上文中我们学习了bean加载的整个过程,我们知道从spring容器中获取单例bean时会先从缓存尝试获取,如果缓存中不存在已经加载的单例bean就需要从头开始bean的创建,而bean的创建过程是非常复杂的,本文就开始研究bean加载这部分的源码。
1. bean创建流程分析
在Spring中bean加载的逻辑是在getSingleton的重载方法中实现的:
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory> singletonFactory) { Assert.notNull(beanName, "'beanName' must not be null"); // 全局变量需要同步 synchronized (this.singletonObjects) { // 首先检查对应的bean是否已经加载过,因为singleton模式就是复用已创建的bean,所以这一步是必须的 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); // 如果为空才可以进行singleton的bean的初始化 if (singletonObject == null) { if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) { throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName, "Singleton bean creation not allowed while the singletons of this factory are in destruction " + "(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)"); } if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Creating shared instance of singleton bean '" + beanName + "'"); } beforeSingletonCreation(beanName); boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null); if (recordSuppressedExceptions) { this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet(); } try { // 初始化bean singletonObject = singletonFactory.getObject(); } catch (BeanCreationException ex) { if (recordSuppressedExceptions) { for (Exception suppressedException : this.suppressedExceptions) { ex.addRelatedCause(suppressedException); } } throw ex; } finally { if (recordSuppressedExceptions) { this.suppressedExceptions = null; } afterSingletonCreation(beanName); } // 加入缓存 addSingleton(beanName, singletonObject); } return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null); } }
这里创建bean使用了回调方法(其实是匿名内部类),真正获取单例bean的方法其实现逻辑是在ObjectFactory类型的实例singletonFactory的getObject()方法中实现的。Spring在创建单例前后还有一些准备及处理操作,包括如下内容:
- 检查缓存是否已经加载过;
- 若没有加载,则记录beanName为正在加载状态;
- 加载单例前记录加载状态;
- 通过调用参数传入的ObjectFactory的个体Object方法实例化bean;
- 加载单例后的处理方法调用;
- 将结果记录至缓存并删除加载bean过程中所记录的各种辅助状态;
- 返回处理结果;
概括起来主要有下面几方面:
1.1 加载单例前后处理加载状态
在beforeSingletonCreation()方法中有一个很重要的操作:记录加载状态,也就是通过this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)将当前正要创建的bean记录在缓存中,这样便可以对循环依赖进行检测。
protected void beforeSingletonCreation(String beanName) { if (!this.inCreationCheckExclusions.containsKey(beanName) && this.singletonsCurrentlyInCreation.put(beanName, Boolean.TRUE) != null) { throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName); } }
同记录加载状态相似,当bean加载结束后需要移除缓存中记录的该bean的加载状态记录:
protected void afterSingletonCreation(String beanName) { if (!this.inCreationCheckExclusions.containsKey(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName)) { throw new IllegalStateException("Singleton '" + beanName + "' isn't currently in creation"); } }
1.2 记录加载结果
将结果记录至缓存并删除加载bean过程中所记录的各种辅助状态:
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) { synchronized (this.singletonObjects) { this.singletonObjects.put(beanName, (singletonObject != null ? singletonObject : NULL_OBJECT)); this.singletonFactories.remove(beanName); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } }
1.3 返回处理结果
虽然前面已经分析了加载bean的逻辑架构,但现在并没有开始对bean加载功能的探索,前面提到过,bean加载逻辑其实是在匿名内部类ObjectFactory的getObject()方法中定义的:
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory
ObjectFactory的核心部分其实只是调用了createBean()方法,也就是创建的bean的逻辑都在这里面,所以我们还需继续寻找真理。
2. 准备创建bean
跟踪了这么多Spring代码,也发现了一些规律:一个真正干活的函数其实是以do开头的,比如doGetObjectFromFactoryBean(),而容易给我们带来错觉的函数,比如getObjectFromFactoryBean(),其实只是从全局角度做了一些统筹工作。这个规则对于createBean()也不例外,我们就来看一下其中做了哪些准备工作:
