本文来详细说下Spring Bean相关的知识与内容
什么是java bean、「Spring是一个IOC容器」
当我们不用Spring进行开发时,我们需要在代码中设置对象的依赖关系。当我们用了Spring之后,由Spring来管理这种依赖关系,当我们想使用对象时,直接从Spring容器中获取即可。
「BeanDefinition」
在Spring中对象被叫做Bean,因为Spring Bean在Java类的基础上增加了很多概念,比如scope(作用域),isLazyInit(是否延迟初始化),isSingleton(是否单例),此时Java类不能完整的描述,所以需要新的定义描述类,这个类就是BeanDefinition
Java bean,「BeanDefinitionReader」
BeanDefinitionReader会将配置的bean解析成为BeanDefinition,Spring Bean的配置方式有很多种,如XML,properties,groovy,注解(可能通过properties,groovy的方式你不常用,但Spring确实支持这种方式),所以BeanDefinitionReader的实现类也很多
「ClassPathBeanDefinitionScanner」
当把Bean配置出后,得需要相应的组件把他们从资源文件中扫描出来吗,这个组件就是ClassPathBeanDefinitionScanner
「BeanDefinitionRegistry」
BeanDefinitionRegistry就是用于将BeanDefinition注册到spring容器中,即添加到beanDefinitionMap(Map<String, BeanDefinition>)
「BeanFactory」
BeanFactory会根据BeanDefinition将Bean生产出来,并保存下来
「DefaultListableBeanFactory」
DefaultListableBeanFactory在绝大多数的场景都是BeanFactory的实现类,DefaultListableBeanFactory实现了BeanDefinitionRegistry接口和BeanFactory接口,所以能保存Bean定义,同时又能根据Bean定义将Bean生产出来
「BeanPostProcessor」
BeanFactory根据BeanDefinition生成Bean的过程是一个标准化的流程,就像一个流水线一样,当然你可以在这个流水线上做一些自定义的操作。「在Spring中你可以通过实现BeanPostProcessor来干预Bean的生产过程」
「BeanFactoryPostProcessor」
Spring作为一个强大的容器,不仅能让你干预Bean的生产过程,还可以让你干预BeanFactory,「例如你可以通过BeanFactoryPostProcessor将Bean的作用域都该成原型,默认是单例」
我们常用的容器有如下2种
因为我们现在开发都是基于注解,所以分析一下AnnotationConfigApplicationContext的启动流程
@Repository
public class UserDao {public String getUser() {return "user";}
}
@Configuration
@ComponentScan("com.javashitang")
public class AppConfig {}
public class Main {public static void main(String[] args) {// 容器启动完毕AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);UserDao userDao = context.getBean(UserDao.class);String str = userDao.getUser();System.out.println(str);}
}
可以看到当AnnotationConfigApplicationContext被new出来的时候,容器已经启动完毕,后续就可以直接从容器中获取Bean了。
构造函数主要执行了如下3个步骤,其中this和register方法主要是容器初始化的过程。refresh是刷新容器,即启动的过程,在这个里面做了很多操作,我们后面会用一个小节来分析
初始化的过程可以看到初始化beanFactory为DefaultListableBeanFactory。「这里可以看到AnnotationConfigApplicationContext虽然本身是一个beanFactory(实现了BeanFactory接口),但是依赖查找,依赖注入的过程是依赖内部的beanFactory来实现的(典型的代理模式)」
「另外需要注意的一点是,在容器初始化的过程中注册了6个Bean」
注册的过程估计你也猜到了,就是将对应的类,如ConfigurationClassPostProcessor解析为RootBeanDefinition,并注册到BeanDefinitionRegistry中
「这几个BeanPostProcessor在Spring Bean的生命周期中发挥了很大的作用,我们在Spring Bean生命周期这篇文章中来分析」。
「好了,我们来看最重要的过程,容器刷新的过程,入口方法为AbstractApplicationContext#refresh」
「容器刷新的过程可以细分为如下几个步骤」
AbstractApplicationContext#prepareRefresh
AbstractApplicationContext#obtainFreshBeanFactory
刷新Spring应用上下文底层BeanFactory(refreshBeanFactory)
返回Spring应用上下文底层BeanFactory(getBeanFactory)
AbstractApplicationContext#prepareBeanFactory
如果想对BeanFactory进行扩展,可以通过如下2种方式
AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors 方法就是用来处理BeanFactoryPostProcessor接口的,调用的次序比较复杂,总结如下
「注册BeanPostProcessor(ConfigurationClassPostProcessor.ImportAwareBeanPostProcessor)」
注册LoadTimeWeaverAwareProcessor对象
前面说过在容器初始化的过程中,往容器中注入了一个BeanFactoryPostProcessor接口的实现类即ConfigurationClassPostProcessor。
「这是一个非常重要的BeanFactoryPostProcessor,通过@Bean、@Component、@ComponentScan、@Import、@ImportResource注入Bean的方式都由这个类来处理,对这些注解的实现感兴趣的小伙伴可以看一下这个类的源码」
「回调BeanFactoryPostProcessor接口的相关方法就搞这么多排序规则,有必要吗?」
有必要,一方面是提高可扩展性,另外一方面是有些实现类的调用优先级必须要高一点,不然会有问题,我后面用例子演示
BeanFactory注册BeanPostProcessor阶段
「此时注册到容器中的BeanPostProcessor有如下6个(注册的时机我都在前文标注过了)」,这6个BeanPostProcessor在Spring Bean的生命周期中起着重要的作用
这个注册时机会影响后面调用的时机,所以搞优先级很有必要。
AbstractApplicationContext#initMessageSource 国际化相关的内容,不怎么用,不研究了
AbstractApplicationContext#initApplicationEventMulticaster
AbstractApplicationContext#onRefresh 留给子类扩展用的
AbstractApplicationContext#registerListeners
AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization
「说一个高频面试题,Spring容器在何时创建对象?」
AbstractApplicationContext#finishRefresh
「书接上文,如果我们要对Spring进行扩展,一般有如下方法」
BeanPostProcessor接口的使用我会在文章最后写一个Demo,先演示一下BeanFactoryPostProcessor接口的作用,对BeanFactory进行扩展
