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Spring建立Bean的生命週期詳析

2022-09-30 14:00:41

1.Bean 的建立生命週期

UserService.class —> 無參構造方法（推斷構造方法） —> 普通物件 —> 依賴注入（為帶有@Autowired的屬性賦值） —> 初始化前（執行帶有@PostConstruct的方法） —> 初始化（執行實現了InitializingBean介面的afterPropertiesSet方法） —> 初始化後（執行AOP相關邏輯） —> 代理物件 —> Bean

類似於：男孩 —> 依賴注入 —> 男人

大致過程如下：

  • 利用該類的構造方法來範例化得到一個物件（但是如何一個類中有多個構造方法，Spring 則會進行選擇，這個叫做推斷構造方法）
  • 得到一個物件後，Spring 會判斷該物件中是否存在被@Autowired註解了的屬性，把這些屬性找出來並由 Spring 進行賦值（依賴注入）
  • 依賴注入後，Spring 會判斷該物件是否實現了 BeanNameAware 介面、BeanClassLoaderAware介面、BeanFactoryAware 介面，如果實現了，就表示當前物件必須實現該介面中所定義的 setBeanName()、setBeanClassLoader()、setBeanFactory()方法，那麼 Spring 就會呼叫這些方法並傳入相應的引數（Aware回撥）
  • Aware 回撥後，Spring 會判斷該物件中是否存在某個方法被@PostConstruct註解了，如果存在，Spring 會呼叫當前物件的此方法（初始化前）
  • 緊接著，Spring 會判斷該物件是否實現了InitializingBean介面，如果實現了，就表示當前物件必須實現該介面中的afterPropertiesSet()方法，那麼 Spring 就會呼叫當前物件中的afterPropertiesSet()方法（初始化）
  • 最後，Spring 會判斷當前物件需不需要進行 AOP，如果不需要那麼Bean就建立完了，如果需要進行AOP，則會進行動態代理並生成一個代理物件作為Bean（初始化後）

當Spring根據UserService類來建立一個Bean時：

  • 如果不用進行AOP，那麼Bean就是UserService類的構造方法所得到的物件。
  • 如果需要進行AOP，那麼Bean就是UserService的代理類所範例化得到的物件，而不是UserService本身所得到的物件。

Bean物件建立出來後：

  • 如果當前Bean是單例Bean，那麼會把該Bean物件存入一個Map<String, Object>，Map的key為beanName，value為Bean物件。這樣下次getBean時就可以直接從Map中拿到對應的Bean物件了。（實際上，在Spring原始碼中，這個Map就是單例池）
  • 如果當前Bean是原型Bean，那麼後續沒有其他動作，不會存入一個Map，下次getBean時會再次執行上述建立過程，得到一個新的Bean物件。

推斷構造方法：

  • 如果一個類裡面有無參的構造方法，那麼Spring預設就會用這個無參的構造方法。
  • 如果一個類裡面只有一個有參的構造方法，那麼Spring就會用這個有參的構造方法。
  • 如果一個類裡面有多個有參的構造方法，並且沒有無參的構造方法，那麼Spring會報錯。
  • 如果想要指定Spring用哪個構造方法，可以在該構造方法上加@Autowired。

@Bean會覆蓋@Compoment

注意：

如果Spring選擇了一個有參的構造方法，Spring在呼叫這個有參構造方法時，需要傳入引數，那這個引數是怎麼來的呢？

Spring會根據入參的型別和入參的名字去Spring容器中找Bean物件（以單例Bean為例，Spring會從單例池的那個Map中去找）：

  • 先根據入參型別找，如果只找到一個，那就直接用來作為入參
  • 如果根據型別找到多個，則再根據入參名字來確定唯一一個
  • 如果最終沒有找到，則會報錯，無法建立當前Bean物件

確定用哪個構造方法，確定入參的Bean物件，這個過程就叫做推斷構造方法。

2.Spring AOP 大致流程

AOP就是進行動態代理，在建立一個Bean的過程中，Spring在最後一步會去判斷當前正在建立的這個Bean是不是需要進行AOP，如果需要則會進行動態代理。

如何判斷當前Bean物件需不需要進行 AOP 操作：

  • 先從Spring容器裡面找出所有的切面Bean。
  • 遍歷每一個切面Bean，再遍歷每個切面Bean中的每一個方法，看看是否寫了@Before、@After 等註解。
  • 如果寫了，則判斷該方法所對應的Pointcut是否和當前Bean物件的類相匹配
  • 如果匹配，則表示當前Bean物件是需要進行 AOP 操作的。

上面第三步找到匹配的之後，會將匹配的所有方法快取起來，後面在執行切面方法的時候，可以快速從快取中拿出來，提高執行效率。

利用cglib進行AOP的大致流程：

  • 生成代理類UserServiceProxy，代理類繼承UserService
  • 代理類中重寫了父類別的方法，比如UserService中的test()方法代理類中還會有一個target屬性，該屬性的值為被代理的物件（也就是通過UserService類推斷構造方法範例化出來的物件，進行了依賴注入、初始化等步驟的物件）
  • 代理類中的test()方法被執行時的邏輯如下：
    • 執行切面邏輯（@Before）
    • 呼叫target.test()

