精通Spring 源码 (三) | Bean 的诞生及生命周期

一、前言

上一篇我们结束了 Bean 的注册与扫描,本篇我们将走进 Bean 的实例化和初始化。

二、源码分析

我们首先开一张思维导图,Bean 的实例化和初始化主要在 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); 这个方法里面完成。

精通Spring 源码 (三) | Bean 的诞生及生命周期_第1张图片

我们可以随着思维导图一步一步跟进,调用 getBean,doGetBean,在 doGetBean 里面会两次调用 getSingleton,我们可以先看第一次调用。

这里会先判断一级缓存 singletonObject 是否为空,第一次调用一般都为空,然后判断 isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) 是否正在创建,主要是判断 singletonsCurrentlyInCreation 这个集合里面有没有Bean 的名字,我们可以发现前面并没有往这个集合里面添加,所以不会执行,直接 return 了。

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
   Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
   //判断是否正在创建
   if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
      synchronized (this.singletonObjects) {
         singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
         //
         if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
            if (singletonFactory != null) {
               //
               singletonObject = singletonFactory.getObject();
               this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
               this.singletonFactories.remove(beanName);
            }
         }
      }
   }
   return singletonObject;
}

如果第一个 getSingleton 可以拿到值,不为空,就不会执行第二个getSingleton。

Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
         logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
               "' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
      }
      else {
         logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
      }
   }
   //不等于空直接返回
   bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}

第二次调用 getSingleton,这里将会去创造我们的 Bean,这里将会 9 次执行 5 个后置处理器。

//第 二 次调用 getSingleton,和第一个不是同一个getSingleton
// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) {
   sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
      try {
         //
         return createBean(beanName, mbd, args);
      }
      catch (BeansException ex) {
         // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
         // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
         // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
         destroySingleton(beanName);
         throw ex;
      }
   });
   bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}

1、第一次调用后置处理器 InstantiationAwareBeanPostProcessors 的 postProcessBeforeInstantiation 方法,这个方法在目标对象被实例化之前调用,返回类型的 Object。这个时候对象还未被实例化,这个方法的返回值可以替代原来的对象,如果这个方法返回了一个值,那 Spring 接下来就只会执行 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法,并直接返回 Bean,下面的代码将不会执行,否则将继续按照流程继续走下去。

try {
   //第一次调用后置处理器
   //bean实例化前后置处理器,如果后置处理返回的bean不为空,则直接返回
   // Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
   Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
   //如果bean不为空直接返回
   if (bean != null) {
      return bean;
   }
}
@Nullable
protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
   Object bean = null;
   //beforeInstantiationResolved有没有设置
   if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) {
      // Make sure bean class is actually resolved at this point.
      //判断是否设置过InstantiationAwareBeanPostProcessors
      if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
         Class targetType = determineTargetType(beanName, mbd);
         if (targetType != null) {
            //applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation
            bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);
            if (bean != null) {
               bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
            }
         }
      }
      mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null);
   }
   return bean;
}

2、如果上面一步返回的对象为空 ,将会执行下面的方法。

第二次调用后置处理器 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 的 determineCandidateConstructors 方法,检测 Bean 的构造方法,并推断构造方法,以哪个构造方法实例化。

//创建bean
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
      throws BeanCreationException {
   // Instantiate the bean.
   //Wrapper 包装,bean的包装
   BeanWrapper instanceWrapper = null;
   if (mbd.isSingleton()) {
      instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
   }
   if (instanceWrapper == null) {
      //第二次调用后置处理器
      //实例化bean,把对象创建出来
      instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
   }
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
		// Make sure bean class is actually resolved at this point.
		Class beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

		//检测一个类的创建权限,spring默认情况下对非public的类是允许访问的
		if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
			throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
					"Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
		}
		Supplier instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
		if (instanceSupplier != null) {
			return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
		}
		//如果工厂方法不为空,则通工厂方法构建bean对象
		//1、通过FactoryMethod创建对象
		if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
			return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
		}
		//多次构建一个bean时可以使用Shortcut(快捷方式)
		// Shortcut when re-creating the same bean...
		boolean resolved = false;
		boolean autowireNecessary = false;
		if (args == null) {
			synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
				if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
					resolved = true;
					//如果已经解析了构造方法的参数,则必须要通过一个带参构造方法来实例
					autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
				}
			}
		}
		if (resolved) {
			if (autowireNecessary) {
				//2、通过构造方法自动装配的方式构造Bean
				return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
			} else {
				//3、通过默认的无参构造方法进行
				return instantiateBean(beanName, mbd);
			}
		}

