Spring IOC 容器源码分析(2)

转自:https://javadoop.com/post/spring-ioc

初始化所有的 singleton beans

我们的重点当然是 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); 这个巨头了,这里会负责初始化所有的 singleton beans。

注意,后面的描述中,我都会使用初始化或预初始化来代表这个阶段。主要是 Spring 需要在这个阶段完成所有的 singleton beans 的实例化。

我们来总结一下,到目前为止,应该说 BeanFactory 已经创建完成,并且所有的实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的 Bean 都已经初始化并且其中的 postProcessBeanFactory(factory) 方法已经得到执行了。所有实现了 BeanPostProcessor 接口的 Bean 也都完成了初始化。

剩下的就是初始化其他还没被初始化的 singleton beans 了,我们知道它们是单例的,如果没有设置懒加载,那么 Spring 会在接下来初始化所有的 singleton beans。

// AbstractApplicationContext.java 834

// 初始化剩余的 singleton beans
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
 
   // 首先,初始化名字为 conversionService 的 Bean。本着送佛送到西的精神,
   // 我在附录中简单介绍了一下 ConversionService,因为这实在太实用了
   // 什么,看代码这里没有初始化 Bean 啊!
   // 注意了,初始化的动作包装在 beanFactory.getBean(...) 中,这里先不说细节,先往下看吧
   if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
         beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
      beanFactory.setConversionService(
            beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
   }
 
   // Register a default embedded(嵌入式) value resolver if no bean post-processor
   // (such as a PropertyPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
   // at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
   if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
      beanFactory.addEmbeddedValueResolver(new StringValueResolver() {
         @Override
         public String resolveStringValue(String strVal) {
            return getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal);
         }
      });
   }
 
   // 先初始化 LoadTimeWeaverAware 类型的 Bean
   // 一般用于织入第三方模块,在 class 文件载入 JVM 的时候动态织入,这里不展开说
   String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
   for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
      getBean(weaverAwareName);
   }
 
   // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
   beanFactory.setTempClassLoader(null);
 
   // 没什么别的目的,因为到这一步的时候,Spring 已经开始预初始化 singleton beans 了,
   // 肯定不希望这个时候还出现 bean 定义加载、解析、注册。
   beanFactory.freezeConfiguration();
 
   // 开始初始化剩下的
   beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

从上面最后一行往里看,我们又回到 DefaultListableBeanFactory 这个类了,这个类大家应该都不陌生了吧。

preInstantiateSingletons

// DefaultListableBeanFactory 728

@Override
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
   if (this.logger.isDebugEnabled()) {
      this.logger.debug("Pre-instantiating singletons in " + this);
   }
 
   List beanNames = new ArrayList(this.beanDefinitionNames);
 
   // 触发所有的非懒加载的 singleton beans 的初始化操作
   for (String beanName : beanNames) {
 
      // 合并父 Bean 中的配置,注意  中的 parent,用的不多吧,
      // 考虑到这可能会影响大家的理解,我在附录中解释了一下 "Bean 继承",请移步
      RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
 
      // 非抽象、非懒加载的 singletons。如果配置了 'abstract = true',那是不需要初始化的
      if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
         // 处理 FactoryBean(读者如果不熟悉 FactoryBean,请移步附录区了解)
         if (isFactoryBean(beanName)) {
            // FactoryBean 的话,在 beanName 前面加上 ‘&’ 符号。再调用 getBean,getBean 方法别急
            final FactoryBean factory = (FactoryBean) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
            // 判断当前 FactoryBean 是否是 SmartFactoryBean 的实现,此处忽略,直接跳过
            boolean isEagerInit;
            if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
               isEagerInit = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
                  @Override
                  public Boolean run() {
                     return ((SmartFactoryBean) factory).isEagerInit();
                  }
               }, getAccessControlContext());
            }
            else {
               isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                     ((SmartFactoryBean) factory).isEagerInit());
            }
            if (isEagerInit) {
 
               getBean(beanName);
            }
         }
         else {
            // 对于普通的 Bean,只要调用 getBean(beanName) 这个方法就可以进行初始化了
            getBean(beanName);
         }
      }
   }
 
   // 到这里说明所有的非懒加载的 singleton beans 已经完成了初始化
   // 如果我们定义的 bean 是实现了 SmartInitializingSingleton 接口的,那么在这里得到回调,忽略
   for (String beanName : beanNames) {
      Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
      if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
         final SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
         if (System.getSecurityManager() != null) {
            AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
               @Override
               public Object run() {
                  smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                  return null;
               }
            }, getAccessControlContext());
         }
         else {
            smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
         }
      }
   }
}
 