當我們從Spring容器得到UserService的Bean物件時，拿到的就是UserServiceProxy所生成的物件，也就是代理物件。

呼叫UserService代理物件.test( ) —> 執行切面邏輯 —> target.test( )，注意target物件不是代理物件，而是被代理的物件。

UserServiceProxy（代理類） ---> 代理物件 ---> 代理物件.target = 普通物件
代理物件.test();

class UserServiceProxy extends UserService {
  
  UserService target;
  
  public void test() {
    // 執行切面邏輯 @Before --> 從匹配的切面方法的快取中拿出來
    
    target.test(); // 呼叫普通物件的test方法
    
  }
  
}

3.Spring 事務

當我們在某個方法上加了@Transactional註解後，就表示該方法在呼叫時會開啟Spring事務，而這個方法所在的類所對應的Bean物件會是該類的代理物件。

Spring事務的代理物件執行某個方法時的步驟：

  • 判斷當前執行的方法是否存在@Transactional註解
  • 如果存在，則利用事務管理器（TransactionMananger）建立一個資料庫連線
  • 修改資料庫連線的 autocommit 為 false
  • 執行 target.test()，執行程式設計師所寫的業務邏輯程式碼，也就是執行 sql
  • 執行完了之後如果沒有出現異常，則提交，否則回滾

Spring事務是否會失效的判斷標準：某個加了@Transactional註解的方法被呼叫時，要判斷到底是不是直接被代理物件呼叫的，如果是則事務會生效，如果不是則會失效。

UserServiceProxy（代理類） ---> 代理物件 ---> 代理物件.target = 普通物件
代理物件.test();

class UserServiceProxy extends UserService {
  
  UserService target;
  
  public void test() {
    // 1.先看看方法上面有沒有加@Transactional
    // 2.通過事務管理器dataSource，建立一個資料庫連線conn
    // 3.設定conn.autocommit = false，表示不自動提交事務
    
    target.test(); // 呼叫普通物件的test方法
    
    conn.commit(); // 如果方法都執行成功，那就手動提交事務
    conn.rollback(); // 如果某個方法執行失敗，那就會回滾事務
    
  }
  
}

4.Spring 原始碼閱讀前戲

BeanDefinition

BeanDefinition表示Bean定義，BeanDefinition中存在很多屬性用來描述一個Bean的特點。

比如：

  • class，表示Bean型別
  • scope，表示Bean的作用域，單例或原型等
  • lazyInit：表示Bean是否是懶載入
  • initMethodName：表示Bean初始化時要執行的方法
  • destroyMethodName：表示Bean銷燬時要執行的方法還有很多…

宣告式定義 Bean：

可以通過以下幾種方式來定義Bean：

  • <bean/>
  • @Bean
  • @Component（@Service、@Controller）

也可以通過程式設計式定義 Bean

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

// 生成一個BeanDefinition物件，並設定beanClass為User.class，並註冊到ApplicationContext中
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(User.class);
context.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);

System.out.println(context.getBean("user"));

還可以通過BeanDefinition設定一個Bean的其他屬性

beanDefinition.setScope("prototype"); // 設定作用域
beanDefinition.setInitMethodName("init"); // 設定初始化方法
beanDefinition.setLazyInit(true); // 設定懶載入

宣告式定義和程式設計式定義的Bean，最終都會被Spring解析為對應的BeanDefinition物件，並放入Spring容器中。

BeanDefinitionReader

接下來介紹幾種在Spring原始碼中常見的BeanDefinition讀取器（BeanDefinitionReader）

AnnotatedBeanDefinitionReader

可以直接把某個類轉換為BeanDefinition，並且會解析該類上的註解，比如：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(context);

// 將User.class解析為BeanDefinition
annotatedBeanDefinitionReader.register(User.class);

System.out.println(context.getBean("user"));

它能解析的註解有：@Conditional，@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description

XmlBeanDefinitionReader

可以解析<bean/>標籤

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(context);
        int i = xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions("spring.xml");

        System.out.println(context.getBean("user"));

ClassPathBeanDefinitionScanner

ClassPathBeanDefinitionScanner是掃描器，它的作用和BeanDefinitionReader類似，可以進行掃描，掃描某個包路徑，對掃描到的類進行解析，比如，掃描到的類上如果存在 @Component 註解，那麼就會把這個類解析成為一個BeanDefinition

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.refresh();

        ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(context);
        scanner.scan("cn.xx");

        System.out.println(context.getBean("user"));

