深入源码分析SpringIOC（二）

IOC之Bean的初始化（实例化与依赖注入）

前情概要

回顾之前的内容IOC初始化之准备工作（定位、加载、注册） ，说到在ApplicationContext初始化时，会先去根据资源路径去定位、加载并且注册Bean信息到BeanFactory中，但此过程并未实例化，在结尾也说了，在调用BeanFactory的getBean方法时Bean才会真正实例化。那么在ApplicationContext中是什么时候去初始化Bean的呢？回顾一下refresh方法：

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        
        // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
        //告诉子类启动refreshBeanFactory()方法，Bean定义资源文件的载入从
        //子类的refreshBeanFactory()方法启动
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
        
		//略...
        
        // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
        //初始化所有剩余的单例Bean
        finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

        //略...
}

由refresh方法可知，ApplicationContext将在方法接近末尾的时候去初始化Bean，但不是初始化所有Bean，而是作用域为singleton单例的且配置lazy-init=false才会进行初始化Bean的操作。

//对配置了lazy-init属性的Bean进行预实例化处理
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
   
	//略...

    // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
    //对配置了lazy-init属性的单态模式Bean进行预实例化处理
    beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

注意这里初始化方法还是委托给了我们上一篇文章说的BeanFactory去做，而不是ApplicationContext，对于很多操作Bean的场景大部分都是由DefaultListableBeanFactory去做。

//对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化
@Override
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {

    // Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions.
    // While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine.
    List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

    // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
    //遍历所有的beanNames
    for (String beanName : beanNames) {
        //获取指定名称的Bean定义
        RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
        //Bean不是抽象的，是单态模式的，且lazy-init属性配置为false
        if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
            //如果指定名称的bean是创建容器的Bean
            if (isFactoryBean(beanName)) {
                //FACTORY_BEAN_PREFIX=”&”，当Bean名称前面加”&”符号
                //时，获取的是产生容器对象本身，而不是容器产生的Bean.
                //调用getBean方法，触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
                final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                //标识是否需要预实例化
                boolean isEagerInit;
                if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
                    //一个匿名内部类
                    isEagerInit = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Boolean>) () ->
                                                                ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit(),
                                                                getAccessControlContext());
                }
                else {
                    isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                                   ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
                }
                if (isEagerInit) {
                    //调用getBean方法，触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
                    getBean(beanName);
                }
            }
            else {
                getBean(beanName);
            }
        }
    }

    //略...
}

可以看到，这里会遍历所有的Bean，如果是单例且lazy-init=false才会进行初始化，而真正初始化的工作将从getBean方法 中展开。

初始化Bean

在BeanFactory继承体系结构中，可以看到AbstractBeanFactory这个抽象类实现了BeanFactory接口，自然在这个抽象类中会实现getBean方法：

//获取IOC容器中指定名称的Bean
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
    //doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
    return doGetBean(name, null, null, false);
}

//真正实现向IOC容器获取Bean的功能，也是触发依赖注入功能的地方
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
                          @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {

    //根据指定的名称获取被管理Bean的名称，剥离指定名称中对容器的相关依赖
    //如果指定的是别名，将别名转换为规范的Bean名称
    final String beanName = transformedBeanName(name);
    Object bean;

    // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
    //先从缓存中取是否已经有被创建过的单态类型的Bean
    //对于单例模式的Bean整个IOC容器中只创建一次，不需要重复创建
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    //IOC容器创建单例模式Bean实例对象
    if (sharedInstance != null && args == null) {
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            //如果指定名称的Bean在容器中已有单例模式的Bean被创建
            //直接返回已经创建的Bean
            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 + "'");
            }
        }
        //获取给定Bean的实例对象，主要是完成FactoryBean的相关处理
        //注意：BeanFactory是管理容器中Bean的工厂，而FactoryBean是
        //创建创建对象的工厂Bean，两者之间有区别
        bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
    }

    else {
        // Fail if we're already creating this bean instance:
        // We're assumably within a circular reference.
        //缓存没有正在创建的单例模式Bean
        //缓存中已经有已经创建的原型模式Bean
        //但是由于循环引用的问题导致实例化对象失败
        if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
            throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
        }

        // Check if bean definition exists in this factory.
        //对IOC容器中是否存在指定名称的BeanDefinition进行检查，首先检查是否
        //能在当前的BeanFactory中获取的所需要的Bean，如果不能则委托当前容器
        //的父级容器去查找，如果还是找不到则沿着容器的继承体系向父级容器查找
        BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
        //当前容器的父级容器存在，且当前容器中不存在指定名称的Bean
        if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
            // Not found -> check parent.
            //解析指定Bean名称的原始名称
            String nameToLookup = originalBeanName(name);
            if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
                return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(
                    nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
            }
            else if (args != null) {
                // Delegation to parent with explicit args.
                //委派父级容器根据指定名称和显式的参数查找
                return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
            }
            else {
                // No args -> delegate to standard getBean method.
                //委派父级容器根据指定名称和类型查找
                return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
            }
        }