		//第二次执行后置处理器
		//由后置处理器决定返回哪些构造方法
		//自动装配的模型!=自动装配技术
		//5 种模型,默认为 NO,直接忽略???
		//AUTOWIRE_NO,AUTOWIRE_BY_NAME,AUTOWIRE_BY_TYPE,AUTOWIRE_CONSTRUCTOR,AUTOWIRE_AUTODETECT
		//模型是NO,采用的是ByTe自动装配的技术
		// Candidate constructors for autowiring?
		Constructor[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
		if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
				mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
			return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
		}
		// No special handling: simply use no-arg constructor.
		//返回空就会使用无参的构造方法
		return instantiateBean(beanName, mbd);
	}
@Nullable
protected Constructor[] determineConstructorsFromBeanPostProcessors(@Nullable Class beanClass, String beanName)
      throws BeansException {

   //
   if (beanClass != null && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            //通过哪些构造方法实例化对象
            Constructor[] ctors = ibp.determineCandidateConstructors(beanClass, beanName);
            if (ctors != null) {
               return ctors;
            }
         }
      }
   }
   return null;
}

3、第三次调用后置处理器 MergedBeanDefinitionPostProcessor 的 postProcessMergedBeanDefinition 方法,找出并缓存对象的注解信息。

// Allow post-processors to modify the merged bean definition.
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
   if (!mbd.postProcessed) {
      try {
         //第三次调用后置处理器
         //执行后置处理器
         applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
      } catch (Throwable ex) {
         throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
               "Post-processing of merged bean definition failed", ex);
      }
      mbd.postProcessed = true;
   }
}
protected void applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(RootBeanDefinition mbd, Class beanType, String beanName) {
   for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
      if (bp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
         MergedBeanDefinitionPostProcessor bdp = (MergedBeanDefinitionPostProcessor) bp;
         bdp.postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
      }
   }
}

4、第四次调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 的 getEarlyBeanReference 方法,提前暴露对象。

boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
      isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
            "' to allow for resolving potential circular references");
   }
   //第四次调用后置处理器
   //getEarlyBeanReference获取提前暴露的对象
   //四个集合Map
   addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
   Object exposedObject = bean;
   if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
         }
      }
   }
   return exposedObject;
}
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
   Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
   synchronized (this.singletonObjects) {
      //
      if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
         this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
         //
         this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
         //所有被创建的对象
         this.registeredSingletons.add(beanName);
      }
   }
}

这里会判断一级缓存 singletonObjects 有没有对象,如果没有,就会放到三级缓存 singletonFactories 中去,这个三级缓存也是 Spring 解决循环依赖的核心。

//第五,六次调用后置处理器
//赋值属性,完成自动装配
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

5、第五次调用后置处理器 InstantiationAwareBeanPostProcessor 的 postProcessAfterInstantiation 方法,这个方法在对象实例化之后调用,这个时候对象已经被实例化,但是该对象的属性还没有被设置,如果该方法返回 false额,将会忽视属性值的设置,如果返回true,将会按照正常流程设置属性

//需不需要spring来设置属性
boolean continueWithPropertyPopulation = true;

if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
   for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
      if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
         //第五次执行后置处理器
         InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
         //InstantiationAwareBeanPostProcessor 实现这个接口,返回bean,spring会认为不需要设置属性
         if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
            continueWithPropertyPopulation = false;
            break;
         }
      }
   }
}