BeanFactory

BeanFactory表示Bean工廠，所以很明顯，BeanFactory會負責建立Bean，並且提供獲取Bean的API。

而ApplicationContext是BeanFactory的一種，在Spring原始碼中，是這麼定義的：

public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
  MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {
            ...
}

首先，在Java中，介面是可以多繼承的，我們發現ApplicationContext繼承了ListableBeanFactory 和 HierarchicalBeanFactory，而 ListableBeanFactory 和HierarchicalBeanFactory 都繼承至 BeanFactory，所以我們可以認為 ApplicationContext 繼承了BeanFactory，相當於蘋果繼承水果，寶馬繼承汽車一樣，ApplicationContext 也是 BeanFactory 的一種，擁有 BeanFactory 支援的所有功能，不過 ApplicationContext 比 BeanFactory 更加強大，ApplicationContext 還繼承了其他介面，也就表示 ApplicationContext 還擁有其他功能，比如MessageSource 表示國際化，ApplicationEventPublisher 表示事件釋出，EnvironmentCapable 表示獲取環境變數等等，關於 ApplicationContext 後面再詳細討論。

在Spring的原始碼中，當我們new一個ApplicationContext時，其底層會new一個BeanFactory，當使用ApplicationContext的某些方法時，比如getBean()，底層呼叫的就是BeanFactory的getBean()方法。

在Spring原始碼中，BeanFactory介面存在一個非常重要的實現類是：DefaultListableBeanFactory，也是非常核心的。

所以，我們可以直接使用DefaultListableBeanFactory，而不需要使用 ApplicationContext 的某個實現類，比如：

DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
        AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
        beanDefinition.setBeanClass(User.class);
        beanFactory.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
        System.out.println(beanFactory.getBean("user"));

DefaultListableBeanFactory是非常強大的，支援很多功能，可以通過檢視DefaultListableBeanFactory 的類繼承結構圖：

  • AliasRegistry：支援別名功能，一個名字可以對應多個別名
  • BeanDefinitionRegistry：可以註冊、儲存、移除、獲取某個
  • BeanDefinitionBeanFactory：Bean工廠，可以根據某個bean的名字、或型別、或別名獲取某個Bean物件
  • SingletonBeanRegistry：可以直接註冊、獲取某個單例Bean
  • SimpleAliasRegistry：它是一個類，實現了AliasRegistry介面中所定義的功能，支援別名功能
  • ListableBeanFactory：在BeanFactory的基礎上，增加了其他功能，可以獲取所有BeanDefinition的beanNames，可以根據某個型別獲取對應的beanNames，可以根據某個型別獲取{型別：對應的Bean}的對映關係
  • HierarchicalBeanFactory：在BeanFactory的基礎上，新增了獲取父BeanFactory的功能
  • DefaultSingletonBeanRegistry：它是一個類，實現了SingletonBeanRegistry介面，擁有了直接註冊、獲取某個單例Bean的功能
  • ConfigurableBeanFactory：在HierarchicalBeanFactory和SingletonBeanRegistry的基礎上，新增了設定父BeanFactory、類載入器（表示可以指定某個類載入器進行類的載入）、設定Spring EL表示式解析器（表示該BeanFactory可以解析EL表示式）、設定型別轉化服務（表示該BeanFactory可以進行型別轉化）、可以新增BeanPostProcessor（表示該BeanFactory支援Bean的後置處理器），可以合併BeanDefinition，可以銷燬某個Bean等等功能
  • FactoryBeanRegistrySupport：支援了FactoryBean的功能
  • AutowireCapableBeanFactory：是直接繼承了BeanFactory，在BeanFactory的基礎上，支援在建立Bean的過程中能對Bean進行自動裝配
  • AbstractBeanFactory：實現了ConfigurableBeanFactory介面，繼承了FactoryBeanRegistrySupport，這個BeanFactory的功能已經很全面了，但是不能自動裝配和獲取beanNames
  • ConfigurableListableBeanFactory：繼承了ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ConfigurableBeanFactoryAbstract
  • AutowireCapableBeanFactory：繼承了AbstractBeanFactory，實現了AutowireCapableBeanFactory，擁有了自動裝配的功能
  • DefaultListableBeanFactory：繼承了AbstractAutowireCapableBeanFactory，實現了ConfigurableListableBeanFactory介面和BeanDefinitionRegistry介面，所以DefaultListableBeanFactory的功能很強大

ApplicationContext

ApplicationContext 是個介面，實際上也是一個BeanFactory，不過比BeanFactory更加強大，比如：

  • HierarchicalBeanFactory：擁有獲取父BeanFactory的功能
  • ListableBeanFactory：擁有獲取beanNames的功能
  • ResourcePatternResolver：資源載入器，可以一次性獲取多個資源（檔案資源等等）
  • EnvironmentCapable：可以獲取執行時環境（沒有設定執行時環境的功能）
  • ApplicationEventPublisher：擁有廣播事件的功能（沒有新增事件監聽器的功能）
  • MessageSource：擁有國際化功能