        //创建的Bean是否需要进行类型验证，一般不需要
        if (!typeCheckOnly) {
            //向容器标记指定的Bean已经被创建
            markBeanAsCreated(beanName);
        }

        try {
            //根据指定Bean名称获取其父级的Bean定义
            //主要解决Bean继承时子类合并父类公共属性问题
            final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

            // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
            //获取当前Bean所有依赖Bean的名称
            String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
            //如果当前Bean有依赖Bean
            if (dependsOn != null) {
                for (String dep : dependsOn) {
                    if (isDependent(beanName, dep)) {
                        throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                                        "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
                    }
                    //递归调用getBean方法，获取当前Bean的依赖Bean
                    registerDependentBean(dep, beanName);
                    //把被依赖Bean注册给当前依赖的Bean
                    getBean(dep);
                }
            }

            // Create bean instance.
            //创建单例模式Bean的实例对象
            if (mbd.isSingleton()) {
                //这里使用了一个匿名内部类，创建Bean实例对象，并且注册给所依赖的对象
                sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
                    try {
                        //创建一个指定Bean实例对象，如果有父级继承，则合并子类和父类的定义
                        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.
                        //显式地从容器单例模式Bean缓存中清除实例对象
                        destroySingleton(beanName);
                        throw ex;
                    }
                });
                //获取给定Bean的实例对象
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
            }

            //IOC容器创建原型模式Bean实例对象
            else if (mbd.isPrototype()) {
                // It's a prototype -> create a new instance.
                //原型模式(Prototype)是每次都会创建一个新的对象
                Object prototypeInstance = null;
                try {
                    //回调beforePrototypeCreation方法，默认的功能是注册当前创建的原型对象
                    beforePrototypeCreation(beanName);
                    //创建指定Bean对象实例
                    prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                }
                finally {
                    //回调afterPrototypeCreation方法，默认的功能告诉IOC容器指定Bean的原型对象不再创建
                    afterPrototypeCreation(beanName);
                }
                //获取给定Bean的实例对象
                bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
            }

            //要创建的Bean既不是单例模式，也不是原型模式，则根据Bean定义资源中
            //配置的生命周期范围，选择实例化Bean的合适方法，这种在Web应用程序中
            //比较常用，如：request、session、application等生命周期
            else {
                String scopeName = mbd.getScope();
                final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
                //Bean定义资源中没有配置生命周期范围，则Bean定义不合法
                if (scope == null) {
                    throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
                }
                try {
                    //这里又使用了一个匿名内部类，获取一个指定生命周期范围的实例
                    Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
                        beforePrototypeCreation(beanName);
                        try {
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        finally {
                            afterPrototypeCreation(beanName);
                        }
                    });
                    //获取给定Bean的实例对象
                    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;
        }
    }

    // Check if required type matches the type of the actual bean instance.
    //对创建的Bean实例对象进行类型检查
    if (requiredType != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
        try {
            T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
            if (convertedBean == null) {
                throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
            }
            return convertedBean;
        }
        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;
}

在doGetBean方法中，其实做了很多事，这里一一解释：

1. 首先调用 getSingleton(beanName); 方法，先尝试获取一个单例实例，这个方法解决了循环依赖的问题，下面我会详细的说明。
2. 如果尝试获取的实例不存在当前IOC容器，如果父容器不为空会去父容器中获取Bean。
3. 经过以上步骤都没有获取到Bean实例的话，先寻找所有依赖的Bean，对依赖的Bean循环调用getBean()方法（依赖Bean有可能为单例，此时如果是单例Bean的话这样做的目的第一是先将此Bean初始化，第二是会将其缓存下来，等之后依赖注入会用到）
   • 如果是单例Bean：调用getSingleton方法，其第二个参数ObjectFactory是一个功能接口，里面有一个模板提供方法，getObject，调用方法返回实例，所以在外面调用getSingleton方法时使用匿名类方式将子类createBean方法赋给ObjectFactory对象的getObject方法，便于在getSingleton方法中可以调用。这里是一个面向函数式编程思想 。这里多一层getSingleton方法是为了解决循环依赖问题 ，下面会详细解释。
   • 如果是原型Bean：直接调用子类createBean方法，因为其不需要经过一些循环依赖步骤，换言之，如果有原型Bean循环依赖了，是不能解决的，会抛出异常。
   • 如果是其他scope的Bean：会设置其scope，然后同样是调用createBean去创建。