 

接下来,我们就进入到 getBean(beanName) 方法了,这个方法我们经常用来从 BeanFactory 中获取一个 Bean,而初始化的过程也封装到了这个方法里。

getBean

在继续前进之前,读者应该具备 FactoryBean 的知识,如果读者还不熟悉,请移步附录部分了解 FactoryBean。

@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
   return doGetBean(name, null, null, false);
}
 
// 我们在剖析初始化 Bean 的过程,但是 getBean 方法我们经常是用来从容器中获取 Bean 用的,注意切换思路,
// 已经初始化过了就从容器中直接返回,否则就先初始化再返回
@SuppressWarnings("unchecked")
protected  T doGetBean(
      final String name, final Class requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
      throws BeansException {
   // 获取一个 “正统的” beanName,处理两种情况,一个是前面说的 FactoryBean(前面带 ‘&’),
   // 一个是别名问题,因为这个方法是 getBean,获取 Bean 用的,你要是传一个别名进来,是完全可以的
   final String beanName = transformedBeanName(name);
 
   // 注意跟着这个,这个是返回值
   Object bean; 
 
   // 检查下是不是已经创建过了
   Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
 
   // 这里说下 args 呗,虽然看上去一点不重要。前面我们一路进来的时候都是 getBean(beanName),
   // 所以 args 其实是 null 的,但是如果 args 不为空的时候,那么意味着调用方不是希望获取 Bean,而是创建 Bean
   if (sharedInstance != null && args == null) {
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            logger.debug("...");
         }
         else {
            logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
         }
      }
      // 下面这个方法:如果是普通 Bean 的话,直接返回 sharedInstance,
      // 如果是 FactoryBean 的话,返回它创建的那个实例对象
      // (FactoryBean 知识,读者若不清楚请移步附录)
      bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
   }
 
   else {
      if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
         // 当前线程已经创建过了此 beanName 的 prototype 类型的 bean,那么抛异常
         throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
      }
 
      // 检查一下这个 BeanDefinition 在容器中是否存在
      BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
      if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
         // 如果当前容器不存在这个 BeanDefinition,试试父容器中有没有
         String nameToLookup = originalBeanName(name);
         if (args != null) {
            // 返回父容器的查询结果
            return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
         }
         else {
            // No args -> delegate to standard getBean method.
            return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
         }
      }
 
      if (!typeCheckOnly) {
         // typeCheckOnly 为 false,将当前 beanName 放入一个 alreadyCreated 的 Set 集合中。
         markBeanAsCreated(beanName);
      }
 
      /*
       * 稍稍总结一下:
       * 到这里的话,要准备创建 Bean 了,对于 singleton 的 Bean 来说,容器中还没创建过此 Bean;
       * 对于 prototype 的 Bean 来说,本来就是要创建一个新的 Bean。
       */
      try {
         final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
         checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
 
         // 先初始化依赖的所有 Bean,这个很好理解。
         // 注意,这里的依赖指的是 depends-on 中定义的依赖
         String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
         if (dependsOn != null) {
            for (String dep : dependsOn) {
               // 检查是不是有循环依赖,这里的循环依赖和我们前面说的循环依赖又不一样,
               // 这里肯定是不允许出现的,不然要乱套了,读者想一下就知道了
               if (isDependent(beanName, dep)) {
                  throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                        "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
               }
               // 注册一下依赖关系
               registerDependentBean(dep, beanName);
               // 先初始化被依赖项
               getBean(dep);
            }
         }
 
         // 创建 singleton 的实例
         if (mbd.isSingleton()) {
            sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory() {
               @Override
               public Object getObject() throws BeansException {
                  try {
                     // 执行创建 Bean,详情后面再说
                     return createBean(beanName, mbd, args);
                  }
                  catch (BeansException ex) {
                     destroySingleton(beanName);
                     throw ex;
                  }
               }
            });
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
         }
 
         // 创建 prototype 的实例
         else if (mbd.isPrototype()) {
            // It's a prototype -> create a new instance.
            Object prototypeInstance = null;
            try {
               beforePrototypeCreation(beanName);
               // 执行创建 Bean
               prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
            }
            finally {
               afterPrototypeCreation(beanName);
            }
            bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
         }
 