ApplicationContext 有兩個比較重要的實現類：

  • AnnotationConfigApplicationContext
  • ClassPathXmlApplicationContext

AnnotationConfigApplicationContext

  • ConfigurableApplicationContext：繼承了ApplicationContext介面，增加了 新增事件監聽器、新增BeanFactoryPostProcessor、設定Environment，獲取ConfigurableListableBeanFactory等功能
  • AbstractApplicationContext：實現了ConfigurableApplicationContext介面
  • GenericApplicationContext：繼承了AbstractApplicationContext，實現了BeanDefinitionRegistry介面，擁有所有ApplicationContext的功能，並且可以註冊BeanDefinition，注意這個類中有一個屬性（DefaultListableBeanFactory beanFactory）
  • AnnotationConfigRegistry：可以單獨註冊某個為類為BeanDefinition（可以處理該類上的**@Configuration註解**，已經可以處理**@Bean註解**），同時可以掃描
  • AnnotationConfigApplicationContext：繼承了GenericApplicationContext，實現了AnnotationConfigRegistry介面，擁有了以上所有的功能

ClassPathXmlApplicationContext

它也是繼承了AbstractApplicationContext，但是相對於AnnotationConfigApplicationContext而言，功能沒有AnnotationConfigApplicationContext強大，比如不能註冊BeanDefinition

資源載入

ApplicationContext還擁有資源載入的功能，比如，可以直接利用ApplicationContext獲取某個檔案的內容：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        Resource resource = context.getResource("file:/Users/xiexu/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/SSM/day01/src/main/java/cn/xx/domain/User.java");
        System.out.println(resource.contentLength());

        Resource resource1 = context.getResource("https://www.baidu.com");
        System.out.println(resource1.contentLength());
        System.out.println(resource1.getURL());

        Resource resource2 = context.getResource("classpath:spring.xml");
        System.out.println(resource2.contentLength());
        System.out.println(resource2.getURL());

				// 可以一次性獲取多個
        Resource[] resources = context.getResources("classpath:cn/xx/domain/*.class");
        for (Resource resource3 : resources) {
            System.out.println(resource3.contentLength());
            System.out.println(resource3.getFilename());
        }

事件釋出

先定義一個事件監聽器：

		@Bean
    public ApplicationListener applicationListener() {
        return new ApplicationListener() {
            @Override
            public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
                System.out.println("接收到了一個事件");
            }
        };
    }

然後釋出一個事件：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        context.publishEvent("kkk");

型別轉化

在Spring原始碼中，有可能需要把String轉成其他型別，所以在Spring原始碼中提供了一些技術來更方便的做物件的型別轉化，關於型別轉化的應用場景， 後續看原始碼的過程中會遇到很多。

PropertyEditor

這其實是JDK中提供的型別轉化工具

public class StringToUserPropertyEditor extends PropertyEditorSupport implements PropertyEditor {

    @Override
    public void setAsText(String text) throws IllegalArgumentException {
        User user = new User();
        user.setName(text);
        this.setValue(user);
    }

}
StringToUserPropertyEditor propertyEditor = new StringToUserPropertyEditor();
propertyEditor.setAsText("1");
User value = (User) propertyEditor.getValue();
System.out.println(value);

在Spring容器中註冊 PropertyEditor：

		@Bean
    public CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer() {
        CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer = new CustomEditorConfigurer();
        Map<Class<?>, Class<? extends PropertyEditor>> propertyEditorMap = new HashMap<>();

        /**
         * 表示StringToUserPropertyEditor可以將String轉化成User型別，
         * 在Spring原始碼中，如果發現當前物件是String，而需要的型別是User，
         * 就會使用該PropertyEditor來做型別轉化
         */
        propertyEditorMap.put(User.class, StringToUserPropertyEditor.class);
        customEditorConfigurer.setCustomEditors(propertyEditorMap);
        return customEditorConfigurer;
    }

假設現在有如下 Bean：

@Component
public class Test {

    @Value("xiaoming")
    private User user;

    public void test() {
        System.out.println(user);
        System.out.println(user.getName());
    }
}

ConversionService

Spring中提供的型別轉化服務，它比PropertyEditor更強大

public class StringToUserConverter implements ConditionalGenericConverter {

    @Override
    public boolean matches(TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
        return sourceType.getType().equals(String.class) && targetType.getType().equals(User.class);
    }

    @Override
    public Set<ConvertiblePair> getConvertibleTypes() {
        return Collections.singleton(new ConvertiblePair(String.class, User.class));
    }

    @Override
    public Object convert(Object source, TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
        User user = new User();
        user.setName((String) source);
        return user;
    }

}
DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
conversionService.addConverter(new StringToUserConverter());
User value = conversionService.convert("1", User.class);
System.out.println(value);