public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {@Overridepublic void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory factory) throws BeansException {for (String beanDefinitionName : factory.getBeanDefinitionNames()) {BeanDefinition beanDefinition = factory.getBeanDefinition(beanDefinitionName);beanDefinition.setScope("prototype");}}
}
我们都知道Spring容器中的Bean的作用域默认是singleton,我们扩展BeanFactoryPostProcessor接口并注入到容器中,让所有Bean的作用域变为prototype,此时每次从容器中获取的对象都是新对象
Animal animal1 = applicationContext.getBean("animal", Animal.class);
Animal animal2 = applicationContext.getBean("animal", Animal.class);
// false
System.out.println(animal1 == animal2);
「这个例子就充分体现了BeanFactoryPostProcessor方法需要排序调用的重要性了,按照之前的排序规则ConfigurationClassPostProcessor类的调用时机会早于MyBeanFactoryPostProcessor,此时Bean已经都注入到容器中了,所以能将所有Bean的作用域修改为prototype,如果先执行MyBeanFactoryPostProcessor后执行ConfigurationClassPostProcessor,那只会修改部分Bean的作用域为prototype。这样你用起来估计都会懵逼」
「BeanPostProcessor接口可以对Bean生命周期中的很多部分进行扩展,并且Spring容器中有很多内建的BeanPostProcessor对Spring Bean的功能进行支持。搞懂了Spring内置的BeanPostProcessor的功能,基本上就把Spring Bean的生命周期搞懂了」。其余的如事件,国际化,资源管理在此基础上就很容易理解了
「Spring Bean的生命周期可以主要分为如下4个部分」
「分享到这了,我就抛出一个问题,BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor接口哪个先执行?」
当然是BeanFactoryPostProcessor先执行,BeanPostProcessor后执行了,仔细看启动流程图
配置方式 | 实现类 |
---|---|
XML资源 | XmlBeanDefinitionReader |
Properties资源 | PropertiesBeanDefinitionReader |
XML资源 | XmlBeanDefinitionReader |
在开发过程中,我们会用Java文件来描述一个对象。在Spring中我们则用BeanDefinition来描述一个Bean,因为Bean在对象的基础上增加了很多属性,例如Bean是单例的还是原型的?Bean是否延迟加载,此时Java文件就不能描述一个Bean了,我们就用BeanDefinition来描述BeanDefinition
BeanDefinition的一些元信息如下
属性 | 说明 |
---|---|
beanClass | bean对应的Class类 |
lazyInit | 是否延迟初始化 |
autowireMode | 自动绑定模式,无,byName,byType等 |
initMethodName | 初始化回调方法 |
destroyMethodName | 销毁回调方法 |
配置被解析成BeanDefinition后,会被注册到BeanDefinitionRegistry
「BeanDefinitionRegistry基本实现就是DefaultListableBeanFactory」
DefaultListableBeanFactory中和BeanDefinition相关的属性如下
/** Map of bean definition objects, keyed by bean name. */
private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);/** List of bean definition names, in registration order. */
private volatile List<String> beanDefinitionNames = new ArrayList<>(256);
beanDefinitionMap用来保存beanName和BeanDefinition的映射关系 因为map不能保存bean放进来的顺序,所以增加了一个beanDefinitionNames来保存bean的顺序。
「InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation」返回不为空,说明bean已经在这个方法中创建好了,不需要再进行后续的处理了
「生效类」CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation:return null,所以正常情况下都会进行后续的流程
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation
「SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#determineCandidateConstructors」选择合适的构造器,如果返回的不为空,则用返回的构造函数实例化Bean,如果返回为null,则用无参数构造函数实例化Bean
「生效类」AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#determineCandidateConstructors:用来支持@Lookup注解,并且推断出要创建这个Bean需要的构造函数
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#determineConstructorsFromBeanPostProcessors
「MergedBeanDefinitionPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition」
「生效类」AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition:解析@Autowired,@Value,@Inject,并将相关的信息保存下来,后续对Bean属性进行赋值的时候要用
CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition:解析@WebServiceRef,@EJB,@Resource,@PostConstruct,@PreDestroy,并将相关信息保存下来,后续对Bean属性赋值(@WebServiceRef,@EJB,@Resource),生命周期(@PostConstruct,@PreDestroy)支持要用
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors
「SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#getEarlyBeanReference」发生循环依赖的对象会从ObjectFactory获取提前曝光的对象,而这个提前曝光的对象,会经过 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#getEarlyBeanReference增强,然后返回。如果你对循环依赖的三级缓存不清楚的话,建议看《面试官:Spring如何解决循环依赖?》