         // 如果不是 singleton 和 prototype 的话,需要委托给相应的实现类来处理
         else {
            String scopeName = mbd.getScope();
            final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
            if (scope == null) {
               throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
            }
            try {
               Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory() {
                  @Override
                  public Object getObject() throws BeansException {
                     beforePrototypeCreation(beanName);
                     try {
                        // 执行创建 Bean
                        return createBean(beanName, mbd, args);
                     }
                     finally {
                        afterPrototypeCreation(beanName);
                     }
                  }
               });
               bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
            }
            catch (IllegalStateException ex) {
               throw new BeanCreationException(beanName,
                     "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " +
                     "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
                     ex);
            }
         }
      }
      catch (BeansException ex) {
         cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
         throw ex;
      }
   }
 
   // 最后,检查一下类型对不对,不对的话就抛异常,对的话就返回了
   if (requiredType != null && bean != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
      try {
         return getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
      }
      catch (TypeMismatchException ex) {
         if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Failed to convert bean '" + name + "' to required type '" +
                  ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "'", ex);
         }
         throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
      }
   }
   return (T) bean;
}
 
 

大家应该也猜到了,接下来当然是分析 createBean 方法:

protected abstract Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, 
    Object[] args) throws BeanCreationException;

第三个参数 args 数组代表创建实例需要的参数,不就是给构造方法用的参数,或者是工厂 Bean 的参数嘛,不过要注意,在我们的初始化阶段,args 是 null。

这回我们要到一个新的类了 AbstractAutowireCapableBeanFactory,看类名,AutowireCapable?类名是不是也说明了点问题了。

主要是为了以下场景,采用 @Autowired 注解注入属性值:

public class MessageServiceImpl implements MessageService {
    @Autowired
    private UserService userService;
 
    public String getMessage() {
        return userService.getMessage();
    }
}

好了,读者要知道这么回事就可以了,继续向前。

// AbstractAutowireCapableBeanFactory 447

/**
 * Central method of this class: creates a bean instance,
 * populates the bean instance, applies post-processors, etc.
 * @see #doCreateBean
 */
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
   }
   RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
 
   // 确保 BeanDefinition 中的 Class 被加载
   Class resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
   if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
      mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
      mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
   }
 
   // 准备方法覆写,这里又涉及到一个概念:MethodOverrides,它来自于 bean 定义中的  
   // 和 ,如果读者感兴趣,回到 bean 解析的地方看看对这两个标签的解析。
   // 我在附录中也对这两个标签的相关知识点进行了介绍,读者可以移步去看看
   try {
      mbdToUse.prepareMethodOverrides();
   }
   catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(),
            beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
   }
 
   try {
      // 让 BeanPostProcessor 在这一步有机会返回代理,而不是 bean 实例,
      // 要彻底了解清楚这个,需要去看 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口,这里就不展开说了
      Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
      if (bean != null) {
         return bean; 
      }
   }
   catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName,
            "BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
   }
   // 重头戏,创建 bean
   Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
   }
   return beanInstance;
}

创建 Bean

往里看 doCreateBean 这个方法:

/**
 * Actually create the specified bean. Pre-creation processing has already happened
 * at this point, e.g. checking {@code postProcessBeforeInstantiation} callbacks.
 * 

Differentiates between default bean instantiation, use of a * factory method, and autowiring a constructor. * @param beanName the name of the bean * @param mbd the merged bean definition for the bean * @param args explicit arguments to use for constructor or factory method invocation * @return a new instance of the bean * @throws BeanCreationException if the bean could not be created * @see #instantiateBean * @see #instantiateUsingFactoryMethod * @see #autowireConstructor */ protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) throws BeanCreationException { // Instantiate the bean. BeanWrapper instanceWrapper = null; if (mbd.isSingleton()) { instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName); } if (instanceWrapper == null) { // 说明不是 FactoryBean,这里实例化 Bean,这里非常关键,细节之后再说 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args); } // 这个就是 Bean 里面的 我们定义的类 的实例,很多地方我描述成 "bean 实例" final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null); // 类型 Class beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null); mbd.resolvedTargetType = beanType; // 建议跳过吧,涉及接口:MergedBeanDefinitionPostProcessor synchronized (mbd.postProcessingLock) { if (!mbd.postProcessed) { try { // MergedBeanDefinitionPostProcessor,这个我真不展开说了,直接跳过吧,很少用的 applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName); } catch (Throwable ex) { throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Post-processing of merged bean definition failed", ex); } mbd.postProcessed = true; } } // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware. // 下面这块代码是为了解决循环依赖的问题,以后有时间,我再对循环依赖这个问题进行解析吧 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"); } addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory() { @Override public Object getObject() throws BeansException { return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean); } }); } // Initialize the bean instance. Object exposedObject = bean; try { // 这一步也是非常关键的,这一步负责属性装配,因为前面的实例只是实例化了,并没有设值,这里就是设值 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper); if (exposedObject != null) { // 还记得 init-method 吗?还有 InitializingBean 接口?还有 BeanPostProcessor 接口? // 这里就是处理 bean 初始化完成后的各种回调 exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd); } } catch (Throwable ex) { if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) { throw (BeanCreationException) ex; } else { throw new BeanCreationException( mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex); } } if (earlySingletonExposure) { // Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false); if (earlySingletonReference != null) { if (exposedObject == bean) { exposedObject = earlySingletonReference; } else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) { String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName); Set actualDependentBeans = new LinkedHashSet(dependentBeans.length); for (String dependentBean : dependentBeans) { if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) { actualDependentBeans.add(dependentBean); } } if (!actualDependentBeans.isEmpty()) { throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" + StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) + "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " + "wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " + "bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " + "'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example."); } } } } // Register bean as disposable. try { registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd); } catch (BeanDefinitionValidationException ex) { throw new BeanCreationException( mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex); } return exposedObject; }