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException { if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'"); } // 根据设置的class属性或者根据className来解析Class resolveBeanClass(mbd, beanName); // 验证及准备覆盖的方法 try { mbd.prepareMethodOverrides(); } catch (BeanDefinitionValidationException ex) { throw new BeanDefinitionStoreException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Validation of method overrides failed", ex); } try { // 给BeanPostProcessors一个机会返回代理的机会来替代真正的实例 Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbd); if (bean != null) { return bean; } } catch (Throwable ex) { throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex); } Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbd, args); if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'"); } return beanInstance; }
总结一下具体步骤:
- 根据设置的class属性或者根据className来解析Class;
- 对override属性进行标记及验证;
- 应用初始化前的后处理器,解析指定bean是否存在初始化前的短路操作;
- 创建bean;
在Spring的配置里面是没有诸如override-method之类的配置,那为什么还需要有override属性进行标记及验证这一步呢?这是因为在Spring配置中存在lookup-method和replace-method的,而这两个配置的加载其实就是将配置统一存放在BeadDefinition中的methodOverrides属性里,而这步操作就是针对这两个配置的。
来看一下这几个主要的步骤:
2.1 处理override属性
这部分的逻辑是在AbstractBeanDefinition类的prepareMethodOverrides方法中:
public void prepareMethodOverrides() throws BeanDefinitionValidationException { // Check that lookup methods exists. MethodOverrides methodOverrides = getMethodOverrides(); if (!methodOverrides.isEmpty()) { for (MethodOverride mo : methodOverrides.getOverrides()) { prepareMethodOverride(mo); } } } protected void prepareMethodOverride(MethodOverride mo) throws BeanDefinitionValidationException { // 获取对应类中对应方法名的个数 int count = ClassUtils.getMethodCountForName(getBeanClass(), mo.getMethodName()); if (count == 0) { throw new BeanDefinitionValidationException( "Invalid method override: no method with name '" + mo.getMethodName() + "' on class [" + getBeanClassName() + "]"); } else if (count == 1) { // 标记MethodOverride暂未被覆盖,避免参数类型检查的开销 mo.setOverloaded(false); } }
在Spring配置中存在lookup-method和replace-method两个配置功能,而这两个配置的加载其实就是将配置统一存放在BeanDefinition中的methodOverrides属性里,这两个功能实现原理其实是在bean实例化的时候如果检测到存在methodOverrides属性,会动态地为当前bean生成代理并使用对应的拦截器为bean做增强处理,这部分在创建bean部分会做详细解析。
但是这里要提到的是,对于方法的匹配来讲,如果一个类中存在若干个重载方法,那么,在函数调用及增强的时候还需要根据参数类型进行匹配,来最终确认当前调用的到底是哪个函数。但是,Spring将一部分匹配工作在这里完成了,如果当前类中的方法只有一个,那么就设置该方法没有被重载,这样在后续调用的时候便可以直接使用找到的方法,而不需要进行方法的参数匹配验证了,而且还可以提前对方法存在性进行验证,正可谓一石二鸟,这部分需要结合后面的逻辑来理解,现在不理解可以先忽略。
2.2 实例化的前置处理
在真正调用doCreate方法创建bean实例前使用了方法resolveBeforeInstantiation()对BeanDefinition中的属性做一些前置处理。这里无论其中是否有相应的逻辑实现,我们都可以理解,因为真正逻辑实现前后留有处理函数也是可扩展的一种体现。
protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) { Object bean = null; if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) { // Make sure bean class is actually resolved at this point. if (mbd.hasBeanClass() && !mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) { bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(mbd.getBeanClass(), beanName); if (bean != null) { bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName); } } mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null); } return bean; }
这里最重要的无疑是两个方法applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation以及applyBeanPostProcessorsAfterInitialization,其实现非常简单,无非是对后处理器中所有InstantiationAwareBeanPostProcessor类型的后处理器进行postProcessBeforeInstantiation方法和BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization方法的调用。
