Spring5IOC容器解析——事件監聽機制

一、事件驅動模型簡介

事件驅動模型,也即是我們通常說的觀察者。基于發布-訂閱模式的編程模型。

概念

定義對象間的一種一對多的依賴關系,當一個對象的狀態發生變化時,所有依賴它的對象都得到通知并自動更新。

百度百科:
從事件角度說,事件驅動程序的基本結構是由一個事件收集器、一個事件發送器和一個事件處理器組成。
事件收集器專門負責收集所有事件,包括來自用戶的(如鼠標、鍵盤事件等)、來自硬件的(如時鐘事件等)和來自軟件的(如操作系統、應用程序本身等)。
事件發送器負責將收集器收集到的事件分發到目標對象中。
事件處理器做具體的事件響應工作。

從程序設計的角度來看,事件驅動模型的核心構件通常包含以下幾個:

  • 事件源(Event Source):負責產生事件的對象。比如我們常見的按鈕,按鈕就是一個事件源,能夠產生“點擊”這個事件
  • 事件監聽器(Event Listener):注冊在事件源上才能被調用,主要用于監聽事件并進行事件處理或者轉發。
  • 事件對象(Event Object):或者稱為事件對象,是事件源和事件監聽器之間的信息橋梁。是整個事件模型驅動的核心

下圖展示了事件、事件源、監聽器直接的關系:


1、 觀察者模式

原理解析

觀察者模式的UML圖如下:


具體類說明如下:

  • Observer觀察者:即為事件模型中的事件監聽器,該接口定義一個方法update,即為事件處理方法。當觀察到有事件產生時,該方法便會處理
  • Subject被觀察者:即事件模型中的事件源,負責產生事件,定義與觀察者建立關聯的方法(添加觀察者、刪除觀察者、通知觀察者)
  • ConreteObserver具體的觀察者實現類:實現Observer接口中的update方法,具體實例會被添加到被觀察者的觀察者隊列中(observers[List])
  • ConreteSubject具體的被觀察者實現類:實現Subject接口。定義觀察者隊列(observers[List]),并定義實現如何將觀察者對象添加到觀察者隊列中以及如何通所有知觀察者

在上述類圖中,具體的ConreteSubject被觀察者,其中包含observers一個列表,保存所有觀察者對象。doAction方法是需要通知觀察者對象的動作,當該方法執行后,會通知保存在observers中的所有觀察者。

也就是在執行方法ConreteSubject#doAction()時,需要調用ConreteSubject#notifyObservers()通知保存在observers中的所有觀察者,讓其能夠做出響應。

Spring 中的事件監聽機制

Spring 中的事件

Spring 中的事件通知機制就是觀察者模式的一種實現。觀察者是 ApplicationListener,可以實現接口定義觀察者,也可以使用注解定義觀察者。觀察者感興趣的是某種狀態的變化,這種狀態變化使用 ApplicationEvent 來傳達,也就是事件對象。我們說的 Spring 中的事件,就是 ApplicationEvent。在事件中,被觀察者可以認為是發出事件的一方,只有在狀態變化時才發布事件。

當有狀態發生變化時,發布者調用 ApplicationEventPublisher 的 publishEvent 方法發布一個事件,Spring 容器廣播事件給所有觀察者,調用觀察者的 onApplicationEvent 方法把事件對象傳遞給觀察者。調用 publishEvent 方法有兩種途徑,一種是實現接口由容器注入 ApplicationEventPublisher 對象然后調用其方法,另一種是直接調用容器的方法,兩種方法發布事件沒有太大區別。

相關類型總結如下:

  • ApplicationListener:事件監聽者,觀察者;
  • ApplicationEvent:Spring 事件,記錄事件源、時間和數據;
  • ApplicationEventPublisher:發布事件;
優勢

使用事件可以解耦代碼,觀察者與被觀察者可以分開開發,中間只有事件作為聯系,不用關心另一方如何實現。觀察者可以有多個,所以對于同一個事件可以有多種不同的處理方式,不過要確保不依賴處理的順序。使用事件后,觀察者可以單獨開發,對主流程沒有任何影響,可以簡化主流程的開發。

事件可以用于各種場景的消息通知,比如系統收到停機指令后,可以發出停機事件,這樣相關的子系統就可以進行停機前的各種處理。那么 Spring 中的事件是如何實現的呢?

Spring事件驅動模型的三大組成部分

  • ApplicationEvent:事件對象,Spring事件驅動模型中的對象源,繼承JDK EventObject,通過在發布事件時通過EventObject.source字段攜帶事件相關的數據。

  • ApplicationListener:應用監聽器,負責監聽事件對象是否有發生變化,實現該接口并實現onApplicationEvent方法,完成事件發生變化時的邏輯處理

  • ApplicationEventPublisher:事件發布器,定義了事件發布規范,只定義了接口,具體的實現交由其他類中實現。Spring提供了SimpleApplicationEventMulticaster實現了廣播事件發布器。

Spring 框架提供了四種容器事件,我們可以直接觀察,包括:

  • ContextStartedEvent:ApplicationContext 啟動事件。
  • ContextRefreshedEvent:ApplicationContext 更新事件。
  • ContextStoppedEvent:ApplicationContext 停止事件。
  • ContextClosedEvent:ApplicationContext 關閉事件。

Spring 4.2 之前的版本,事件必須繼承 ApplicationEvent,從 Spring 4.2 版開始,框架提供了 PayloadApplicationEvent 用于包裝任意類型,不強制事件對象繼承 ApplicationEvent。當我們發送一個任意類型的事件對象時,框架內部自動包裝為 PayloadApplicationEvent 事件對象。