在Spring中註冊ConversionService：

		@Bean
    public ConversionServiceFactoryBean conversionService() {
        ConversionServiceFactoryBean conversionServiceFactoryBean = new ConversionServiceFactoryBean();
        conversionServiceFactoryBean.setConverters(Collections.singleton(new StringToUserConverter()));

        return conversionServiceFactoryBean;
    }

TypeConverter

整合了PropertyEditor和ConversionService的功能，是Spring內部用的：

SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter();
        typeConverter.registerCustomEditor(User.class, new StringToUserPropertyEditor());
        User value = typeConverter.convertIfNecessary("xxx", User.class);
        System.out.println(value);
        System.out.println(value.getName());
SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter();
        DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
        conversionService.addConverter(new StringToUserConverter());
        typeConverter.setConversionService(conversionService);
        User value = typeConverter.convertIfNecessary("xxx", User.class);
        System.out.println(value);
        System.out.println(value.getName());

OrderComparator

OrderComparator是Spring所提供的一種比較器，可以根據@Order註解或實現Ordered介面來進行值的比較，從而可以進行排序。

public class A implements Ordered {

    @Override
    public int getOrder() {
        return 3;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }
}
public class B implements Ordered {

    @Override
    public int getOrder() {
        return 2;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }
}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A(); // order=3
        B b = new B(); // order=2

        OrderComparator comparator = new OrderComparator();
        System.out.println(comparator.compare(a, b));  // 1

        List list = new ArrayList<>();
        list.add(a);
        list.add(b);

        // 按order值升序排序
        list.sort(comparator);

        System.out.println(list);  // B，A
    }

}

另外，Spring中還提供了一個OrderComparator的子類：AnnotationAwareOrderComparator，它支援用@Order來指定order值。

比如：

@Order(3)
public class A {

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }

}
@Order(2)
public class B {

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }

}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A(); // order=3
        B b = new B(); // order=2

        AnnotationAwareOrderComparator comparator = new AnnotationAwareOrderComparator();
        System.out.println(comparator.compare(a, b)); // 1

        List list = new ArrayList<>();
        list.add(a);
        list.add(b);

        // 按order值升序排序
        list.sort(comparator);

        System.out.println(list); // B，A
    }

}

BeanPostProcessor

BeanPostProcess 表示Bean的後置處理器，我們可以定義一個或多個BeanPostProcessor

@Component
public class XiexuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if ("user".equals(beanName)) {
            System.out.println("初始化前");
        }
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if ("user".equals(beanName)) {
            System.out.println("初始化後");
        }
        return bean;
    }

}

一個BeanPostProcessor可以在任意一個Bean的初始化前以及初始化後去額外的做一些使用者自定義的邏輯，當然，我們可以通過判斷beanName來進行鍼對性處理（針對某個Bean，或某部分Bean）。

我們可以通過定義BeanPostProcessor來干涉Spring建立Bean的過程。

BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor表示Bean工廠的後置處理器，其實和BeanPostProcessor類似，BeanPostProcessor是干涉Bean的建立過程，BeanFactoryPostProcessor是干涉BeanFactory的建立過程。

比如，我們可以這樣定義一個BeanFactoryPostProcessor：

@Component
public class XiexuBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("加工beanFactory");
    }
}

可以在postProcessBeanFactory()方法中對BeanFactory進行加工。

FactoryBean

上面提到，我們可以通過BeanPostPorcessor來干涉Spring建立Bean的過程，但是如果我們想一個Bean完完全全由我們自己來創造，也是可以的，比如通過FactoryBean：

@Component
public class XiexuFactoryBean implements FactoryBean {

    @Override
    public Object getObject() throws Exception {
        User user = new User();

        return user;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return User.class;
    }
}

通過上面這段程式碼，我們自己創造了一個User物件，並且它將成為Bean。但是通過這種方式創造出來的User的Bean，只會經過初始化後，其他Spring的生命週期步驟是不會經過的，比如依賴注入。

注意：單例池裡面還是原來的xiexuFactoryBean，而通過getObject()方法返回的userBean是存放在factoryBeanObjectCache裡面（快取）。

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        // 如果beanName加上&，表示獲取的是單例池裡面的XiexuFactoryBean
        Object bean1 = context.getBean("&xiexuFactoryBean");
        System.out.println(bean1); // cn.xx.domain.XiexuFactoryBean@2de8284b

        // 如果beanName沒有加上&，表示獲取的是factoryBeanObjectCache快取裡面的userBean
        Object bean2 = context.getBean("xiexuFactoryBean");
        System.out.println(bean2); // cn.xx.domain.User@396e2f39

有同學可能會想到，通過@Bean也可以自己生成一個物件作為Bean，那麼和FactoryBean的區別是什麼呢？其實在很多場景下他倆是可以替換的，但是站在原理層面來說，區別也很明顯，@Bean定義的Bean是會經過完整的Bean生命週期的。