到这里我们应该要明白了，真正去创建Bean的方法是createBean：

//创建Bean实例对象
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {

    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
    }
    RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;

    // Make sure bean class is actually resolved at this point, and
    // clone the bean definition in case of a dynamically resolved Class
    // which cannot be stored in the shared merged bean definition.
    //判断需要创建的Bean是否可以实例化，即是否可以通过当前的类加载器加载
    Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
    if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
        mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
        mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
    }

    //略...

    try {
        // Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
        //如果Bean配置了初始化前和初始化后的处理器，则试图返回一个需要创建Bean的代理对象
        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);
    }

    try {
        //创建Bean的入口
        Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
        }
        return beanInstance;
    }
    
    //略...
}

这里也分步骤进行解读：

1. 首先会先判断此Bean是否可以实例化。
2. 然后此时会调用resolveBeforeInstantiation方法，这是一个通知回调方法，会将此时的Bean的Class与BeanName传入容器中实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的方法postProcessBeforeInstantiation。举个例子AbstractAutoProxyCreator这个类实现了BeanPostProcessor这个接口来完成AOP代理，但它同时也实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor这个接口，这个接口的方法调用时间即为上述Bean实例化与依赖注入之前（doCreateBean 才真正进行Bean实例化与依赖注入）。如果关于BeanPostProcessor的知识不懂的话，可以看看下一章我会讲到Spring的自定义扩展方式，然后下下章讲到AOP的时候也会详细讲解AbstractAutoProxyCreator实现InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的真正作用，这里读者只要记住，InstantiationAwareBeanPostProcessor的调用时机是在Bean实例化以前。
3. 如果此时InstantiationAwareBeanPostProcessor的回调方法没有获取到Bean（自定义扩展的内容，说明没有进行自定义扩展），那么进入真正创建Bean的方法doCreateBean。

//真正创建Bean的方法
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {

    // Instantiate the bean.
    //封装被创建的Bean对象
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (mbd.isSingleton()) {
        instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
    }
    if (instanceWrapper == null) {
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
    //获取实例化对象的类型
    Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
    if (beanType != NullBean.class) {
        mbd.resolvedTargetType = beanType;
    }

    // Allow post-processors to modify the merged bean definition.
    //调用PostProcessor后置处理器
    synchronized (mbd.postProcessingLock) {
        if (!mbd.postProcessed) {
            try {
                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.
    //向容器中缓存单例模式的Bean对象，以防循环引用
    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");
        }
        //这里是一个匿名内部类，为了防止循环引用，尽早持有对象的引用
        addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    }

    // Initialize the bean instance.
    //Bean对象的初始化，依赖注入在此触发
    //这个exposedObject在初始化完成之后返回作为依赖注入完成后的Bean
    Object exposedObject = bean;
    try {
        //将Bean实例对象封装，并且Bean定义中配置的属性值赋值给实例对象
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        //初始化Bean对象
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
            throw (BeanCreationException) ex;
        }
        else {
            //抛异常..略...
        }
    }

    if (earlySingletonExposure) {
        //获取指定名称的已注册的单例模式Bean对象
        Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
        if (earlySingletonReference != null) {
            //根据名称获取的已注册的Bean和正在实例化的Bean是同一个
            if (exposedObject == bean) {
                //当前实例化的Bean初始化完成
                exposedObject = earlySingletonReference;
            }
            //当前Bean依赖其他Bean，并且当发生循环引用时不允许新创建实例对象
            else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
                String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
                Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
                //获取当前Bean所依赖的其他Bean
                for (String dependentBean : dependentBeans) {
                    //对依赖Bean进行类型检查
                    if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
                        actualDependentBeans.add(dependentBean);
                    }
                }
                
                //略...
                