实例化前的后处理器应用
bean的实例化前调用,也就是将AbstractBeanDefinition转换为BeanWrapper前的处理,这相当于给子类一个修改BeanDefinition的机会,也就是说当程序经过这个方法之后,bean可能已经不是我们认为的bean了,有可能是一个经过处理的代理bean,可能是通过cglib生成也可能是通过其他技术生成的,这个在后面涉及到AOP时会讲到,现在我们只需要知道,在bean的实例化前会调用后处理器的方法进行处理:
protected Object applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(Class> beanClass, String beanName) throws BeansException { for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) { if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) { InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp; Object result = ibp.postProcessBeforeInstantiation(beanClass, beanName); if (result != null) { return result; } } } return null; }
实例化后的后处理器应用
Spring中的规则是在bean初始化后尽可能保证将注册的后处理器的postProcessAfterInitialization方法应用到该bean中,因为如果返回的bean不为空,那么便不会再次经历普通bean的创建过程,所以只能在这里应用后处理器的postProcessAfterInitialization方法。
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName) throws BeansException { Object result = existingBean; for (BeanPostProcessor beanProcessor : getBeanPostProcessors()) { result = beanProcessor.postProcessAfterInitialization(result, beanName); if (result == null) { return result; } } return result; }
这里还有一点很重要,在该函数中还有一个短路判断,这个很关键:
if(bean != null) { return bean; }
当经过前置处理后返回的结果如果不为空,那么会直接略过后续的Bean创建而直接返回,这个地方很容易被忽视,但是却起着至关重要的作用,我们熟知的AOP功能就是基于这里的判断的,后面关于AOP的文章中也会涉及到。
3. bean创建
当经历过resolveBeforeInstantiation()方法后,如果创建了代理或者重写了InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation()方法并在方法postProcessBeforeInstantiation()中改变了bean,则直接返回就可以了,否则就需要进行常规bean的创建,这是在doCreateBean中完成的:
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) { // Instantiate the bean. BeanWrapper instanceWrapper = null; if (mbd.isSingleton()) { instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName); } if (instanceWrapper == null) { // 根据指定bean使用对应的策略创建新的实例,如:工厂方法、构造函数自动注入、简单初始化 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args); } final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null); Class> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null); // Allow post-processors to modify the merged bean definition. synchronized (mbd.postProcessingLock) { if (!mbd.postProcessed) { // 应用MergedBeanDefinitionPostProcessor applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName); mbd.postProcessed = true; } } // 是否需要提早曝光:单例&允许循环依赖&当前bean正在创建中,检测循环依赖 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"); } // 为避免后期循环依赖,可以在bean初始化完成前将创建实例的ObjectFactory加入工厂 addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory
我们这里只简单看看整个函数的概要思路,各个部分详细逻辑留待后文分析:
1. 如果是单例则需要首先清除缓存。
2. 创建bean实例,即将BeanDefinition转换为BeanWrapper。
转换是一个复杂的过程,但是我们还是可以尝试概括大致的功能,如下所示。
- 如果存在工厂方法则使用工厂方法进行初始化;
- 一个类有多个构造函数,每个构造函数都有不同的参数,所以需要根据参数锁定构造函数并进行初始化;
- 如果及存在工厂方法也不存在带有参数的构造函数,则使用默认的构造函数进行bean的实例化;
3. MergedBeanDefinitionPostProcessor的应用。
bean合并后的处理,Autowired注解正是通过此方法实现诸如类型的解析。
4. 依赖处理
在Spring会有循环依赖的情况,例如,当A中含有B的属性,而B中又含有A的属性时就会构成一个循环依赖,此时如果A和B都是单例,那么在Spring中的处理方式就是当创建B的时候,涉及自动注入A的步骤时,并不是直接去再次创建A,而是通过放入缓存中的ObjectFactory来创建实例,这样就解决了循环依赖问题。
5. 属性填充。将所有的属性填充至bean的实例中。
6. 循环依赖检查。
Spring中只在单例下才会解决循环依赖,而对于prototype的bean,Spring没有好的解决办法,唯一要做的就是抛出异常。在这个步骤里面会检测已经加载的bean是否已经出现了依赖循环,并判断是否需要抛出异常。
7. 注册DisposableBean
如果配置了destroy-method,这里需要注册以便于在销毁时候调用。
8. 完成创建并返回。
4. 总结
本文先从全局角度分析了bean创建的整个流程,然后着重分析了Spring在bean创建之前所做的一些准备工作,包括override属性处理、实例化前后对后处理器的应用,这些都只是一些全局性的统筹工作,之后又看了一下bean创建的实际过程,后面就要开始详细分析bean的创建过程了,这个才是真正爬坡的开始。