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org/springframework/beans/factory/access/SingletonBeanFactoryLocator.java
/*
 * Copyright 2002-2008 the original author or authors.
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 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
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 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
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 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */

package org.springframework.beans.factory.access;

import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.FatalBeanException;
import org.springframework.beans.factory.BeanDefinitionStoreException;
import org.springframework.beans.factory.BeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.BeanFactoryUtils;
import org.springframework.beans.factory.ListableBeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.core.io.support.PathMatchingResourcePatternResolver;
import org.springframework.core.io.support.ResourcePatternResolver;
import org.springframework.core.io.support.ResourcePatternUtils;

/**
 <p>Keyed-singleton implementation of {@link BeanFactoryLocator},
 * which accesses shared Spring {@link BeanFactory} instances.</p>
 *
 <p>Please see the warning in BeanFactoryLocator's javadoc about appropriate usage
 * of singleton style BeanFactoryLocator implementations. It is the opinion of the 
 * Spring team that the use of this class and similar classes is unnecessary except
 * (sometimes) for a small amount of glue code. Excessive usage will lead to code
 * that is more tightly coupled, and harder to modify or test.</p>
 *
 <p>In this implementation, a BeanFactory is built up from one or more XML
 * definition file fragments, accessed as resources. The default resource name
 * searched for is 'classpath*:beanRefFactory.xml', with the Spring-standard
 * 'classpath*:' prefix ensuring that if the classpath contains multiple copies
 * of this file (perhaps one in each component jar) they will be combined. To
 * override the default resource name, instead of using the no-arg 
 {@link #getInstance()} method, use the {@link #getInstance(String selector)}
 * variant, which will treat the 'selector' argument as the resource name to
 * search for.</p>
 
 <p>The purpose of this 'outer' BeanFactory is to create and hold a copy of one
 * or more 'inner' BeanFactory or ApplicationContext instances, and allow those
 * to be obtained either directly or via an alias. As such, this class provides
 * both singleton style access to one or more BeanFactories/ApplicationContexts,
 * and also a level of indirection, allowing multiple pieces of code, which are
 * not able to work in a Dependency Injection fashion, to refer to and use the
 * same target BeanFactory/ApplicationContext instance(s), by different names.<p>
 *
 <p>Consider an example application scenario:
 *
 <ul>
 <li><code>com.mycompany.myapp.util.applicationContext.xml</code> -
 * ApplicationContext definition file which defines beans for 'util' layer.
 <li><code>com.mycompany.myapp.dataaccess-applicationContext.xml</code> -
 * ApplicationContext definition file which defines beans for 'data access' layer.
 * Depends on the above.
 <li><code>com.mycompany.myapp.services.applicationContext.xml</code> -
 * ApplicationContext definition file which defines beans for 'services' layer.
 * Depends on the above.
 </ul>
 *
 <p>In an ideal scenario, these would be combined to create one ApplicationContext,
 * or created as three hierarchical ApplicationContexts, by one piece of code
 * somewhere at application startup (perhaps a Servlet filter), from which all other
 * code in the application would flow, obtained as beans from the context(s). However
 * when third party code enters into the picture, things can get problematic. If the 
 * third party code needs to create user classes, which should normally be obtained
 * from a Spring BeanFactory/ApplicationContext, but can handle only newInstance()
 * style object creation, then some extra work is required to actually access and 
 * use object from a BeanFactory/ApplicationContext. One solutions is to make the
 * class created by the third party code be just a stub or proxy, which gets the
 * real object from a BeanFactory/ApplicationContext, and delegates to it. However,
 * it is is not normally workable for the stub to create the BeanFactory on each
 * use, as depending on what is inside it, that can be an expensive operation.
 * Additionally, there is a fairly tight coupling between the stub and the name of
 * the definition resource for the BeanFactory/ApplicationContext. This is where
 * SingletonBeanFactoryLocator comes in. The stub can obtain a
 * SingletonBeanFactoryLocator instance, which is effectively a singleton, and
 * ask it for an appropriate BeanFactory. A subsequent invocation (assuming the
 * same class loader is involved) by the stub or another piece of code, will obtain
 * the same instance. The simple aliasing mechanism allows the context to be asked
 * for by a name which is appropriate for (or describes) the user. The deployer can
 * match alias names to actual context names.
 *
 <p>Another use of SingletonBeanFactoryLocator, is to demand-load/use one or more
 * BeanFactories/ApplicationContexts. Because the definition can contain one of more
 * BeanFactories/ApplicationContexts, which can be independent or in a hierarchy, if 
 * they are set to lazy-initialize, they will only be created when actually requested
 * for use.
 *
 <p>Given the above-mentioned three ApplicationContexts, consider the simplest
 * SingletonBeanFactoryLocator usage scenario, where there is only one single
 <code>beanRefFactory.xml</code> definition file:
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp"
 *         class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;list>
 *         &lt;value>com/mycompany/myapp/util/applicationContext.xml&lt;/value>
 *         &lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess/applicationContext.xml&lt;/value>
 *         &lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess/services.xml&lt;/value>
 *       &lt;/list>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 
 * &lt;/beans>
 </pre>
 *
 * The client code is as simple as:
 *
 <pre class="code">
 * BeanFactoryLocator bfl = SingletonBeanFactoryLocator.getInstance();
 * BeanFactoryReference bf = bfl.useBeanFactory("com.mycompany.myapp");
 * // now use some bean from factory 
 * MyClass zed = bf.getFactory().getBean("mybean");
 </pre>
 *
 * Another relatively simple variation of the <code>beanRefFactory.xml</code> definition file could be:
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.util" lazy-init="true"
 *         class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;value>com/mycompany/myapp/util/applicationContext.xml&lt;/value>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 
 *   &lt;!-- child of above -->
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.dataaccess" lazy-init="true"
 *         class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;list>&lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess/applicationContext.xml&lt;/value>&lt;/list>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;ref bean="com.mycompany.myapp.util"/>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 
 *   &lt;!-- child of above -->
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.services" lazy-init="true"
 *         class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;list>&lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess.services.xml&lt;/value>&lt;/value>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;ref bean="com.mycompany.myapp.dataaccess"/>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 
 *   &lt;!-- define an alias -->
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.mypackage"
 *         class="java.lang.String">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;value>com.mycompany.myapp.services&lt;/value>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 
 * &lt;/beans>
 </pre>
 *
 <p>In this example, there is a hierarchy of three contexts created. The (potential)
 * advantage is that if the lazy flag is set to true, a context will only be created
 * if it's actually used. If there is some code that is only needed some of the time,
 * this mechanism can save some resources. Additionally, an alias to the last context
 * has been created. Aliases allow usage of the idiom where client code asks for a
 * context with an id which represents the package or module the code is in, and the
 * actual definition file(s) for the SingletonBeanFactoryLocator maps that id to
 * a real context id.
 *
 <p>A final example is more complex, with a <code>beanRefFactory.xml</code> for every module.
 * All the files are automatically combined to create the final definition.
 *
 <p><code>beanRefFactory.xml</code> file inside jar for util module:
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.util" lazy-init="true"
 *        class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;value>com/mycompany/myapp/util/applicationContext.xml&lt;/value>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 * &lt;/beans>
 </pre>
 
