spring-IOC容器源码分析（一）bean初始化流程

在传统的开发步骤中，如果一个类依赖于另一个类的实例才能完成任务的话，都需要开发者手动new一个实例。之后手动设置到任务类中。但spring的出现，为我们提供了一种称为“依赖注入”（Dependency Inject）的机制。bean的实例化在spring container内部完成，开发者只需要从xml或java code来配置bean达到定制实例化bean。而且，可以让我们通过注解的方式，为我们自动注入需要的依赖。
这样，开发者只需要遵循面向接口来开发应用，把实例化具体类和注入依赖的步骤抽离出业务代码，达到解耦的要求。如果哪天需要使用其他的接口实现依赖，只需要将新的实现配置进spring container。其他业务代码无需更改。这篇文章将围绕着spring是如何实现bean的实例化、如何实现依赖注入来展开，剖析其内部运行机制

测试用例

// 定义一个简单的bean
public class Car {
    public String color;
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}

// 定义一个配置类，向Spring bean container注册bean
@Configuration
public class Config {
    @Bean
    public Car car() {
        Car car = new Car();
        car.setColor("red");
        return car;
    }
}

// 编写一个测试类来初始化spring bean container，再从其中获取我们在Config类中定义的bean的实例
public class ContextTest {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        Car car = context.getBean(Car.class);
        System.out.println(car.getColor());
    }
}
复制代码

运行这个用例，spring bean container将在其内部对我们注入的bean进行实例化、初始化两个步骤。由于这里没有定义bean的作用域，因此我们注册的这个bean（即Car）将以单例的形式存在于container中。每一次调用context.getBean(Car.class)返回的都是同一个Car的实例。

源码分析

说明：以下的流程分析，只围绕spring容器实例化singleton bean（即单例）的主流程进行

主流程

对于spring这样一个比较复杂的框架，其中包含了各种繁杂的业务逻辑。如果一开始就直接深究到每一个细节，我们无法对spring container有一个比较全局的观感，因此在这里先把整个主流程画出来，建立一个全局的蓝图。

解析注册BeanDefinition

注册和解析BeanDefinition，发生在AnnotationConfigApplicationContext#register流程中，其方法内部使用了AnnotatedBeanDefinitionReader#register来实现BeanDefinition的解析和注册；而且在实例化AnnotatedBeanDefinitionReader后，立即向container注册了多个BeanPostProcessor的BeanDefinition（应用于bean的实例化过程）

准备BeanFactory

在AnnotationConfigApplicationContext内部，组合了DefaultListableBeanFactory。在prepareBeanFactory(beanFactory)方法的调用过程中，向beanfactory注入了环境变量、环境属性等。而且注入了多个BeanPostProcessor。

调用BeanFactoryPostProcessor

到了这一步，此时的container已经注册了一系列的BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor和应用层相关的bean的BeanDefinition（如当前测试用例的Car）。由于此时所有的bean（包括BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor已经应用层的bean）都是以BeanDefinition存在于container中，并未实例化。这就提供了一个机会，添加特定的BeanFactoryPostProcessor，让spring在实例化bean之前，可以定制修改BeanDefinition中的一些数据（如常用的PropertyPlaceholderConfigurer,从外部properties文件读取配置，定义bean的属性）;
默认情况下，只调用了ConfigurationClassPostProcessor，作用：

解析配置类，将其定义的bean注入到beanfactory
利用ConfigurationClassEnhancer增强了配置类的功能
注册BeanPostProcessor：ImportAwareBeanPostProcessor

注册BeanPostProcessor

继续上一步流程，处理完BeanDefinition之后，对前面流程中注册到beanfactory中的BeanPostProcessor进行实例化，并添加到beanfactory中的BeanPostProcessor处理队列中。经过这一步之后，beanfactory中的BeanPostProcessor队列存在以下BeanPostProcessor：

ApplicationContextAwareProcessor
ConfigurationClassPostProcessor$ImportAwareBeanPostProcessor
PostProcessorRegistrationDelegate$BeanPostProcessorChecker
CommonAnnotationBeanPostProcessor
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
RequiredAnnotationBeanPostProcessor
ApplicationListenerDetector

真正实例化和初始化bean的流程

这个步骤是通过调用DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons()方法完成的。实现了预加载所有已注册的bean，这也是ApplicationContext与BeanFactory实现类的区别，在BeanFactory实现类中，只有对一个bean调用getBean(beanname)方法之后才会进行bean的加载。而ApplicationContext则是直接触发其内部的BeanFactory加载所有定义好的bean。
在加载bean的过程中，涉及到三个步骤：

实例化
填充属性
初始化

实例化并初始化bean流程

主流程

实例化

通过调用AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance来实例化bean（在这之前，spring提供了一个机会可以通过BeanPostProcessor来创建bean，而不是常规的bean实例化，跟AOP相关）。
实例化后，调用了MergedBeanDefinitionPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition,涉及到的实现类有：

CommonAnnotationBeanPostProcessor，解析类准备@Resource注入需要的InjectionMetadata
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，解析类准备@Autowired注入需要的InjectionMetadata
RequiredAnnotationBeanPostProcessor，空实现
ApplicationListenerDetector，标记了该bean是否为单例

填充bean属性

实例化bean之后，就需要为bean填充bean的属性值了。这一步主要是通过调用：InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation：可以直接对bean填充属性，之后直接返回。忽略后续的所有填充行为。默认没有进行这一步流程，而是不做任何处理，进入下一个流程

ImportAwareBeanPostProcessor
CommonAnnotationBeanPostProcessor
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
RequiredAnnotationBeanPostProcessor InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessPropertyValues：各种自动注入的解析，如@Resource、@Autowired等
ImportAwareBeanPostProcessor
CommonAnnotationBeanPostProcessor
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
RequiredAnnotationBeanPostProcessor 最后通过applyPropertyValues()进行bean的赋值

初始化

进行到这一步时，bean已经从BeanDefinition实例化为了bean的实例，并且填充了属性。是时候进行一下从外部而来的初始化逻辑了（非BeanDefinition相关的）。主要是:

Aware接口的注入
BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization处理
InitializingBean#afterPropertiesSet实现类的初始化方法
BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization处理
注册DisposableBean#destroy，在关闭容器时销毁bean的回调操作

总结

以上我们梳理了spring container加载bean的主体流程，spring为我们提供了几大扩展点：

BeanFactoryPostProcessor
BeanPostProcessor
Aware接口实现
InitializingBean#afterPropertiesSet
DisposableBean#destroy 为我们提供了改造bean的契机，方便在实际开发过程中定制化bean的加载。常见的有：
PropertyPlaceholderConfigurer作为BeanFactoryPostProcessor的间接实现类，在bean的加载过程中，读取外部properties文件，对已注册的BeanDefinition进行修改，达到了从外部文件配置bean的目的；
在数据库连接池的bean定义上，我们都会用@PreDestroy指定一个销毁的回调来释放数据库连接资源