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) { // alias
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processAliasRegistration(ele);
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} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) { // bean
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processBeanDefinition(ele, delegate);
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} else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) { // beans
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// recurse
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doRegisterBeanDefinitions(ele);
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||
}
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||
}
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```
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对四大标签：`<import>`、`<alias>`、`<bean>`、`<beans>` 进行解析。**其中 `<bean>` 标签的解析为核心工作**。关于各个标签的解析过程，见如下文章：
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||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-for-import)
|
||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签：开启解析进程》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-in-processBeanDefinition)
|
||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签：BeanDefinition》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-for-BeanDefinition)
|
||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签：meta、lookup-method、replace-method》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-for-meta-and-look-method-and-replace-method)
|
||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签：constructor-arg、property、qualifier》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-for-constructor-arg-and-property-and-qualifier)
|
||
- [《【死磕 Spring】—— IoC 之解析 标签：解析自定义标签》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-for-decorateBeanDefinitionIfRequired)
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#### 2.2.1.2 自定义标签解析
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对于默认标签则由 `parseCustomElement(Element ele)` 方法，负责解析。代码如下：
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```
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// BeanDefinitionParserDelegate.java
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@Nullable
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public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele) {
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return parseCustomElement(ele, null);
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}
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@Nullable
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public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBd) {
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// 获取 namespaceUri
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String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
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if (namespaceUri == null) {
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return null;
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}
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// 根据 namespaceUri 获取相应的 Handler
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NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
|
||
if (handler == null) {
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||
error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);
|
||
return null;
|
||
}
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||
// 调用自定义的 Handler 处理
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||
return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
|
||
}
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```
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获取节点的 `namespaceUri`，然后根据该 `namespaceUri` 获取相对应的 NamespaceHandler，最后调用 NamespaceHandler 的 `#parse(Element element, ParserContext parserContext)` 方法，即完成自定义标签的解析和注入。
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||
想了解更多，可参考：[《【死磕 Spring】—— IoC 之解析自定义标签》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-parse-BeanDefinitions-in-parseCustomElement) 。
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### 2.2.2 注册 BeanDefinition
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经过上面的解析，则将 Document 对象里面的 Bean 标签解析成了一个个的 BeanDefinition ，下一步则是将这些 BeanDefinition 注册到 IoC 容器中。动作的触发是在解析 Bean 标签完成后，代码如下：
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```
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// DefaultBeanDefinitionDocumentReader.java
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||
protected void processBeanDefinition(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
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||
// 进行 bean 元素解析。
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||
// 如果解析成功，则返回 BeanDefinitionHolder 对象。而 BeanDefinitionHolder 为 name 和 alias 的 BeanDefinition 对象
|
||
// 如果解析失败，则返回 null 。
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BeanDefinitionHolder bdHolder = delegate.parseBeanDefinitionElement(ele);
|
||
if (bdHolder != null) {
|
||
// 进行自定义标签处理
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bdHolder = delegate.decorateBeanDefinitionIfRequired(ele, bdHolder);
|
||
try {
|
||
// 进行 BeanDefinition 的注册
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// Register the final decorated instance.
|
||
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(bdHolder, getReaderContext().getRegistry());
|
||
} catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
|
||
getReaderContext().error("Failed to register bean definition with name '" +
|
||
bdHolder.getBeanName() + "'", ele, ex);
|
||
}
|
||
// 发出响应事件，通知相关的监听器，已完成该 Bean 标签的解析。
|
||
// Send registration event.
|
||
getReaderContext().fireComponentRegistered(new BeanComponentDefinition(bdHolder));
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
- 调用 `BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition()` 方法，来注册。其实，这里面也是调用 BeanDefinitionRegistry 的 `#registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)` 方法，来注册 BeanDefinition 。不过，最终的实现是在 DefaultListableBeanFactory 中实现，代码如下：
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```
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||
// DefaultListableBeanFactory.java
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@Override
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public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
|
||
throws BeanDefinitionStoreException {
|
||
// ...省略校验相关的代码
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||
// 从缓存中获取指定 beanName 的 BeanDefinition
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||
BeanDefinition existingDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
|
||
// 如果已经存在
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||
if (existingDefinition != null) {
|
||
// 如果存在但是不允许覆盖，抛出异常
|
||
if (!isAllowBeanDefinitionOverriding()) {
|
||
throw new BeanDefinitionOverrideException(beanName, beanDefinition, existingDefinition);
|
||
} else {
|
||
// ...省略 logger 打印日志相关的代码
|
||
}
|
||
// 【重点】允许覆盖，直接覆盖原有的 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。
|
||
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
|
||
// 如果未存在
|
||
} else {
|
||
// ... 省略非核心的代码
|
||
// 【重点】添加到 BeanDefinition 到 beanDefinitionMap 中。
|
||
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
|
||
}
|
||
// 重新设置 beanName 对应的缓存
|
||
if (existingDefinition != null || containsSingleton(beanName)) {
|
||
resetBeanDefinition(beanName);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
- 这段代码最核心的部分是这句 `this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition)` 代码段。所以，注册过程也不是那么的高大上，就是利用一个 Map 的集合对象来存放：`key` 是 `beanName` ，`value` 是 BeanDefinition 对象。
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||
想了解更多，可参考：[《【死磕 Spring】—— IoC 之注册解析的 BeanDefinitions》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-register-BeanDefinitions-really) 。
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# 3. 小结
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至此，整个 IoC 的初始化过程就已经完成了，从 Bean 资源的定位，转换为 Document 对象，接着对其进行解析，最后注册到 IoC 容器中，都已经完美地完成了。现在 IoC 容器中已经建立了整个 Bean 的配置信息，这些 Bean 可以被检索、使用、维护，他们是控制反转的基础，是后面注入 Bean 的依赖。最后用一张流程图来结束这篇总结之文。
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[](http://static.iocoder.cn/38419d23d29c83a4758f73f85281e076)整体流程
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||
另外，艿艿推荐几篇不错的 Srping IoC 容器相关的博客：
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||
- JavaDoop [《Spring IOC 容器源码分析》](https://javadoop.com/post/spring-ioc)
|
||
- Yikun [《Spring IOC 核心源码学习》](https://yikun.github.io/2015/05/29/Spring-IOC核心源码学习/)
|
||
- DearBelinda [《Spring专题之 IOC 源码分析》](https://segmentfault.com/a/1190000016261917) |