到这里,我们已经分析完了 doCreateBean 方法,总的来说,我们已经说完了整个初始化流程。

接下来我们挑 doCreateBean 中的三个细节出来说说。一个是创建 Bean 实例的 createBeanInstance 方法,一个是依赖注入的 populateBean 方法,还有就是回调方法 initializeBean。

注意了,接下来的这三个方法要认真说那也是极其复杂的,很多地方我就点到为止了,感兴趣的读者可以自己往里看,最好就是碰到不懂的,自己写代码去调试它。

创建 Bean 实例

我们先看看 createBeanInstance 方法。需要说明的是,这个方法如果每个分支都分析下去,必然也是极其复杂冗长的,我们挑重点说。此方法的目的就是实例化我们指定的类。

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
   // 确保已经加载了此 class
   Class beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
 
   // 校验一下这个类的访问权限
   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());
   }
 
   if (mbd.getFactoryMethodName() != null)  {
      // 采用工厂方法factory-bean,factory-method实例化,不熟悉这个概念的读者请看附录,注意,不是 FactoryBean
      return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
   }
 
   // 如果不是第一次创建,比如第二次创建 prototype bean。
   // 这种情况下,我们可以从第一次创建知道,采用无参构造函数,还是构造函数依赖注入 来完成实例化
   boolean resolved = false;
   boolean autowireNecessary = false;
   if (args == null) {
      synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
         if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
            resolved = true;
            autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
         }
      }
   }
   if (resolved) {
      if (autowireNecessary) {
         // 构造函数依赖注入
         return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
      }
      else {
         // 无参构造函数
         return instantiateBean(beanName, mbd);
      }
   }
 
   // 判断是否采用有参构造函数
   Constructor[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
   if (ctors != null ||
         mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
         mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args))  {
      // 构造函数依赖注入
      return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
   }
 
   // 调用无参构造函数
   return instantiateBean(beanName, mbd);
}

挑个简单的无参构造函数构造实例来看看:

protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
   try {
      Object beanInstance;
      final BeanFactory parent = this;
      if (System.getSecurityManager() != null) {
         beanInstance = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
            @Override
            public Object run() {
               // 策略模式,默认调用CglibSubclassingInstantiationStrategy
               return getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
            }
         }, getAccessControlContext());
      }
      else {
         // 策略模式,实例化
         beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
      }
      // 包装一下,返回
      BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
      initBeanWrapper(bw);
      return bw;
   }
   catch (Throwable ex) {
      throw new BeanCreationException(
            mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
   }
}
 
 

我们可以看到,关键的地方在于:

// 策略模式,默认调用CglibSubclassingInstantiationStrategy
beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);

这里会进行实际的实例化过程,我们进去看看:

// SimpleInstantiationStrategy 59

@Override
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, String beanName, BeanFactory owner) {
 
   // 如果不存在方法覆写,那就使用 java 反射进行实例化,否则使用 CGLIB,
   // 方法覆写 请参见附录"方法注入"中对 lookup-method 和 replaced-method 的介绍
   if (bd.getMethodOverrides().isEmpty()) {
      Constructor constructorToUse;
      synchronized (bd.constructorArgumentLock) {
        // //获取构造方法或者工厂方法
         constructorToUse = (Constructor) bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
         if (constructorToUse == null) {
            final Class clazz = bd.getBeanClass();
            if (clazz.isInterface()) {
               throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
            }
            try {
               if (System.getSecurityManager() != null) {
                  constructorToUse = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction>() {
                     @Override
                     public Constructor run() throws Exception {
                        return clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
                     }
                  });
               }
               else {
                  constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor((Class[]) null);
               }
               bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
            }
            catch (Throwable ex) {
               throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
            }
         }
      }
      // 利用构造方法进行实例化
      return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
   }
   else {
      // 存在方法覆写,利用 CGLIB 来完成实例化,需要依赖于 CGLIB 生成子类,这里就不展开了
      return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner);
   }
}