            }
        }
    }

    // Register bean as disposable.
    //注册完成依赖注入的Bean
    try {
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
    }
    catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
        throw new BeanCreationException(
            mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
    }

    return exposedObject;
}

1. 创建完成的Bean实例，其实又被Spring封装了一层，最终封装Bean为BeanWrapper，此封装类存放Bean实例对象、Bean的Class类型等。createBeanInstance(beanName, mbd, args) 方法会实例化Bean，并且封装成BeanWrapper返回。注意此时仅仅只是调用构造器实例化Bean而已。
2. 在实例化Bean之后，如果该Bean是单例且允许循环依赖（可在配置中配置此属性），在此为了解决循环引用，提前将对象引用暴露出来，下面会提到循环引用的解决方法。
3. 到这里Bean已经实例化好了，接下来调用populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper) 方法进行依赖注入。
4. 此时的Bean已是实例化且依赖注入好的Bean，接着会调用initializeBean(beanName, exposedObject, mbd) 方法，该方法是一个回调通知方法，在扩展Spring中会详细解释，这里只要记住，在这个时机Spring提供出了一个回调方法可供扩展。
5. 调用 registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd); 方法注册此Bean。

解决循环依赖的问题

什么是循环依赖？

假设aBean中需要依赖bBean，而bBean中也需要依赖aBean，这时初始化aBean时，需要进行依赖注入，所以需要初始化bBean，而在bBean初始化时又需要依赖注入，此时需要一个aBean，这就造成了一个死锁，aBean在等待bBean初始化好，才能完成aBean的初始化，而bBean又在等待aBean初始化好，才能完成bBean的初始化，那么在Spring中是如何解决这种循环依赖问题的呢？

Spring中如何解决循环依赖

让我们回顾一下时序，我们先是调用了getBean方法，接着调用doGetBean方法真正去获取Bean，不知读者是否还记得，此时会先去调用getSingleton(beanName) 方法，尝试获取一个单例实例：

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    //尝试先从singletonObjects获取实例
    Object singletonObject = this.singletonObjects获取实例.get(beanName);
    //如果singletonObjects没有存放此Bean的实例的话，获取早期暴露的实例
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            //先尝试从早期暴露缓存earlySingletonObjects中获取
            singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            //早期暴露的缓存没有的话，去早期暴露的Map中获取
            if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                //singletonFactories此Map即为早期暴露的Map
                ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                //如果可以获取到早期暴露的对象的话
                if (singletonFactory != null) {
                    //从此singletonFactory中获取Bean实例
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                    //存放在早期暴露的缓存中，下次取只需要从earlySingletonObjects拿即可
                    this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                    //由于已经存放在缓存中，singletonFactories继续存放没有意义，移除
                    this.singletonFactories.remove(beanName);
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}

此时读者需要记住几个Map，关注接下来的方法它们的put时机和put的value到底是什么：

1. singletonObjects：存放单例Bean的一个Map。
2. earlySingletonObjects ：早期暴露的缓存，在获取早期暴露对象之后会进行缓存。
3. singletonFactories ：关键解决了循环依赖问题的一个Map对象，方式是过早暴露Bean引用。需要关注的点是它的value是一个ObjectFactory对象，此时依然是面向函数式编程 ，此接口只是一个功能暴露接口，也就是最终调用singletonFactory.getObject(); 的方法为关键，该方法获取早期Bean实例。

接着回忆一下，在尝试调用getSingleton方法未获得对象时，会判断是否为单例，如果Bean为单例则会调用getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) 方法，注意此时的方法与上面的参数不一样，重载方法：

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
    //此过程需要进行同步处理
    synchronized (this.singletonObjects) {
        //依然先尝试从singletonObjects中获取
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        //获取不到的话
        if (singletonObject == null) {
            //如果此时单例Bean已经是在创建了，由于是单例的Bean，所以需要抛出异常
            if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) {
                throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName,
                                                          "Singleton bean creation not allowed while 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 + "'");
            }
            //此时就是上述提到的创建Bean的标识，在此标记此Bean已经正在创建
            beforeSingletonCreation(beanName);
            boolean newSingleton = false;
            boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
            if (recordSuppressedExceptions) {
                this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();
            }
            try {
                //面向函数编程，调用功能接口中的方法获取单例Bean，getObject方法的实现
                //在调用getSingleton之前就已经使用匿名类的方式传入
                singletonObject = singletonFactory.getObject();
                newSingleton = true;
            }
            catch (IllegalStateException ex) {
                // Has the singleton object implicitly appeared in the meantime ->
                // if yes, proceed with it since the exception indicates that state.
                singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null) {
                    throw ex;
                }
            }
            catch (BeanCreationException ex) {
                if (recordSuppressedExceptions) {
                    for (Exception suppressedException : this.suppressedExceptions) {
                        ex.addRelatedCause(suppressedException);
                    }
                }
                throw ex;
            }
            finally {
                if (recordSuppressedExceptions) {
                    this.suppressedExceptions = null;
                }
                //此时移除Bean创建的标识，表示此Bean不在创建时间了，已经创建完成
                afterSingletonCreation(beanName);
            }
            if (newSingleton) {
                //此时会将创建好了的Bean存入单例Map中
                addSingleton(beanName, singletonObject);
            }
        }
        return singletonObject;
    }
}

