• SpringMvc（二）HandlesTypes源码

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    前言

    本篇只是探究@HandlesTypes这个注解的作用

    @HandlesTypes，初始化servlet容器参数

    位置：org.apache.catalina.startup.ContextConfig#webConfig

    首先我们要知道注解@HandlesTypes的作用是为启动程序确定入参类型，记住这一点，后面的操作都是围绕这个展开。

    webConfig这个方法的主要是解析web.xml，为servlet容器做准备，主要有以下步骤：

    1. **查找web.ml：**包含tomcat-web.xml， Tomcat/conf/web.xml， 应用的web.xml，还有jar包里的web.xml

    2. **找到应用中所有的ServletContainerInitializer实现类：**将应用目录下META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer加载，并将加载的实现类作为key放入initializerClassMap，这是还没有添加value；

      initializerClassMap 可以把它看做是应用启动程序参数映射集合

      **HandlesTypes标注的实现类生成映射：**如果该实现类有@HandlesTypes注解，则将注解里的value作为key，该实现类（ServletContainerInitializer实现类）添加到value，存入typeInitializerMap，

    3. **匹配启动程序需要的参数（查找HandlesTypes.value的实现类）：**扫描并解析应用下的class文件，通过当前class匹配typeInitializerMap里的key（实际是通过superClassName匹配的），拿到需要传入参数的Set，再遍历Set，与initializerClassMap的key匹配，匹配上就把当前class（也就是HandlesTypes.value的实现类）添加到initializerClassMap的value中；

      到这里，typeInitializerMap的工作也就完成了，所以，它负责的工作就是：缓存标注了@HandlesTypes的ServletContainerInitializer实现类，可以直接通过key（class）取到需要传入该class的ServletContainerInitializer实现类，然后和initializerClassMap匹配， 将匹配上的class添加到initializerClassMap.value里

    4. 将读取的web.xml配置合并

    5. 将webxml配置设置到StandardContext

    6. 读取jar包下META-INF/resources/里的静态资源并设置到StandardContext

    7. 将找的Set设置到StandardContext；之后执行应用程序初始化就是遍历这个集合

    下面主要围绕这两个容器展开：

    1. initializerClassMap -> key = ServletContainerInitializer实现类, value = HashSet>

    2. typeInitializerMap -> key = HandlesTypes注解里设置的class, value = ServletContainerInitializer实现集合，

        protected void webConfig() {
        // 创建web.xml解析器
        WebXmlParser webXmlParser = new WebXmlParser(context.getXmlNamespaceAware(),
                context.getXmlValidation(), context.getXmlBlockExternal());

        // 添加默认的web.xml（作为缺省配置，tomcat/conf/web.xml，也就是defaultServlet和JspServlet）
        Set<WebXml> defaults = new HashSet<>();
        defaults.add(getDefaultWebXmlFragment(webXmlParser));

        // 读取`/WEB-INF/tomcat-web.xml`
        Set<WebXml> tomcatWebXml = new HashSet<>();
        tomcatWebXml.add(getTomcatWebXmlFragment(webXmlParser));

        // 创建之后我们需要webxml对象
        WebXml webXml = createWebXml();

        // 解析应用的web.xml（也就是我们war包下的web.xml）
        InputSource contextWebXml = getContextWebXmlSource();
        if (!webXmlParser.parseWebXml(contextWebXml, webXml, false)) {
            ok = false;
        }
		// 获取servlet上下文对象
        ServletContext sContext = context.getServletContext();

		// 步骤1：这里是读取应用打包后的那些jar里的web.xml
        Map<String,WebXml> fragments = processJarsForWebFragments(webXml, webXmlParser);

        // 步骤2. 对这些配置排序
        Set<WebXml> orderedFragments = null;
        orderedFragments =
                WebXml.orderWebFragments(webXml, fragments, sContext);

        // 步骤3. 查找实现了`ServletContainerInitializer`的实现类
        if (ok) {
            processServletContainerInitializers();
        }

        if  (!webXml.isMetadataComplete() || typeInitializerMap.size() > 0) {
            // 步骤 4 & 5：查找`/WEB-INF/classes`下的class文件，看有没有handlerTypes标注的类
            processClasses(webXml, orderedFragments);
        }

        if (!webXml.isMetadataComplete()) {
            // 步骤6.合并 web-fragment.xml
            if (ok) {
                ok = webXml.merge(orderedFragments);
            }

            // 步骤7a
            // 合并 tomcat-web.xml
            webXml.merge(tomcatWebXml);

            // 步骤7b. 合并全局默认的web.xml（defaultServlet jspServlet）
            webXml.merge(defaults);