到这里,我们就算实例化完成了。我们开始说怎么进行属性注入。

bean 属性注入

// AbstractAutowireCapableBeanFactory 1203

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
   // bean 实例的所有属性都在这里了
   PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
 
   if (bw == null) {
      if (!pvs.isEmpty()) {
         throw new BeanCreationException(
               mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
      }
      else {
         // Skip property population phase for null instance.
         return;
      }
   }
 
   // 到这步的时候,bean 实例化完成(通过工厂方法或构造方法),但是还没开始属性设值,
   // InstantiationAwareBeanPostProcessor 的实现类可以在这里对 bean 进行状态修改,
   // 我也没找到有实际的使用,所以我们暂且忽略这块吧
   boolean continueWithPropertyPopulation = true;
   if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            // 如果返回 false,代表不需要进行后续的属性设值,也不需要再经过其他的 BeanPostProcessor 的处理
            if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
               continueWithPropertyPopulation = false;
               break;
            }
         }
      }
   }
 
   if (!continueWithPropertyPopulation) {
      return;
   }
 
   if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
         mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
      MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
 
      // 通过名字找到所有属性值,如果是 bean 依赖,先初始化依赖的 bean。记录依赖关系
      if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
         autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
      }
 
      // 通过类型装配。复杂一些
      if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
         autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
      }
 
      pvs = newPvs;
   }
 
   boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
   boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
 
   if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
      PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
      if (hasInstAwareBpps) {
         for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
               InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
               // 这里有个非常有用的 BeanPostProcessor 进到这里: AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
               // 对采用 @Autowired、@Value 注解的依赖进行设值,这里的内容也是非常丰富的,
               // 不过本文不会展开说了,感兴趣的读者请自行研究
               pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
               if (pvs == null) {
                  return;
               }
            }
         }
      }
      if (needsDepCheck) {
         checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
      }
   }
   // 设置 bean 实例的属性值
   applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}
initializeBean

属性注入完成后,这一步其实就是处理各种回调了。

protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
   if (System.getSecurityManager() != null) {
      AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
         @Override
         public Object run() {
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
         }
      }, getAccessControlContext());
   }
   else {
      // 如果 bean 实现了 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware 或 BeanFactoryAware 接口,回调
      invokeAwareMethods(beanName, bean);
   }
 
   Object wrappedBean = bean;
   if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
      // BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 回调
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
   }
 
   try {
      // 处理 bean 中定义的 init-method,
      // 或者如果 bean 实现了 InitializingBean 接口,调用 afterPropertiesSet() 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()) {
      // BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 回调
      wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
   }
   return wrappedBean;
}
 
 

大家发现没有,BeanPostProcessor 的两个回调都发生在这边,只不过中间处理了 init-method,是不是和读者原来的认知有点不一样了?

附录

id 和 name
每个 Bean 在 Spring 容器中都有一个唯一的名字(beanName)和 0 个或多个别名(aliases)。

我们从 Spring 容器中获取 Bean 的时候,可以根据 beanName,也可以通过别名。

beanFactory.getBean("beanName or alias");

在配置 的过程中,我们可以配置 id 和 name,看几个例子就知道是怎么回事了。


以上配置的结果就是:beanName 为 messageService,别名有 3 个,分别为 m1、m2、m3。


以上配置的结果就是:beanName 为 m1,别名有 2 个,分别为 m2、m3。


beanName 为:com.javadoop.example.MessageServiceImpl#0,
别名 1 个,为: com.javadoop.example.MessageServiceImpl


以上配置的结果就是:beanName 为 messageService,没有别名。

配置是否允许 Bean 覆盖、是否允许循环依赖
我们说过,默认情况下,allowBeanDefinitionOverriding 属性为 null。如果在同一配置文件中 Bean id 或 name 重复了,会抛错,但是如果不是同一配置文件中,会发生覆盖。

可是有些时候我们希望在系统启动的过程中就严格杜绝发生 Bean 覆盖,因为万一出现这种情况,会增加我们排查问题的成本。

循环依赖说的是 A 依赖 B,而 B 又依赖 A。或者是 A 依赖 B,B 依赖 C,而 C 却依赖 A。默认 allowCircularReferences 也是 null。