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
    //需要同步处理
    synchronized (this.singletonObjects) {
        //加入singletonObjects以供后续getBean时直接获取实例
        this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
        //将早期暴露的实例移除，就算不移除这里也没有用了，因为根本不会有进入此Map的时机
        this.singletonFactories.remove(beanName);
        //这里就更不用说了，不会有进入此Map的时机
        this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
        this.registeredSingletons.add(beanName);
    }
}

由于此时已经将完整的Bean（实例化以及依赖注入完成）创建出来了，所以直接放入singletonObjects这个Map中，以供后续getBean时就可以直接取出。如果你还记得上面我让你记住的那几个Map的话，此时你应该可以有一个承上启下的感觉，singletonObjects是在初始化Bean完成时才会put实例 。

此时我们回到创建单例Bean中：

// Create bean instance.
//创建单例模式Bean的实例对象
if (mbd.isSingleton()) {
    //这里使用了一个匿名内部类，创建Bean实例对象，并且注册给所依赖的对象
    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
        try {
            //创建一个指定Bean实例对象，如果有父级继承，则合并子类和父类的定义
            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.
            //显式地从容器单例模式Bean缓存中清除实例对象
            destroySingleton(beanName);
            throw ex;
        }
    });
    //获取给定Bean的实例对象
    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}

这里可以看得出来，此时将子类实现的createBean方法传入getSingleton中以供后续getObject调用，也就是说，真正创建Bean的方法是createBean（在上面说初始化的时候也有提到，所以这里只是提一下经过了哪些方法，不贴代码详细描述），而createBean中判断了一下此Bean是否可以实例化，接着调用真正干事情的doCreateBean方法去初始化Bean，此时会先调用构造器实例化此Bean，注意此时仅仅是实例化一个Bean对象出来，Bean实例还未依赖注入，此时会调用这样一段代码：

//向容器中缓存单例模式的Bean对象，以防循环引用
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");
    }
    //这里是一个匿名内部类，为了防止循环引用，尽早持有对象的引用
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}

上面也有说过，这里会判断是否为单例，且允许循环依赖，才会进入addSingletonFactory方法：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
    //同步处理
    synchronized (this.singletonObjects) {
        //如果singletonObjects不存在该Bean才进行早期暴露
        if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
            //会put一个功能接口对象到singletonFactories这个Map中
            this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
            this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
            this.registeredSingletons.add(beanName);
        }
    }
}

此方法我称为一个早期暴露实例的方法，注意此时这里可以通过getEarlyBeanReference方法获得此时Bean的引用（Bean仅仅是实例化），然后将该方法传给ObjectFactory这个功能接口的getObject方法，此时只需要将ObjectFactory这个具有获取早期Bean引用的方法的对象put进singletonFactories这个Map中，读到这里，聪明的读者应该已经知道了Spring到底是如何解决循环依赖问题的了。

循环依赖总结

心中需要有一个时序图，你将会看的更清晰：

getBean -> doGetBean -> 先去singletonObjects这个Map中查看是否已经有Bean实例，如果没有 -> 此Bean为单例的情况下，查看singletonFactories此Map是否有早期暴露的单例Bean引用 -> 如果有证明此时这个单例Bean在其他地方已经在创建了，此时只需要返回此引用作为Bean实例即可。

1. singletonObjects时机：会在完整创建完一个单例Bean时，存放起来，容器即为singletonObjects这个Map，并且会移除早期暴露 singletonFactories 这个Map中关于该Bean的引用。
2. singletonFactories时机：在单例Bean情况下，在仅仅是实例化还未依赖注入此Bean时提前将Bean引用早期就存放在singletonFactories这个Map中，所以在doGetBean 尝试获取Bean实例时即可拿到一个Bean引用。

此时就来回顾一下上述的循环依赖问题：

当创建aBean时，先去看看singletonObjects是否已经有实例，显然是没有，然后就会实例化此Bean，在这之后，依赖注入之前，将aBean的引用存放在singletonFactories这个Map中，然后进行依赖注入，此时发现aBean依赖bBean，所以需要去初始化bBean，依然是先看看singletonObjects是否有bBean，显然也没有，然后就实例化bBean，在bBean依赖注入时，发现此Bean依赖aBean，所以又去初始化aBean了，然后aBean又去singletonObjects看是否存在实例，显然此时还是没有的，然后去singletonFactories这个Map查找的时候，发现存在一个Bean引用，所以获取该引用作为aBean，将此引用注入到bBean完成bBean依赖注入的过程，bBean初始化结束，然后回到aBean依赖注入，初始化bBean成功，将bBean注入到aBean，然后aBean初始化也成功，没有循环依赖问题。