 <code>beanRefFactory.xml</code> file inside jar for data-access module:<br>
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 *   &lt;!-- child of util -->
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.dataaccess" lazy-init="true"
 *        class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;list>&lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess/applicationContext.xml&lt;/value>&lt;/list>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;ref bean="com.mycompany.myapp.util"/>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 * &lt;/beans>
 </pre>
 
 <code>beanRefFactory.xml</code> file inside jar for services module:
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 *   &lt;!-- child of data-access -->
 *   &lt;bean id="com.mycompany.myapp.services" lazy-init="true"
 *        class="org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext">
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;list>&lt;value>com/mycompany/myapp/dataaccess/services.xml&lt;/value>&lt;/list>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *     &lt;constructor-arg>
 *       &lt;ref bean="com.mycompany.myapp.dataaccess"/>
 *     &lt;/constructor-arg>
 *   &lt;/bean>
 * &lt;/beans>
 </pre>
 
 <code>beanRefFactory.xml</code> file inside jar for mypackage module. This doesn't
 * create any of its own contexts, but allows the other ones to be referred to be
 * a name known to this module:
 *
 <pre class="code">&lt;?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 * &lt;!DOCTYPE beans PUBLIC "-//SPRING//DTD BEAN 2.0//EN" "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans-2.0.dtd">
 
 * &lt;beans>
 *   &lt;!-- define an alias for "com.mycompany.myapp.services" -->
 *   &lt;alias name="com.mycompany.myapp.services" alias="com.mycompany.myapp.mypackage"/&gt;
 * &lt;/beans>
 </pre>
 *   
 @author Colin Sampaleanu
 @author Juergen Hoeller
 @see org.springframework.context.access.ContextSingletonBeanFactoryLocator
 @see org.springframework.context.access.DefaultLocatorFactory
 */
public class SingletonBeanFactoryLocator implements BeanFactoryLocator {

  private static final String DEFAULT_RESOURCE_LOCATION = "classpath*:beanRefFactory.xml";

  protected static final Log logger = LogFactory.getLog(SingletonBeanFactoryLocator.class);