它们两个属性是一起出现的,必然可以在同一个地方一起进行配置。

添加这两个属性的作者 Juergen Hoeller 在这个 jira 的讨论中说明了怎么配置这两个属性。

public class NoBeanOverridingContextLoader extends ContextLoader {
 
  @Override
  protected void customizeContext(ServletContext servletContext, ConfigurableWebApplicationContext applicationContext) {
    super.customizeContext(servletContext, applicationContext);
    AbstractRefreshableApplicationContext arac = (AbstractRefreshableApplicationContext) applicationContext;
    arac.setAllowBeanDefinitionOverriding(false);
  }
}
public class MyContextLoaderListener extends org.springframework.web.context.ContextLoaderListener {
 
  @Override
  protected ContextLoader createContextLoader() {
    return new NoBeanOverridingContextLoader();
  }
}

    com.javadoop.MyContextLoaderListener  

如果以上方式不能满足你的需求,请参考这个链接:解决spring中不同配置文件中存在name或者id相同的bean可能引起的问题

profile
我们可以把不同环境的配置分别配置到单独的文件中,举个例子:


 
    
        
        
    


 
    

应该不必做过多解释了吧,看每个文件第一行的 profile=”"。

当然,我们也可以在一个配置文件中使用:


 
    
        
            
            
        
    
 
    
        
    

理解起来也很简单吧。

接下来的问题是,怎么使用特定的 profile 呢?Spring 在启动的过程中,会去寻找 “spring.profiles.active” 的属性值,根据这个属性值来的。那怎么配置这个值呢?

Spring 会在这几个地方寻找 spring.profiles.active 的属性值:操作系统环境变量、JVM 系统变量、web.xml 中定义的参数、JNDI。

最简单的方式莫过于在程序启动的时候指定:

-Dspring.profiles.active="profile1,profile2"

profile 可以激活多个
当然,我们也可以通过代码的形式从 Environment 中设置 profile:

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
ctx.getEnvironment().setActiveProfiles("development");
ctx.register(SomeConfig.class, StandaloneDataConfig.class, JndiDataConfig.class);
ctx.refresh(); // 重启

如果是 Spring Boot 的话更简单,我们一般会创建 application.properties、application-dev.properties、application-prod.properties 等文件,其中 application.properties 配置各个环境通用的配置,application-{profile}.properties 中配置特定环境的配置,然后在启动的时候指定 profile:

java -Dspring.profiles.active=prod -jar JavaDoop.jar

如果是单元测试中使用的话,在测试类中使用 @ActiveProfiles 指定,这里就不展开了。

工厂模式生成 Bean

请读者注意 factory-bean 和 FactoryBean 的区别。这节说的是前者,是说静态工厂或实例工厂,而后者是 Spring 中的特殊接口,代表一类特殊的 Bean,附录的下面一节会介绍 FactoryBean。

设计模式里,工厂方法模式分静态工厂和实例工厂,我们分别看看 Spring 中怎么配置这两个,来个代码示例就什么都清楚了。

静态工厂:

bean id="clientService"
    class="examples.ClientService"
    factory-method="createInstance"/>
public class ClientService {
    private static ClientService clientService = new ClientService();
    private ClientService() {}
 
    // 静态方法
    public static ClientService createInstance() {
        return clientService;
    }
}

实例工厂:


    

 

 

public class DefaultServiceLocator {
 
    private static ClientService clientService = new ClientServiceImpl();
 
    private static AccountService accountService = new AccountServiceImpl();
 
    public ClientService createClientServiceInstance() {
        return clientService;
    }
 
    public AccountService createAccountServiceInstance() {
        return accountService;
    }
}

FactoryBean
FactoryBean 适用于 Bean 的创建过程比较复杂的场景,比如数据库连接池的创建。

public interface FactoryBean {
    T getObject() throws Exception;
    Class getObjectType();
    boolean isSingleton();
}
public class Person { 
    private Car car ;
    private void setCar(Car car){ this.car = car;  }  
}

我们假设现在需要创建一个 Person 的 Bean,首先我们需要一个 Car 的实例,我们这里假设 Car 的实例创建很麻烦,那么我们可以把创建 Car 的复杂过程包装起来:

public class MyCarFactoryBean implements FactoryBean{
    private String make; 
    private int year ;
 
    public void setMake(String m){ this.make =m ; }
 
    public void setYear(int y){ this.year = y; }
 
    public Car getObject(){ 
      // 这里我们假设 Car 的实例化过程非常复杂,反正就不是几行代码可以写完的那种
      CarBuilder cb = CarBuilder.car();
 
      if(year!=0) cb.setYear(this.year);
      if(StringUtils.hasText(this.make)) cb.setMake( this.make ); 
      return cb.factory(); 
    }
 
    public Class getObjectType() { return Car.class ; } 
 
    public boolean isSingleton() { return false; }
}

我们看看装配的时候是怎么配置的:


  
  


  

看到不一样了吗?id 为 “car” 的 bean 其实指定的是一个 FactoryBean,不过配置的时候,我们直接让配置 Person 的 Bean 直接依赖于这个 FactoryBean 就可以了。中间的过程 Spring 已经封装好了。

说到这里,我们再来点干货。我们知道,现在还用 xml 配置 Bean 依赖的越来越少了,更多时候,我们可能会采用 java config 的方式来配置,这里有什么不一样呢?

@Configuration
public class CarConfiguration { 
 
    @Bean
    public MyCarFactoryBean carFactoryBean(){ 
      MyCarFactoryBean cfb = new MyCarFactoryBean();
      cfb.setMake("Honda");
      cfb.setYear(1984);
      return cfb;
    }
 
    @Bean
    public Person aPerson(){ 
    Person person = new Person();
      // 注意这里的不同
    person.setCar(carFactoryBean().getObject());
    return person; 
    } 
}

这个时候,其实我们的思路也很简单,把 MyCarFactoryBean 看成是一个简单的 Bean 就可以了,不必理会什么 FactoryBean,它是不是 FactoryBean 和我们没关系。
这个时候,其实我们的思路也很简单,把 MyCarFactoryBean 看成是一个简单的 Bean 就可以了,不必理会什么 FactoryBean,它是不是 FactoryBean 和我们没关系。

初始化 Bean 的回调
有以下四种方案:


public class AnotherExampleBean implements InitializingBean {
 
    public void afterPropertiesSet() {
        // do some initialization work
    }
}
@Bean(initMethod = "init")
public Foo foo() {
    return new Foo();
}
@PostConstruct
public void init() {
 
}

销毁 Bean 的回调


public class AnotherExampleBean implements DisposableBean {
 
    public void destroy() {
        // do some destruction work (like releasing pooled connections)
    }
}
@Bean(destroyMethod = "cleanup")
public Bar bar() {
    return new Bar();
}
@PreDestroy
public void cleanup() {
 
}

ConversionService
既然文中说到了这个,顺便提一下好了。

最有用的场景就是,它用来将前端传过来的参数和后端的 controller 方法上的参数进行绑定的时候用。

像前端传过来的字符串、整数要转换为后端的 String、Integer 很容易,但是如果 controller 方法需要的是一个枚举值,或者是 Date 这些非基础类型(含基础类型包装类)值的时候,我们就可以考虑采用 ConversionService 来进行转换。


  
    
      
    
  

ConversionService 接口很简单,所以要自定义一个 convert 的话也很简单。

下面再说一个实现这种转换很简单的方式,那就是实现 Converter 接口。

来看一个很简单的例子,这样比什么都管用。

public class StringToDateConverter implements Converter {
 
    @Override
    public Date convert(String source) {
        try {
            return DateUtils.parseDate(source, "yyyy-MM-dd", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss", "yyyy-MM-dd HH:mm", "HH:mm:ss", "HH:mm");
        } catch (ParseException e) {
            return null;
        }
    }
}

只要注册这个 Bean 就可以了。这样,前端往后端传的时间描述字符串就很容易绑定成 Date 类型了,不需要其他任何操作。

Bean 继承
在初始化 Bean 的地方,我们说过了这个:

RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);

这里涉及到的就是 中的 parent 属性,我们来看看 Spring 中是用这个来干什么的。

首先,我们要明白,这里的继承和 java 语法中的继承没有任何关系,不过思路是相通的。child bean 会继承 parent bean 的所有配置,也可以覆盖一些配置,当然也可以新增额外的配置。

Spring 中提供了继承自 AbstractBeanDefinition 的 ChildBeanDefinition 来表示 child bean。

看如下一个例子:


    
    

 

 
    

parent bean 设置了 abstract=”true” 所以它不会被实例化,child bean 继承了 parent bean 的两个属性,但是对 name 属性进行了覆写。

child bean 会继承 scope、构造器参数值、属性值、init-method、destroy-method 等等。

当然,我不是说 parent bean 中的 abstract = true 在这里是必须的,只是说如果加上了以后 Spring 在实例化 singleton beans 的时候会忽略这个 bean。

比如下面这个极端 parent bean,它没有指定 class,所以毫无疑问,这个 bean 的作用就是用来充当模板用的 parent bean,此处就必须加上 abstract = true。