6、第六次调用后置处理器 InstantiationAwareBeanPostProcessor 的 postProcessPropertyValues 方法,对属性进行填充,完成自动注入,我们还可以修改原本该设置进去的属性,如果 postProcessAfterInstantiation 返回 false,该方法不会调用。

if (hasInstAwareBpps) {
   for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
      if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
         //第六次执行后置处理器
         InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
         //自动装配,完成注入
         pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
         if (pvs == null) {
            return;
         }
      }
   }
}
//第七第八次,初始化
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
   if (System.getSecurityManager() != null) {
      AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction) () -> {
         invokeAwareMethods(beanName, bean);
         return null;
      }, getAccessControlContext());
   } else {

      invokeAwareMethods(beanName, bean);
   }
   Object wrappedBean = bean;
   if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
      //BeanPostProcessors Before
      //第七次执行后置处理器 执行before
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
   }
   try {
      //执行bean生命周期回调init方法
      invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
   } catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(
            (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
            beanName, "Invocation of init method failed", ex);
   }
   if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
      //第八次执行后置处理器,执行后置处理器after方法
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
   }
   return wrappedBean;
}
 
  

7、第七次调用后置处理器 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法

@Override
public Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
      throws BeansException {

   Object result = existingBean;
   for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
      Object current = processor.postProcessBeforeInitialization(result, beanName);
      if (current == null) {
         return result;
      }
      result = current;
   }
   return result;
}

8、第八次调用后置处理器 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法,

@Override
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
      throws BeansException {

   Object result = existingBean;
   //第八次调用后置处理器
   for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
      Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
      if (current == null) {
         return result;
      }
      result = current;
   }
   return result;
}

BeanPostProcessor 是 Spring 的一个扩展点,通过实现 BeanPostProcessor ,我们可以实现以下功能:

1、程序员可以插手 Bean 的实例化过程,从而减少 Bean 工厂的负担。
2、实在例化之后执行,也就是从 beanDefinition 里 new 出来一个Object 后,beanPostProcessor 插手之后,才会放到容器里面。
3、定义一个类实现了BeanPostProcessor,默认是会对整个Spring容器中所有的bean进行处理。
4、这个接口可以有多个类实现,形成一个列表,依次执行。

最后再加上一张总的思维导图

三、结语

最后,我们再来总结一下

首先,在完成一个 Bean 的扫描与注册之后,我们就会开始一个 Bean 的实例化和初始化,实例化和初始化是两个不同的概念,实例化是简单的把一个 Bean 给 new 出来,还没有设置初始值,初始化是完完全全把一个可用的 Bean 给创造了出来。实例化和初始化的流程如下:

首先我们调用 getBean,doGetBean 之后,会调用两个 getSingleton 方法,然后再第二个 getSingleton 里面,我们将 8 次调用 5 个后置处理器,完成 Bean 的实例化和初始化。

1、调用 InstantiationAwareBeanPostProcessors 的 postProcessBeforeInstantiation 方法,这个后置处理器继承了 BeanPostProcessor ,它内部提供了 3 个方法,加上 BeanPostProcessor 的 2 个方法,一共有 5 个方法。postProcessBeforeInstantiation 这个方法在目标对象实例化之前调用,该方法可以返回任何值,这个时候目标对象还没有实例化,所以这个返回值可以替代本应该返回的对象,如果这时候该方法返回了一个值,接下来只会调用 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法,其他步骤不再执行,否则,将会按照正常流程走。

2、调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 的 determineCandidateConstructors 方法,该方法主要是推断构造方法,继而实例化 Bean,如果没有推断出来,将会使用默认构造方法完成 Bean 的实例化。

3、调用 MergedBeanDefinitionPostProcessor 的 postProcessMergedBeanDefinition 方法,缓存 Bean 的注解信息,但此时还没有进行注入,注入是另外一个后置处理所做的事情。

4、调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 的 getEarlyBeanReference 方法,提前暴露 Bean,主要用来解决循环引用的问题。

5、调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor 的 postProcessAfterInstantiation 方法,在目标方法实例化之后调用,这时候对象已经被实例化,但属性还没有被设置,如果该方法返回 false,将会忽视属性的设置,如果返回 true,将会按照正常流程走。

6、调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor 的 postProcessPropertyValues 方法,对属性进行赋值和修改,如果 postProcessAfterInstantiation 返回的值为 false,该方法将不会执行。

7,8、调用 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法和 postProcessAfterInitialization 方法,在这两个方法之间还会执行声明周期的回调。

为了更加直观的展现源码的调用过程,我绘制了一张思维导图!
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Spring Bean 的诞生及其生命周期思维导图

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