  /** The keyed BeanFactory instances */
  private static final Map<String, BeanFactoryLocator> instances = new HashMap<String, BeanFactoryLocator>();


  /**
   * Returns an instance which uses the default "classpath*:beanRefFactory.xml",
   * as the name of the definition file(s). All resources returned by calling the
   * current thread context ClassLoader's <code>getResources</code> method with
   * this name will be combined to create a BeanFactory definition set.
   @return the corresponding BeanFactoryLocator instance
   @throws BeansException in case of factory loading failure
   */
  public static BeanFactoryLocator getInstance() throws BeansException {
    return getInstance(null);
  }

  /**
   * Returns an instance which uses the the specified selector, as the name of the
   * definition file(s). In the case of a name with a Spring 'classpath*:' prefix,
   * or with no prefix, which is treated the same, the current thread context
   * ClassLoader's <code>getResources</code> method will be called with this value
   * to get all resources having that name. These resources will then be combined to
   * form a definition. In the case where the name uses a Spring 'classpath:' prefix,
   * or a standard URL prefix, then only one resource file will be loaded as the
   * definition.
   @param selector the name of the resource(s) which will be read and
   * combined to form the definition for the BeanFactoryLocator instance.
   * Any such files must form a valid BeanFactory definition.
   @return the corresponding BeanFactoryLocator instance
   @throws BeansException in case of factory loading failure
   */
  public static BeanFactoryLocator getInstance(String selectorthrows BeansException {
    String resourceLocation = selector;
    if (resourceLocation == null) {
      resourceLocation = DEFAULT_RESOURCE_LOCATION;
    }

    // For backwards compatibility, we prepend 'classpath*:' to the selector name if there
    // is no other prefix (i.e. classpath*:, classpath:, or some URL prefix.
    if (!ResourcePatternUtils.isUrl(resourceLocation)) {
      resourceLocation = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX + resourceLocation;
    }

    synchronized (instances) {
      if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("SingletonBeanFactoryLocator.getInstance(): instances.hashCode=" +
            instances.hashCode() ", instances=" + instances);
      }
      BeanFactoryLocator bfl = instances.get(resourceLocation);
      if (bfl == null) {
        bfl = new SingletonBeanFactoryLocator(resourceLocation);
        instances.put(resourceLocation, bfl);
      }
      return bfl;
    }
  }


  // We map BeanFactoryGroup objects by String keys, and by the definition object.
  private final Map<String, BeanFactoryGroup> bfgInstancesByKey = new HashMap<String, BeanFactoryGroup>();

  private final Map<BeanFactory, BeanFactoryGroup> bfgInstancesByObj = new HashMap<BeanFactory, BeanFactoryGroup>();

  private final String resourceLocation;


  /**
   * Constructor which uses the the specified name as the resource name
   * of the definition file(s).
   @param resourceLocation the Spring resource location to use
   * (either a URL or a "classpath:" / "classpath*:" pseudo URL)
   */
  protected SingletonBeanFactoryLocator(String resourceLocation) {
    this.resourceLocation = resourceLocation;
  }

  public BeanFactoryReference useBeanFactory(String factoryKeythrows BeansException {
    synchronized (this.bfgInstancesByKey) {
      BeanFactoryGroup bfg = this.bfgInstancesByKey.get(this.resourceLocation);

      if (bfg != null) {
        bfg.refCount++;
      }
      else {
        // This group definition doesn't exist, we need to try to load it.
        if (logger.isTraceEnabled()) {
          logger.trace("Factory group with resource name [" this.resourceLocation +
              "] requested. Creating new instance.");
        }
        
        // Create the BeanFactory but don't initialize it.
        BeanFactory groupContext = createDefinition(this.resourceLocation, factoryKey);

        // Record its existence now, before instantiating any singletons.
        bfg = new BeanFactoryGroup();
        bfg.definition = groupContext;
        bfg.refCount = 1;
        this.bfgInstancesByKey.put(this.resourceLocation, bfg);
        this.bfgInstancesByObj.put(groupContext, bfg);