「生效类」InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter#getEarlyBeanReference(ConfigurationClassPostProcessor$ImportAwareBeanPostProcessor父类):直接return bean InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter#getEarlyBeanReference
(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor父类):直接return bean
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#getEarlyBeanReference
「InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation」对象已经被实例化,该实例的属性还未被设置,都是null。该方法返回false,会忽略属性值的设置。返回true,会按正常流程设置属性值
「生效类」CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation:return true
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean
「InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessProperties」「InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessPropertyValues」
对属性值进行修改,postProcessProperties用来替代postProcessPropertyValues
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessProperties:查找被@Autowired和@Value标注的方法或属性,并且注入需要的值 CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessProperties:查找被@WebServiceRef,@EJB,@Resource标注的属性,并且注入需要的值
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean
依次回掉如下接口,注入相应的对象
BeanNameAware BeanClassLoaderAware BeanFactoryAware EnvironmentAware EmbeddedValueResolverAware ResourceLoaderAware ApplicationEventPublisherAware MessageSourceAware ApplicationContextAware
「源码位置1」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeAwareMethods
「只会回掉BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware这3个接口的实现类」
「源码位置2」org.springframework.context.support.ApplicationContextAwareProcessor#invokeAwareInterfaces
「只会回掉EnvironmentAware接口及其后面的接口」
为啥Aware接口的回调要放在2个不同的地方?
在回答这个问题之前我抛出一个高频面试题
「ApplicationContext和BeanFactory有哪些区别?」
BeanFactory是一个最基础的IOC容器,提供了依赖查找,依赖注入等基础的功能
ApplicationContext继承了BeanFactory,在BeanFactory的基础上增加了企业级的功能,如AOP,资源管理(Resources)事件(Event),国际化(i18n),Environment抽象等
因此当我们启动的容器是BeanFactory时,只能注入BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware接口的实现,其他接口的实现它并没有,怎么给你?
当我们启动的容器是ApplicationContext时,对这些接口进行了实现,此时才能注入进来
「根据启动容器类型的不同,回调不同的Aware接口是如何实现的?」
当进行依赖查找的时候(调用getBean方法),会回掉BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware接口
当容器是ApplicationContext时,会在启动的时候增加一个BeanPostProcessor,即ApplicationContextAwareProcessor,当调用ApplicationContextAwareProcessor#postProcessBeforeInitialization方法的时候,会回掉其余Aware接口的实现
「BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization」在Bean初始化之前需要调用的方法
「生效类」
ApplicationContextAwareProcessor#postProcessBeforeInitialization:用来回调ApplicationContext相关的一些接口
ConfigurationClassPostProcessor.ImportAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization:用来支持ImportAware接口
CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation:执行@PostConstruct标注的方法
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation:return null
ApplicationListenerDetector#postProcessBeforeInitialization:直接return bean,没有做任何操作
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization
依次调用如下方法:
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeInitMethods
「BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization」
「生效类」AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation:return null CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation:在父类InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor中有实现,return bean 在Bean初始化之后需要调用的对象
「源码位置」org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyBeanPostProcessorsAfterInitialization
「DestructionAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeDestruction」
实现DestructionAwareBeanPostProcessor接口的postProcessBeforeDestruction方法,添加自定义的逻辑,例如修改对象属性等
「生效类」InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeDestruction(CommonAnnotationBeanPostProcessor的父类):被@PreDestory标注方法标注的方法
依次调用如下方法:
可以看到在整个Bean的生命周期中,各种BeanPostProcessor起了非常重要的作用,搞懂了这些BeanPostProcessor的实现,基本上就搞懂了Spring Bean的生命周期
不仅如此,BeanPostProcessor不仅在IOC上发挥了重要作用,在AOP上也发挥了重要的作用
最后总结一波流程图
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