为什么早期暴露一个引用就可以解决循环依赖问题呢？

还是看这个例子，在bBean中注入的aBean依赖仅仅是一个aBean实例化之后还未依赖注入（不完整的aBean）引用，但当aBean也初始化好了，bBean中的aBean（此时是完整的aBean）不也初始化好了吗？因为引用指向的对象都是同一个地址，这样bBean就能提前初始化好，只有bBean初始化好了aBean才能初始化好，所以解决了循环依赖的问题。

但此时有一个问题，在上面介绍的所有的过程都是针对于单例Bean的，如果不是单例Bean根本都不会进行上述操作，如果是原型Bean循环依赖另一个原型Bean怎么办呢？目前我所知道的这个应该是解决不了的，在初始化的过程中就会报循环依赖的异常，所以要保证Bean为单例，才可以循环依赖。

FactoryBean

FactoryBean是Spring定义的一个特殊的Bean，先来看看它定义了什么方法：

//工厂Bean，用于产生其他对象
public interface FactoryBean<T> {

	//获取容器管理的对象实例
	@Nullable
	T getObject() throws Exception;

	//获取Bean工厂创建的对象的类型
	@Nullable
	Class<?> getObjectType();

	//Bean工厂创建的对象是否是单态模式，如果是单态模式，则整个容器中只有一个实例
	//对象，每次请求都返回同一个实例对象
	default boolean isSingleton() {
		return true;
	}
}

如果此Bean是FactoryBean，就必须实现FactoryBean接口。通过该接口可以看出FactoryBean的一些特性：

1. getObeject：定义了一个获取Bean对象的方法。
2. getObjectType：定义了一个获取Bean的Class对象的方法。
3. isSingleton：判断此Factory生成的Bean是否为单例Bean，默认为true。

FactoryBean是什么

它是一个特殊的Bean，从名字就可以看出来，它是由Bean结尾的，意味着是一个Bean，但此Bean是工厂类型的Bean，什么意思呢？普通Bean只是IOC容器管理的真正代码中使用的对象，但工厂Bean不是我们要使用的对象，它负责生产真正的Bean，它是一个工厂，但它也是由工厂（BeanFactory）生产出来的，也就是说，FactroyBean是用来生产Bean而生的。

FactoryBean在IOC容器哪里用到

在BeanFactory接口中，定义了一个静态变量：

//对FactoryBean的转义定义，因为如果使用bean的名字检索FactoryBean得到的对象是工厂生成的对象，
//如果需要得到工厂本身，需要转义
String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";

这个用处是用来区分要获取的是FactoryBean本身还是FactoryBean生产出来的Bean。假设有一个FactoryBean，BeanName=“demo”，你调用getBean方法希望获取到它的本身，你需要加一个符号：getBean("&demo")，此时你get到的对象会是FactoryBean本身，如果不加此符号，会获取此FactoryBean的方法getObject生产出来的Bean作为返回值。没听懂？看看下面就懂了。

回顾以上初始化Bean的过程，我们回到getBean之后的doGetBean这个一开始的起点方法中：

// Create bean instance.
//创建单例模式Bean的实例对象
if (mbd.isSingleton()) {
    //这里使用了一个匿名内部类，创建Bean实例对象，并且注册给所依赖的对象
    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
        try {
            //创建一个指定Bean实例对象，如果有父级继承，则合并子类和父类的定义
            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.
            //显式地从容器单例模式Bean缓存中清除实例对象
            destroySingleton(beanName);
            throw ex;
        }
    });
    //获取给定Bean的实例对象
    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}

这里举一个创建单例Bean过程的一段代码。我们上面介绍了createBean的流程，此时返回一个Bean是已经是实例化好了并且依赖注入完成，各种回调方法完成之后的一个Bean实例sharedInstance，但是它没有真正的返回出去，而是又执行了一个方法getObjectForBeanInstance：

//获取给定Bean的实例对象，主要是完成FactoryBean的相关处理
protected Object getObjectForBeanInstance(
    Object beanInstance, String name, String beanName, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {

    // Don't let calling code try to dereference the factory if the bean isn't a factory.
    //容器已经得到了Bean实例对象，这个实例对象可能是一个普通的Bean，
    //也可能是一个工厂Bean，如果是一个工厂Bean，则使用它创建一个Bean实例对象，
    //如果调用本身就想获得一个容器的引用，则指定返回这个工厂Bean实例对象
    //如果指定的名称是容器的解引用(dereference，即是对象本身而非内存地址)，
    //且Bean实例也不是创建Bean实例对象的工厂Bean
    if (BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name) && !(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
        throw new BeanIsNotAFactoryException(transformedBeanName(name), beanInstance.getClass());
    }