        // Now initialize the BeanFactory. This may cause a re-entrant invocation
        // of this method, but since we've already added the BeanFactory to our
        // mappings, the next time it will be found and simply have its
        // reference count incremented.
        try {
          initializeDefinition(groupContext);
        }
        catch (BeansException ex) {
          this.bfgInstancesByKey.remove(this.resourceLocation);
          this.bfgInstancesByObj.remove(groupContext);
          throw new BootstrapException("Unable to initialize group definition. " +
              "Group resource name [" this.resourceLocation + "], factory key [" + factoryKey + "]", ex);
        }
      }

      try {
        BeanFactory beanFactory;
        if (factoryKey != null) {
          beanFactory = bfg.definition.getBean(factoryKey, BeanFactory.class);
        }
        else if (bfg.definition instanceof ListableBeanFactory) {
          beanFactory = BeanFactoryUtils.beanOfType((ListableBeanFactorybfg.definition, BeanFactory.class);
        }
        else {
          throw new IllegalStateException(
              "Factory key is null, and underlying factory is not a ListableBeanFactory: " + bfg.definition);
        }
        return new CountingBeanFactoryReference(beanFactory, bfg.definition);
      }
      catch (BeansException ex) {
        throw new BootstrapException("Unable to return specified BeanFactory instance: factory key [" +
            factoryKey + "], from group with resource name [" this.resourceLocation + "]", ex);
      }

    }
  }

  /**
   * Actually creates definition in the form of a BeanFactory, given a resource name
   * which supports standard Spring resource prefixes ('classpath:', 'classpath*:', etc.)
   * This is split out as a separate method so that subclasses can override the actual
   * type used (to be an ApplicationContext, for example).
   <p>The default implementation simply builds a
   {@link org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory}
   * and populates it using an
   {@link org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader}.
   <p>This method should not instantiate any singletons. That function is performed
   * by {@link #initializeDefinition initializeDefinition()}, which should also be
   * overridden if this method is.
   @param resourceLocation the resource location for this factory group
   @param factoryKey the bean name of the factory to obtain
   @return the corresponding BeanFactory reference
   */
  protected BeanFactory createDefinition(String resourceLocation, String factoryKey) {
    DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
    XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
    ResourcePatternResolver resourcePatternResolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();

    try {
      Resource[] configResources = resourcePatternResolver.getResources(resourceLocation);
      if (configResources.length == 0) {
        throw new FatalBeanException("Unable to find resource for specified definition. " +
            "Group resource name [" this.resourceLocation + "], factory key [" + factoryKey + "]");
      }
      reader.loadBeanDefinitions(configResources);
    }
    catch (IOException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException(
          "Error accessing bean definition resource [" this.resourceLocation + "]", ex);
    }
    catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
      throw new FatalBeanException("Unable to load group definition: " +
          "group resource name [" this.resourceLocation + "], factory key [" + factoryKey + "]", ex);
    }

    return factory;
  }
  
  /**
   * Instantiate singletons and do any other normal initialization of the factory.
   * Subclasses that override {@link #createDefinition createDefinition()} should
   * also override this method.
   @param groupDef the factory returned by {@link #createDefinition createDefinition()}
   */
  protected void initializeDefinition(BeanFactory groupDef) {
    if (groupDef instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {
      ((ConfigurableListableBeanFactorygroupDef).preInstantiateSingletons();
    }
  }

  /**
   * Destroy definition in separate method so subclass may work with other definition types.
   @param groupDef the factory returned by {@link #createDefinition createDefinition()}
   @param selector the resource location for this factory group
   */
  protected void destroyDefinition(BeanFactory groupDef, String selector) {
    if (groupDef instanceof ConfigurableBeanFactory) {
      if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Factory group with selector '" + selector +
            "' being released, as there are no more references to it");
      }
      ((ConfigurableBeanFactorygroupDef).destroySingletons();
    }
  }


  /**
   * We track BeanFactory instances with this class.
   */
  private static class BeanFactoryGroup {

    private BeanFactory definition;

    private int refCount = 0;
  }


  /**
   * BeanFactoryReference implementation for this locator.
   */
  private class CountingBeanFactoryReference implements BeanFactoryReference {

    private BeanFactory beanFactory;

    private BeanFactory groupContextRef;

    public CountingBeanFactoryReference(BeanFactory beanFactory, BeanFactory groupContext) {
      this.beanFactory = beanFactory;
      this.groupContextRef = groupContext;
    }

    public BeanFactory getFactory() {
      return this.beanFactory;
    }

    // Note that it's legal to call release more than once!
    public void release() throws FatalBeanException {
      synchronized (bfgInstancesByKey) {
        BeanFactory savedRef = this.groupContextRef;
        if (savedRef != null) {
          this.groupContextRef = null;
          BeanFactoryGroup bfg = bfgInstancesByObj.get(savedRef);
          if (bfg != null) {
            bfg.refCount--;
            if (bfg.refCount == 0) {
              destroyDefinition(savedRef, resourceLocation);
              bfgInstancesByKey.remove(resourceLocation);
              bfgInstancesByObj.remove(savedRef);
            }
          }
          else {
            // This should be impossible.
            logger.warn("Tried to release a SingletonBeanFactoryLocator group definition " +
                "more times than it has actually been used. Resource name [" + resourceLocation + "]");
          }
        }
      }
    }
  }

}