ExcludeFilter 和 IncludeFilter

這兩個Filter是Spring掃描過程中用來過濾的。ExcludeFilter 表示排除過濾器，IncludeFilter 表示包含過濾器。

比如以下設定，表示掃描cn.xx這個包下面的所有類，但是排除UserService類，

就算UserService類上面有@Component註解也不會成為Bean。

@ComponentScan(value = "cn.xx", 
        excludeFilters = {@ComponentScan.Filter(
                type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE, 
                classes = UserService.class)})
public class AppConfig {
}

再比如以下設定，就算UserService類上沒有@Component註解，它也會被掃描成為一個Bean。

@ComponentScan(value = "cn.xx",
        includeFilters = {@ComponentScan.Filter(
                type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,
                classes = UserService.class)})
public class AppConfig {
}

FilterType分為：

  • ANNOTATION：表示是否包含某個註解
  • ASSIGNABLE_TYPE：表示是否是某個類
  • ASPECTJ：表示是否符合某個Aspectj表示式
  • REGEX：表示是否符合某個正規表示式
  • CUSTOM：自定義

在Spring的掃描邏輯中，預設會新增一個AnnotationTypeFilter給includeFilters，表示預設情況下在Spring掃描過程中會認為類上有@Component註解的就是Bean。

MetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadata

在Spring中需要去解析類的資訊，比如類名、類中的方法、類上的註解，這些都可以稱之為類的後設資料，所以Spring中對類的後設資料做了抽象，並提供了一些工具類。

MetadataReader表示類的後設資料讀取器，預設實現類為SimpleMetadataReader。比如：

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SimpleMetadataReaderFactory simpleMetadataReaderFactory = new SimpleMetadataReaderFactory();

        // 構造一個MetadataReader
        MetadataReader metadataReader = simpleMetadataReaderFactory.getMetadataReader("cn.xx.service.impl.UserServiceImpl");

        // 得到一個ClassMetadata，並獲取了類名
        ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata();

        System.out.println(classMetadata.getClassName());

        // 獲取一個AnnotationMetadata，並獲取類上的註解資訊
        AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
        for (String annotationType : annotationMetadata.getAnnotationTypes()) {
            System.out.println(annotationType);
        }
    }
}

5.Spring之Bean生命週期原始碼解析

Spring 掃描底層流程（doScan方法）

  • 掃描包路徑，得到包路徑下的所有class檔案物件（注意，這裡不是指Class物件，而是檔案物件，可以理解為File物件）
  • 利用ASM技術解析每個class檔案物件，得到class後設資料資訊
  • 如果當前類和某個excludeFilter匹配，那就排除這個類；如果當前類和某個includeFilter匹配，那就獲取這個類（預設情況下，Spring會有一個@Component註解的includeFilter）
  • 進一步進行條件註解@Conditional的匹配篩選
  • 都匹配成功後，根據當前類生成一個ScannedGenericBeanDefinition
  • 然後判斷如果該類不是頂級類或者靜態內部類，則不通過；如果該類是抽象類或者介面類，則不通過；如果該類是抽象類並且該類中有@Lookup註解的方法，則通過。
  • 最終掃描到某些BeanDefinition
  • 遍歷每個BeanDefinition，解析每個類的@Scope內容並設定到對應的BeanDefinition中
  • 設定AnnotationBeanNameGenerator生成beanName（解析@Component註解所指定的beanName，如果沒有指定則預設生成「該類名字的第一個字母小寫」；如果該類的前兩個字母都是大寫，則beanName就是該類的名字）
  • 給BeanDefinition物件中的屬性賦預設值
  • 解析@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description 等註解並賦值給BeanDefinition對應的屬性
  • 判斷當前beanName是否存在Spring容器中，如果不存在則把beanName和BeanDefinition註冊到Spring容器中（也就是存入beanDefinitionMap）；如果存在則會有兩種方案：
    • 如果已經存在的BeanDefinition對應的型別和掃描到的BeanDefinition對應的型別相同的話（相容），則直接返回false而不會丟擲異常。
    • 如果已經存在的BeanDefinition對應的型別和掃描到的BeanDefinition對應的型別不相同的話（不相容），則會報錯並丟擲異常。
  • 掃描結束。

生成BeanDefinition

  • 首先通過ResourcePatternResolver獲得指定包路徑下的所有.class檔案（Spring原始碼中將此檔案包裝成了Resource物件）
  • 遍歷每個Resource物件利用MetadataReaderFactory解析Resource物件得到MetadataReader（在Spring原始碼中MetadataReaderFactory具體的實現類為CachingMetadataReaderFactory，MetadataReader的具體實現類為SimpleMetadataReader）
  • 利用MetadataReader進行excludeFilters和includeFilters，以及條件註解@Conditional的篩選（某個類上是否存在@Conditional註解，如果存在則呼叫註解中所指定的類的match方法進行匹配，匹配成功則通過篩選，匹配失敗則pass掉）
  • 篩選通過後，基於metadataReader生成ScannedGenericBeanDefinition再基於metadataReader判斷對應的類是不是介面或抽象類
  • 如果篩選通過，就表示掃描到了一個Bean，將ScannedGenericBeanDefinition加入結果集