            // Step 8. Convert explicitly mentioned jsps to servlets
            if (ok) {
                convertJsps(webXml);
            }

            // Step 9. 将web.xml 配置添加到context容器（StandardContext）
            if (ok) {
                configureContext(webXml);
            }
        } else {
            webXml.merge(tomcatWebXml);
            webXml.merge(defaults);
            convertJsps(webXml);
            configureContext(webXml);
        }

        if (context.getLogEffectiveWebXml()) {
            log.info(sm.getString("contextConfig.effectiveWebXml", webXml.toXml()));
        }

        // Always need to look for static resources
        // 步骤 10. 查找jar包里的资源
        if (ok) {
            // Spec does not define an order.
            // Use ordered JARs followed by remaining JARs
            Set<WebXml> resourceJars = new LinkedHashSet<>(orderedFragments);
            for (WebXml fragment : fragments.values()) {
                if (!resourceJars.contains(fragment)) {
                    resourceJars.add(fragment);
                }
            }
            processResourceJARs(resourceJars);
            // See also StandardContext.resourcesStart() for
            // WEB-INF/classes/META-INF/resources configuration
        }

        // 步骤 11. 这里将servlet容器需要的参数都添加到standardContext（Tomcat上下文）
        if (ok) {
            for (Map.Entry<ServletContainerInitializer,
                    Set<Class<?>>> entry :
                        initializerClassMap.entrySet()) {
                if (entry.getValue().isEmpty()) {
                    context.addServletContainerInitializer(
                            entry.getKey(), null);
                } else {
                    context.addServletContainerInitializer(
                            entry.getKey(), entry.getValue());
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    }

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    步骤3内容

    该步骤是添加了两个缓存

    • initializerClassMap -> key = ServletContainerInitializer实现类, value = HashSet>，不过这里只是空集合
    • typeInitializerMap -> key = HandlesTypes.value的class, value = ServletContainerInitializer实现类集合（需要传入当前key类型的实现类），

    对应的功能：

    • initializerClassMap ：存储应用初始化程序类及需要的参数对象类型，待后续启动直接获取
    • typeInitializerMap ：缓存标注了HandlesTypes的ServletContainerInitializer实现类，可以直接通过key（class）取到需要传入该class的ServletContainerInitializer实现类，然后和initializerClassMap匹配， 将匹配上的class添加到initializerClassMap.value里

    具体步骤：

    1. 加载META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer下的文件类
    2. 遍历ServletContainerInitializer实现类，实现类作为key put到initializerClassMap， 待后面步骤使用
    3. 判断是否有HandlesTypes注解，没有注解直接过，有注解，就遍历注解的value，然后以value里的class为key，ServletContainerInitializer实现类为value，存入typeInitializerMap
        protected void processServletContainerInitializers() {

        List<ServletContainerInitializer> detectedScis;
        try {
            WebappServiceLoader<ServletContainerInitializer> loader = new WebappServiceLoader<>(context);
            // 加载`META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer`下的文件类
            detectedScis = loader.load(ServletContainerInitializer.class);
        } catch (IOException e) {
            log.error(sm.getString(
                    "contextConfig.servletContainerInitializerFail",
                    context.getName()),
                e);
            ok = false;
            return;
        }
		
        for (ServletContainerInitializer sci : detectedScis) {
            // 将实现类放到`initializerClassMap`
            // 这里的key = ServletContainerInitializer实现类
            initializerClassMap.put(sci, new HashSet<>());

            // 查找实现类上是否有`@HandlesTypes`，这个就是在springMvc里又看到`org.springframework.web.SpringServletContainerInitializer`
            // 查找这个注解的原因是，它要通过注解将对应的参数注入
            HandlesTypes ht;
            try {
                ht = sci.getClass().getAnnotation(HandlesTypes.class);
            } catch (Exception e) {
                if (log.isDebugEnabled()) {
                    log.info(sm.getString("contextConfig.sci.debug",
                            sci.getClass().getName()),
                            e);
                } else {
                    log.info(sm.getString("contextConfig.sci.info",
                            sci.getClass().getName()));
                }
                continue;
            }
            if (ht == null) {
                continue;
            }
            // 获取注解里的value(class)
            Class<?>[] types = ht.value();
            if (types == null) {
                continue;
            }
			// 我们springMvc的注解上标注的是`@HandlesTypes(WebApplicationInitializer.class)`
            // 那么这里就是WebApplicationInitializer
            for (Class<?> type : types) {
                if (type.isAnnotation()) {
                    handlesTypesAnnotations = true;
                } else {
                    handlesTypesNonAnnotations = true;
                }
                // 这里就是存放一个映射，因为，后面我们需要对有HandlersTypes标注的类进行参数传入
				// key = HandlesTypes.value的class, value = ServletContainerInitializer实现集合
                Set<ServletContainerInitializer> scis =
                        typeInitializerMap.get(type);
                if (scis == null) {
                    scis = new HashSet<>();
                    typeInitializerMap.put(type, scis);
                }
                scis.add(sci);
            }
        }
    }