事件監聽者

事件監聽者 ApplicationListener 繼承自 JDK 的 EventListener ,JDK 要求所有監聽者繼承它。監聽者只有一個方法 onApplicationEvent,用來處理事件 ApplicationEvent。

@FunctionalInterface
public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener {

    /**
     * Handle an application event.
     * @param event the event to respond to
     */
    void onApplicationEvent(E event);

}

在容器啟動的時候檢測應用中的監聽者并把用戶實現的監聽者注冊到 SimpleApplicationEventMulticaster 集合中。

Spring 也支持直接注解的形式進行事件監聽,使用注解 @EventListener 即可。使用注解時,方法可以返回任意類型,如果返回值不為 void 則當做一個新事件再次發布。

@Service
public class AnnoEventListener {
    @EventListener
    public void listen(MyEvent myEvent){
        System.out.println("receive " + myEvent.getSource());
    }
}

注解形式的監聽者是通過 EventListenerMethodProcessor 注冊到容器中的。該類定義了一個 Bean,在初始化完成后,調用它的后置回調方法 afterSingletonsInstantiated,在方法中遍歷容器中所有的 bean,提取出 EventListener 注解修飾的方法并根據注解的參數創建 ApplicationListener 對象加入到 ApplicationContext 監聽列表中。

發布事件

ApplicationEventPublisher 接口定義了事件發布方法,代碼如下:

@FunctionalInterface
public interface ApplicationEventPublisher {

    default void publishEvent(ApplicationEvent event) {
        publishEvent((Object) event);
    }

    void publishEvent(Object event);
}

ApplicationContext 接口繼承了 ApplicationEventPublisher ,并在 AbstractApplicationContext 實現了具體代碼,實際執行是委托給 ApplicationEventMulticaster。

ApplicationEventMulticaster 接口定義了對監聽者的操作,如增加監聽者、移除監聽者,以及發布事件的方法。框架提供了 ApplicationEventMulticaster 接口的默認實現SimpleApplicationEventMulticaster,如果本地容器中沒有 ApplicationEventMulticaster 的實現就會使用這個默認實現。

public interface ApplicationEventMulticaster {

    void addApplicationListener(ApplicationListener<?> listener);

    void addApplicationListenerBean(String listenerBeanName);

    void removeApplicationListener(ApplicationListener<?> listener);

    void removeApplicationListenerBean(String listenerBeanName);

    void removeAllListeners();

    void multicastEvent(ApplicationEvent event);

    void multicastEvent(ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType);
}

在 SimpleApplicationEventMulticaster 中,可以看到 multicastEvent 方法中遍歷了所有的 Listener,并依次調用 Listener 的 onApplicationEvent 方法發布事件。Spring 還提供了異步發布事件的能力,taskExecutor 不為 null 時即異步執行。

public class SimpleApplicationEventMulticaster extends AbstractApplicationEventMulticaster {

    @Nullable
    private Executor taskExecutor;

    @Override
    public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
        ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
        Executor executor = getTaskExecutor();
        for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {
            if (executor != null) {
                executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
            }
            else {
                invokeListener(listener, event);
            }
        }
    }
}

注意事項:
可以看到,Spring 處理事件是同步的,監聽者的執行時間最好不要太長,以免影響主流程。如果事件的處理一定要耗費比較長的時間,請使用異步方式進行處理。

高級監聽者

SmartApplicationListener

SmartApplicationListener 接口是 ApplicationListener 的子接口,還繼承了 Ordered 接口。SmartApplicationListener 定義了兩個 support 方法用于判斷事件類型、來源類型是否和當前監聽者匹配,這樣監聽者可以篩選自己感興趣的事件和來源。繼承 Ordered 接口后,該監聽者具備了排序的功能,可以按照 order 從小到大的順序給監聽者確定一個優先級,從而確保執行順序。

public interface Ordered {

    int HIGHEST_PRECEDENCE = Integer.MIN_VALUE;

    int LOWEST_PRECEDENCE = Integer.MAX_VALUE;

    int getOrder();
}


public interface SmartApplicationListener extends ApplicationListener<ApplicationEvent>, Ordered {
    
    //指定支持哪些類型的事件
    //判斷事件的類型是否和當前監聽者匹配
    boolean supportsEventType(Class<? extends ApplicationEvent> eventType);

    //指定支持發生事件所在的類型
    //判斷事件源類型是否和當前監聽者匹配
    default boolean supportsSourceType(@Nullable Class<?> sourceType) {
        return true;
    }

    @Override
    default int getOrder() {
        return LOWEST_PRECEDENCE;
    }

}

GenericApplicationListener

GenericApplicationListener 接口是 ApplicationListener 的子接口,也繼承了 Ordered 接口,同 SmartApplicationListener 一樣具有事件篩選能力和排序能力。但篩選事件使用的是 ResolvableType 類型,而不是 ApplicationEvent 類型。

ResolvableType類型是Spring4之后添加進來的獲取泛型信息的工具,通過ResolvableType可以獲取到傳入的泛型的各種信息。

public interface GenericApplicationListener extends ApplicationListener<ApplicationEvent>, Ordered {

    //指定支持哪些類型的事件
    //判斷事件的類型是否和當前監聽者匹配
    boolean supportsEventType(ResolvableType eventType);

    //指定支持發生事件所在的類型
    //判斷事件源類型是否和當前監聽者匹配
    default boolean supportsSourceType(@Nullable Class<?> sourceType) {
        return true;
    }

    @Override
    default int getOrder() {
        return LOWEST_PRECEDENCE;
    }

}

參考:
https://blog.csdn.net/zrudong/article/details/78567473

https://zhuanlan.zhihu.com/p/40071652

https://blog.csdn.net/chenwiehuang/article/details/80641811

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