注意：

上面說的是通過掃描得到BeanDefinition物件，我們還可以通過直接定義BeanDefinition，或解析spring.xml檔案的<bean>，或者@Bean註解得到BeanDefinition物件。

MetadataReader 表示類的後設資料讀取器，主要包含了一個AnnotationMetadata，功能有

  • 獲取類的名字
  • 獲取父類別的名字
  • 獲取所實現的所有介面名
  • 獲取所有內部類的名字
  • 判斷是不是抽象類
  • 判斷是不是介面
  • 判斷是不是一個註解
  • 獲取擁有某個註解的方法集合
  • 獲取類上新增的所有註解資訊
  • 獲取類上新增的所有註解型別集合

注意：

CachingMetadataReaderFactory解析某個.class檔案得到MetadataReader物件是利用 ASM 技術，並沒有載入這個類到JVM中。並且最終得到的ScannedGenericBeanDefinition物件，它的 beanClass 屬性儲存的是當前類的名字，而不是class物件。（beanClass屬性的型別是Object，它即可以儲存類的名字，也可以儲存類物件）

合併BeanDefinition

通過掃描得到所有的BeanDefinition之後，就可以根據BeanDefinition建立Bean物件了。在Spring中支援父子BeanDefinition，和Java子父類別類似。

父子BeanDefinition實際上用得比較少，例如：這麼定義的情況下，child是單例Bean。

<bean id="parent" class="com.zhouyu.service.Parent" scope="prototype"/>
<bean id="child" class="com.zhouyu.service.Child"/>

但如果是下面這樣，child就是原型Bean了。

<bean id="parent" class="com.zhouyu.service.Parent" scope="prototype"/>
<bean id="child" class="com.zhouyu.service.Child" parent="parent"/>

因為child的父BeanDefinition是parent，所以會繼承parent上所定義的scope屬性。

所以在根據child來生成Bean物件之前，需要進行BeanDefinition的合併，才能得到完整的child的BeanDefinition。

載入類

BeanDefinition合併之後，就可以去建立Bean物件了，而建立Bean就必須範例化物件，而範例化就必須先載入當前BeanDefinition所對應的class，在AbstractAutowireCapableBeanFactory類的createBean()方法中，一開始就會呼叫：

public boolean hasBeanClass() {
		// 判斷當前BeanDefinition的beanClass屬性，是不是Class型別
		return (this.beanClass instanceof Class);
	}

如果beanClass屬性的型別是Class，那麼就直接返回；如果不是，則會根據類名進行載入（doResolveBeanClass方法所做的事情）

	@Override
	@Nullable
	public ClassLoader getBeanClassLoader() {
		return this.beanClassLoader;
	}

	@Nullable
	private ClassLoader beanClassLoader = ClassUtils.getDefaultClassLoader();

先利用BeanFactory所設定的類載入器來載入類，如果沒有設定，則預設使用ClassUtils.getDefaultClassLoader()所返回的類載入器來進行載入。

/**
	 * 獲取預設的類載入器
	 */
	@Nullable
	public static ClassLoader getDefaultClassLoader() {
		ClassLoader cl = null;

		/**
		 * 優先獲取執行緒中的類載入器
		 * 一開始，tomcat會將自定義的類載入器設定到執行緒上下文中，
		 * 然後當你走到這一步的時候，就可以獲取到執行緒中的tomcat自定義類載入器
		 */
		try {
			cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
		} catch (Throwable ex) {
		}

		// 如果執行緒上下文中的類載入器為空，那就獲取ClassUtils類所對應的類載入器
		if (cl == null) {
			cl = ClassUtils.class.getClassLoader();
			if (cl == null) { // 如果類載入器等於null，就說明是引導類載入器
				// ClassUtils類是被Bootstrap類載入器載入的，則獲取系統類載入器
				try {
					cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
				} catch (Throwable ex) {
				}
			}
		}
		// 返回類載入器
		return cl;
	}

ClassUtils.getDefaultClassLoader()

  • 優先返回當前執行緒中的類載入器
  • 如果當前執行緒中的類載入器為空，則返回ClassUtils類的類載入器
  • 如果ClassUtils類的類載入器為空，那麼表示是Bootstrap類載入器載入的ClassUtils類，那麼則返回系統類載入器

範例化前

當前BeanDefinition對應的類載入成功後，就可以範例化物件了，但是…

在範例化物件之前，Spring提供了一個擴充套件點，允許使用者來控制是否在某些Bean範例化之前做一些啟動動作。

這個擴充套件點叫InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation( )。

比如：

@Component
public class ZhouyuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
    if ("userService".equals(beanName)) {
     System.out.println("範例化前");
    }
    return null;
  }
  