    // Now we have the bean instance, which may be a normal bean or a FactoryBean.
    // If it's a FactoryBean, we use it to create a bean instance, unless the
    // caller actually wants a reference to the factory.
    //如果Bean实例不是工厂Bean，或者指定名称是容器的解引用，
    //调用者向获取对容器的引用，则直接返回当前的Bean实例
    if (!(beanInstance instanceof FactoryBean) || BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
        return beanInstance;
    }

    //处理指定名称不是容器的解引用，或者根据名称获取的Bean实例对象是一个工厂Bean
    //使用工厂Bean创建一个Bean的实例对象
    Object object = null;
    if (mbd == null) {
        //从Bean工厂缓存中获取给定名称的Bean实例对象
        object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
    }
    //让Bean工厂生产给定名称的Bean对象实例
    if (object == null) {
        // Return bean instance from factory.
        FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) beanInstance;
        // Caches object obtained from FactoryBean if it is a singleton.
        //如果从Bean工厂生产的Bean是单态模式的，则缓存
        if (mbd == null && containsBeanDefinition(beanName)) {
            //从容器中获取指定名称的Bean定义，如果继承基类，则合并基类相关属性
            mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
        }
        
        boolean synthetic = (mbd != null && mbd.isSynthetic());
        //调用FactoryBeanRegistrySupport类的getObjectFromFactoryBean方法，
        //实现工厂Bean生产Bean对象实例的过程
        object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic);
    }
    return object;
}

也就是说，每一个Bean在初始化完成时，都会进入这个方法，这个方法会判断该Bean是否是FactoryBean，如果是的话，我们需要get的并不是这个FactoryBean，而是FactoryBean生产出来的Bean。

1. 先是判断get的名称是否为 “&” 符号开头，如果是的话就是指获取FactoryBean本身即可，但此Bean又没有实现FactoryBean，也就是说在不是FactoryBean的Bean上获取本身（"&"）将会抛出异常。
2. 再是判断该Bean如果不是FactoryBean，说明是普通Bean，直接返回本身即可，亦或是以"&"开头的，上面也说了，以“&"开头的话获取的是本身，所以也是直接返回本身即可。
3. 如果程序运行到了这里，我们可以知道，此Bean是一个FactoryBean，且并不是获取本身，而是获取FactoryBean生产出来的Bean，此时会先去FactoryBean缓存中获取是否有已经创建好了的Bean实例。
4. 缓存如果有返回缓存即可，缓存没有就调用getObjectFromFactoryBean方法，从FactoryBean中生产Bean

//Bean工厂生产Bean实例对象
protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) {
    //Bean工厂是单态模式，并且Bean工厂缓存中存在指定名称的Bean实例对象
    if (factory.isSingleton() && containsSingleton(beanName)) {
        //多线程同步，以防止数据不一致
        synchronized (getSingletonMutex()) {
            //直接从Bean工厂缓存中获取指定名称的Bean实例对象
            Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
            //Bean工厂缓存中没有指定名称的实例对象，则生产该实例对象
            if (object == null) {
                //调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
                object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
                // Only post-process and store if not put there already during getObject() call above
                // (e.g. because of circular reference processing triggered by custom getBean calls)
                Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
                if (alreadyThere != null) {
                    object = alreadyThere;
                }
                else {
                    if (shouldPostProcess) {
                        try {
                            object = postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
                        }
                        catch (Throwable ex) {
                            throw new BeanCreationException(beanName,
                                                            "Post-processing of FactoryBean's singleton object failed", ex);
                        }
                    }
                    //将生产的实例对象添加到Bean工厂缓存中
                    this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);
                }
            }
            return object;
        }
    }
    //调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
    else {
        Object object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
        if (shouldPostProcess) {
            try {
                object = postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
            }
            catch (Throwable ex) {
                throw new BeanCreationException(beanName, "Post-processing of FactoryBean's object failed", ex);
            }
        }
        return object;
    }
}

1. 首先判断FactoryBean生产的Bean是否为单例的，判断方法在FactoryBean接口中就已经定义此方法，并且要在熟悉的singletonObjects这个存放单例Bean的Map中存在此Bean，就可以判断生产的Bean为单例，所以需要缓存它，这个过程需要同步控制，接下来就调用doGetObjectFromFactoryBean方法去获取真正的Bean，并将其放入缓存中factoryBeanObjectCache.put(beanName, object)，以便下一次获取。然后返回真正生产出来的Bean。
2. 此时如果走到这里，说明生产出来的Bean为非单例的，所以不需要缓存，只需要简单的调用doGetObjectFromFactoryBean方法去获取真正的Bean返回即可

以上两种可能性都调用了同一个方法doGetObjectFromFactoryBean：

//调用Bean工厂的getObject方法生产指定Bean的实例对象
private Object doGetObjectFromFactoryBean(final FactoryBean<?> factory, final String beanName)
    throws BeanCreationException {

    Object object;
   
    //安全验证，略...