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    步骤4内容

    改步骤是通过当前class，获取superClassName，从typeInitializerMap获取需要传入参数的ServletContainerInitializer实现类，并把当前class作为参数类型存到initializerClassMap中，待后面启动时，直接获取。

    具体步骤如下：

    1. 查找应用程序包下的文件，/WEB-INF/classes路径下，通过bcel技术，解析class文件，当前className为key，JavaClassCacheEntry为value存入javaClassCache，
    2. 通过当前的class从javaClassCache中获取父类，再通过父类从typeInitializerMap获取sci
    3. 找到sci后，设置到entry里，表明当前的class已经从父类（HandlesTypes.value里的类）继承了sci，typeInitializerMap在步骤3时，已经将填充了key=handlesTypes.value的class，value是Set
    4. 然后再遍历sci集合，将sci作为key，当前class作为value存入initializerClassMap，当前的class是实现类，因为sci是通过superClassName获取的
    protected void processClasses(WebXml webXml, Set<WebXml> orderedFragments) {
        // 步骤4. Process /WEB-INF/classes for annotations and
        // @HandlesTypes matches

        Map<String, JavaClassCacheEntry> javaClassCache;

        if (context.getParallelAnnotationScanning()) {
            javaClassCache = new ConcurrentHashMap<>();
        } else {
            javaClassCache = new HashMap<>();
        }

        if (ok) {
            WebResource[] webResources =
                    context.getResources().listResources("/WEB-INF/classes");

            for (WebResource webResource : webResources) {
                // Skip the META-INF directory from any JARs that have been
                // expanded in to WEB-INF/classes (sometimes IDEs do this).
                if ("META-INF".equals(webResource.getName())) {
                    continue;
                }
                processAnnotationsWebResource(webResource, webXml,
                        webXml.isMetadataComplete(), javaClassCache);
            }
        }

        // 步骤 5. 处理web.xml里配置的类，是否有被handlesTypes标注的
        if (ok) {
            processAnnotations(
                    orderedFragments, webXml.isMetadataComplete(), javaClassCache);
        }

        // Cache, if used, is no longer required so clear it
        javaClassCache.clear();
    }

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    重点看下processAnnotationsWebResource，它递归的查找应用程序目录下的class文件，/WEB-INF/classes/xxxx.class这个路径是我们打成包后的路径；

     protected void processAnnotationsWebResource(WebResource webResource,
            WebXml fragment, boolean handlesTypesOnly,
            Map<String,JavaClassCacheEntry> javaClassCache) {

     // 是一个文件夹，就获取文件夹下的资源，然后递归
     // 这里明显的就是查找class文件，直接看else if 就可以了
        if (webResource.isDirectory()) {
            WebResource[] webResources =
                    webResource.getWebResourceRoot().listResources(
                            webResource.getWebappPath());
            if (webResources.length > 0) {
                if (log.isDebugEnabled()) {
                    log.debug(sm.getString(
                            "contextConfig.processAnnotationsWebDir.debug",
                            webResource.getURL()));
                }
                for (WebResource r : webResources) {
                    // 递归
                    processAnnotationsWebResource(r, fragment, handlesTypesOnly, javaClassCache);
                }
            }
        } else if (webResource.isFile() &&
                webResource.getName().endsWith(".class")) {
            try (InputStream is = webResource.getInputStream()) {
                processAnnotationsStream(is, fragment, handlesTypesOnly, javaClassCache);
            } catch (IOException | ClassFormatException e) {
                log.error(sm.getString("contextConfig.inputStreamWebResource",
                        webResource.getWebappPath()),e);
            }
        }
    }

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    processAnnotationsStream这个方法是解析class文件的，spring解析class文件是asm技术，这里是bcel，简单看一下：

    protected void processAnnotationsStream(InputStream is, WebXml fragment,
        boolean handlesTypesOnly, Map<String,JavaClassCacheEntry> javaClassCache)
        throws ClassFormatException, IOException {