}

以上程式碼會導致，在userService這個Bean範例化前，會進行列印。

注意：postProcessBeforeInstantiation()是有返回值的，如果這麼實現：

@Component
public class ZhouyuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
    if ("userService".equals(beanName)) {
     System.out.println("範例化前");
     return new UserService();
    }
  	return null;
 }
  
}

userService這個Bean在範例化前會直接返回一個由我們所定義的UserService物件。如果是這樣，表示不需要Spring來範例化了，並且後續的Spring依賴注入也不會進行了，會跳過一些步驟，直接執行初始化後這一步。

範例化

在這個步驟中就會根據BeanDefinition去建立一個物件了。

BeanDefinition的後置處理

Bean物件範例化之後，接下來就應該給物件的屬性賦值了。在真正給屬性賦值之前，Spring又提供了一個擴充套件點MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition( )，可以對此時的BeanDefinition進行加工，比如：

@Component
public class ZhouyuMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {

 @Override
 public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   beanDefinition.getPropertyValues().add("orderService", new OrderService()); // 注入屬性
  }
 }
  
}

在Spring原始碼中，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 就是一個MergedBeanDefinitionPostProcessor，它的postProcessMergedBeanDefinition()方法中會去查詢注入點，並快取在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor物件的一個Map中（injectionMetadataCache）。

範例化後

在處理完BeanDefinition後，Spring又設計了一個擴充套件點：InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation( )，比如：

@Component
public class ZhouyuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {

  if ("userService".equals(beanName)) {
   UserService userService = (UserService) bean;
   userService.test();
  }

  return true;
 }
}

上述程式碼就是對userService所範例化出來的物件進行處理。

注意：這個擴充套件點在Spring原始碼中基本沒有怎麼使用。

6.處理屬性

/**
 * 這裡會呼叫AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties()方法，會直接給物件中的屬性賦值
 * AutowiredAnnotationBeanPostProcessor內部並不會處理pvs，直接返回了
 * 並不會處理pvs指的是：
 * 如果當前bean的某些屬性已經通過postProcessMergedBeanDefinition方法注入了，那麼該屬性上面的@Autowired註解應該是無效的，
 * 因為程式設計師已經將自定義的值設定到屬性裡面去了
 */

這個步驟中，就會處理@Autowired、@Resource、@Value等註解，也是通過**InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties( )**擴充套件點來實現的。

比如：我們甚至可以實現一個自己的自動注入功能

@Component
public class ZhouyuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

	@Override
	public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
		if ("userService".equals(beanName)) {
			for (Field field : bean.getClass().getFields()) {
				if (field.isAnnotationPresent(ZhouyuInject.class)) {
					field.setAccessible(true);
					try {
						field.set(bean, "123");
					} catch (IllegalAccessException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}

		return pvs;
	}
}

7.執行Aware

完成了屬性賦值之後，Spring會執行一些回撥，包括：

  • BeanNameAware：回傳beanName給bean物件
  • BeanClassLoaderAware：回傳classLoader給bean物件
  • BeanFactoryAware：回傳beanFactory給物件

8.初始化前

初始化前，也是Spring提供的一個擴充套件點：BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization( )，比如：

@Component
public class ZhouyuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("初始化前");
  }

  return bean;
 }
}

利用初始化前，可以對已經進行了依賴注入的Bean進行處理。

在Spring原始碼中：

  • InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 會在初始化前這個步驟中執行@PostConstruct的方法，
  • ApplicationContextAwareProcessor 會在初始化前這個步驟中進行其他Aware的回撥：
    • EnvironmentAware：回傳環境變數
    • EmbeddedValueResolverAware：回傳預留位置解析器
    • ResourceLoaderAware：回傳資源載入器
    • ApplicationEventPublisherAware：回傳事件釋出器
    • MessageSourceAware：回傳國際化資源
    • ApplicationStartupAware：回傳應用其他監聽物件，可忽略
    • ApplicationContextAware：回傳Spring容器ApplicationContext

初始化

  • 檢視當前Bean物件是否實現了InitializingBean介面，如果實現了就呼叫其afterPropertiesSet()方法
  • 執行BeanDefinition中指定的初始化方法

初始化後

這是Bean建立生命週期中的最後一個步驟，也是Spring提供的一個擴充套件點：BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization( )，比如：

@Component
public class ZhouyuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("初始化後");
  }

  return bean;
 }
}

可以在這個步驟中，對Bean進行最終處理，Spring中的AOP就是基於初始化後實現的，初始化後返回的物件才是最終的Bean物件。

9.總結BeanPostProcessor

範例化前：InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation()

範例化：MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition()

範例化後：InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation()

自動注入：InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties()

Aware物件

初始化前：BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()

初始化

初始化後：BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()

到此這篇關於Spring建立Bean的生命週期詳析的文章就介紹到這了,更多相關Spring建立Bean內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！


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