    
    

方法注入
一般来说,我们的应用中大多数的 Bean 都是 singleton 的。singleton 依赖 singleton,或者 prototype 依赖 prototype 都很好解决,直接设置属性依赖就可以了。

但是,如果是 singleton 依赖 prototype 呢?这个时候不能用属性依赖,因为如果用属性依赖的话,我们每次其实拿到的还是第一次初始化时候的 bean。

一种解决方案就是不要用属性依赖,每次获取依赖的 bean 的时候从 BeanFactory 中取。这个也是大家最常用的方式了吧。怎么取,我就不介绍了,大部分 Spring 项目大家都会定义那么个工具类的。

另一种解决方案就是这里要介绍的通过使用 Lookup method。

lookup-method
我们来看一下 Spring Reference 中提供的一个例子:

package fiona.apple;
 
// no more Spring imports!
 
public abstract class CommandManager {
 
    public Object process(Object commandState) {
        // grab a new instance of the appropriate Command interface
        Command command = createCommand();
        // set the state on the (hopefully brand new) Command instance
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }
 
    // okay... but where is the implementation of this method?
    protected abstract Command createCommand();
}

xml 配置



    

 


    

Spring 采用 CGLIB 生成字节码的方式来生成一个子类。我们定义的类不能定义为 final class,抽象方法上也不能加 final。

lookup-method 上的配置也可以采用注解来完成,这样就可以不用配置 了,其他不变:

public abstract class CommandManager {
 
    public Object process(Object commandState) {
        MyCommand command = createCommand();
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }
 
    @Lookup("myCommand")
    protected abstract Command createCommand();
}

注意,既然用了注解,要配置注解扫描:
甚至,我们可以像下面这样:

public abstract class CommandManager {
 
    public Object process(Object commandState) {
        MyCommand command = createCommand();
        command.setState(commandState);
        return command.execute();
    }
 
    @Lookup
    protected abstract MyCommand createCommand();
}

上面的返回值用了 MyCommand,当然,如果 Command 只有一个实现类,那返回值也可以写 Command。

replaced-method
记住它的功能,就是替换掉 bean 中的一些方法。

public class MyValueCalculator {
 
    public String computeValue(String input) {
        // some real code...
    }
 
    // some other methods...
}

方法覆写,注意要实现 MethodReplacer 接口:

public class ReplacementComputeValue implements org.springframework.beans.factory.support.MethodReplacer {
 
    public Object reimplement(Object o, Method m, Object[] args) throws Throwable {
        // get the input value, work with it, and return a computed result
        String input = (String) args[0];
        ...
        return ...;
    }
}

配置也很简单:


    
    
        String
    

 

arg-type 明显不是必须的,除非存在方法重载,这样必须通过参数类型列表来判断这里要覆盖哪个方法。

BeanPostProcessor
应该说 BeanPostProcessor 概念在 Spring 中也是比较重要的。我们看下接口定义:

public interface BeanPostProcessor {
 
   Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
 
   Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
 
}

看这个接口中的两个方法名字我们大体上可以猜测 bean 在初始化之前会执行 postProcessBeforeInitialization 这个方法,初始化完成之后会执行 postProcessAfterInitialization 这个方法。但是,这么理解是非常片面的。

首先,我们要明白,除了我们自己定义的 BeanPostProcessor 实现外,Spring 容器在启动时自动给我们也加了几个。如在获取 BeanFactory 的 obtainFactory() 方法结束后的 prepareBeanFactory(factory),大家仔细看会发现,Spring 往容器中添加了这两个 BeanPostProcessor:ApplicationContextAwareProcessor、ApplicationListenerDetector。

我们回到这个接口本身,读者请看第一个方法,这个方法接受的第一个参数是 bean 实例,第二个参数是 bean 的名字,重点在返回值将会作为新的 bean 实例,所以,没事的话这里不能随便返回个 null。

那意味着什么呢?我们很容易想到的就是,我们这里可以对一些我们想要修饰的 bean 实例做一些事情。但是对于 Spring 框架来说,它会决定是不是要在这个方法中返回 bean 实例的代理,这样就有更大的想象空间了。

最后,我们说说如果我们自己定义一个 bean 实现 BeanPostProcessor 的话,它的执行时机是什么时候?

如果仔细看了代码分析的话,其实很容易知道了,在 bean 实例化完成、属性注入完成之后,会执行回调方法,具体请参见类 AbstractAutowireCapableBeanFactory#initBean 方法。

首先会回调几个实现了 Aware 接口的 bean,然后就开始回调 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法,之后是回调 init-method,然后再回调 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法。

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