    //调用BeanFactory接口实现类的创建对象方法
    object = factory.getObject();
    
    //略...
    
    return object;
}

为了凸显出主线，我删减了一些支线代码，在这里可以看出来，最终调用的是FactoryBean的getObject方法，正是FactoryBean接口定义的这个方法，此方法为生产Bean的方法。

FactoryBean例子

为了加深理解，我举一个生产环境都会用到的一个FactoryBean来演示到底FactoryBean有什么用。

这里我拿MyBatis与Spring整合包下的一个类MapperFactoryBean作为例子讲解一下：

/**
   * {@inheritDoc}
   */
@Override
public T getObject() throws Exception {
    return getSqlSession().getMapper(this.mapperInterface);
}

/**
   * {@inheritDoc}
   */
@Override
public boolean isSingleton() {
    return true;
}

这里贴两个主要方法（需要有一点MyBatis的基础），我在分析MyBatis那篇文章中有提到，我们定义的那些Mapper接口，其实是SqlSession调用getMapper方法创建出来的，从以上getObject中可以看出，MapperFactoryBean是一个专门生产Mapper的一个FactoryBean，从isSingleton方法中可以看出，获取的Mapper都为单例。我们回忆一下在使用SSM的时候，如果是一个一个Mapper去配置成Bean放在IOC容器中，需要这样写：

<bean id="demoMapper" class="org.mybatis.Spring.mapper.MapperFactoryBean">
	<property name="mapperInterface" value="com.demo.DemoMapper">property>
    <property name="sqlSessionFactory" ref="sqlSessionFactory">property>
bean>

请注意，此Bean的class类型就是我们上面介绍的MapperFactoryBean，其中有属性mapperInterface ，根据此属性去使用getObject方法获取真正的Mapper对象，就算你直接配置一个Mapper扫描路径，它的底层也是将扫描到的每一个mapper接口类型作为MapperFactoryBean，以一个FactoryBean的形式存放在IOC容器中，当getBean的时候其实是调用MapperFactoryBean这个FactoryBean的getObject方法：

@Autowired
private DemoMapper demoMapper

也就是说，你这样使用一个Mapper的时候，Spring容器其实是先获取MapperFactoryBean，然后调用所有Bean都会调用的方法getObjectForBeanInstance去进行判断，发现此Bean为一个FactoryBean，调用此Bean的getObject方法，也就是委派其中的SqlSession去getMapper，从而获取真正的Mapper。

总结

到此就结束了初始化Bean的全过程，我们可以总结出来几件事：

1. 在Spring中有一个特殊的单例模式，称为注册式单例，往Map中put那些Bean实例达到单例的效果（过程进行同步处理，解决并发问题）。
2. 在初始化IOC容器时就会初始化Bean（ 单例且lazy-init = false ），并将这些Bean存放在（BeanFactory的）Map中，这可以节省时间，一些单例Bean在启动时就已经创建好，使用时只需获取Map中实例即可。
3. 与上一个类似的，如果Bean是除了单例之外的scope，在getBean时同样会走doCrateBean去创建实例，但区别在于不会对其进行缓存，也就是说，除单例之外的scope，可以达到每次getBean都是不同实例的Bean的效果。
4. 循环依赖问题只在单例Bean 上被解决，原型Bean之间的循环依赖会抛出异常。
5. 在初始化Bean时多次出现回调通知方法，这个特性展现了Spring框架的易扩展性，这是非常强大的设计，将在下一章中对其进行讲解，AOP的实现也依赖于此。
6. Factory是一个特殊的Bean ，主要用途是用来生产Bean的，请注意IOC容器中singletonObjects这个Map将会存放所有初始化好的单例Bean（包括那些单例的FactoryBean），而factoryBeanObjectCache存放的则是那些FactoryBean生产出来的Bean，也就是说，IOC容器不仅会存放FactoryBean在容器中，还会存放FactoryBean生产的Bean在容器中，双重缓存加快获取Bean的效率。这里读者要理清两者的关系。