    // 解析class
    ClassParser parser = new ClassParser(is);
    JavaClass clazz = parser.parse();
    // 检查`HandlesTypes`
    checkHandlesTypes(clazz, javaClassCache);

    if (handlesTypesOnly) {
        return;
    }

    processClass(fragment, clazz);
}

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    这里的功能是将class对应的sci找出来：

    1. 当前class获取父类还有接口的class，然后都存入javaClassCache
    2. 通过当前class从javaClassCache，拿到父类class，再从typeInitializerMap获取到sci，然后设置到当前的entry
    3. 再遍历sci，匹配当前class，匹配上就设置到initializerClassMap，而这时匹配的key是实现类并不是接口，因为它是通过superClassName查找的sci，
    protected void checkHandlesTypes(JavaClass javaClass,
        Map<String,JavaClassCacheEntry> javaClassCache) {

    // 这个是步骤3里进行添加的，
    // typeInitializerMap -> key =  HandlesTypes.value里的class, value = ServletContainerInitializer实现集合
    if (typeInitializerMap.size() == 0) {
        return;
    }
   // 这里是这个类的可访问判断
    if ((javaClass.getAccessFlags() &
            org.apache.tomcat.util.bcel.Const.ACC_ANNOTATION) != 0) {
        // Skip annotations.
        return;
    }

    String className = javaClass.getClassName();

    Class<?> clazz = null;
    // 这个属性是步骤3进行设置的，在解析class后，判断不是注解，handlesTypesNonAnnotations=true
    if (handlesTypesNonAnnotations) {
        // 这里比较简单，没贴代码，具体他会将该类的父类及父类的父类递归的找出来，然后放到javaClassCache里
        // javaClassCache: key = className, value = 父类， 接口
        populateJavaClassCache(className, javaClass, javaClassCache);
        JavaClassCacheEntry entry = javaClassCache.get(className);
        if (entry.getSciSet() == null) {
            // sciSet 指的是 Set
            try {
                // 在上面的`populateJavaClassCache`只是将`/WEB-INF/classes`下的所有class加载了，并没有对sci进行设置
                // 所以这里的步骤就是将`populateJavaClassCache`找出的class，设置对应的sci，如果是HandlesTypes.value里的类，那么就会有sci
                // 同时，它将class作为key，从javaClassCache获取到父类，然后再通过父类，从typeInitializerMap获取到Set设置到entry里
                // 要注意的是，这里判断null，是因为有可能在加载别的类的时候，加载过，这里的步骤属于懒加载，
                // 当第一次加载，会扫描，还有=null时扫描
                populateSCIsForCacheEntry(entry, javaClassCache);
            } catch (StackOverflowError soe) {
                throw new IllegalStateException(sm.getString(
                        "contextConfig.annotationsStackOverflow",
                        context.getName(),
                        classHierarchyToString(className, entry, javaClassCache)));
            }
        }
        if (!entry.getSciSet().isEmpty()) {
            clazz = Introspection.loadClass(context, className);
            if (clazz == null) {
                // Can't load the class so no point continuing
                return;
            }
			// initializerClassMap 在步骤3中放入的，value是空的集合
            // 这里是匹配到需要当前class（HandlesTypes.value里的class的实现类）的sci，然后将当前class放到initializerClassMap
            for (ServletContainerInitializer sci : entry.getSciSet()) {
                Set<Class<?>> classes = initializerClassMap.get(sci);
                if (classes == null) {
                    classes = new HashSet<>();
                    initializerClassMap.put(sci, classes);
                }
                classes.add(clazz);
            }
        }
    }

    if (handlesTypesAnnotations) {
        // 同样，这里遍历的集合是步骤3放入的
        // typeInitializerMap -> key = 有HandlersTypes注解类名, value = ServletContainerInitializer实现集合，并且，它的value不为空
        // 可以使这里有一个判断`isAnnotation`，所以一般不会走到里面
        AnnotationEntry[] annotationEntries = javaClass.getAnnotationEntries();
        if (annotationEntries != null) {
            for (Map.Entry<Class<?>, Set<ServletContainerInitializer>> entry :
                    typeInitializerMap.entrySet()) {
                if (entry.getKey().isAnnotation()) {
                    String entryClassName = entry.getKey().getName();
                    for (AnnotationEntry annotationEntry : annotationEntries) {
                        if (entryClassName.equals(
                                getClassName(annotationEntry.getAnnotationType()))) {
                            if (clazz == null) {
                                clazz = Introspection.loadClass(
                                        context, className);
                                if (clazz == null) {
                                    // Can't load the class so no point
                                    // continuing
                                    return;
                                }
                            }
                            for (ServletContainerInitializer sci : entry.getValue()) {
                                initializerClassMap.get(sci).add(clazz);
                            }
                            break;
                        }
                    }
                }
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        }
    }
}

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