【框架源码】Spring源码解析之Bean创建源码流程

问题：Spring中是如何初始化单例bean的？

我们都知道Spring解析xml文件描述成BeanDefinition，解析BeanDefinition最后创建Bean将Bean放入单例池中，那么Spring在创建Bean的这个过程都做了什么。

Spring核心方法refresh()中最最重要的一个方法 finishBeanFactoryInitialization() 方法，该方法负责初始化所有的单例bean。

finishBeanFactoryInitialization()方法位于refresh()中第11步。

走到这一步的时候，Spring容器中所有的BeanFactory都已经实例化完成了，也就是实现BeanFactoryPostProcessor接口的 Bean 都已经初始化完成了。剩下的就是初始化singleton beans，在我们的业务bean中大多数都是单例的，finishBeanFactoryInitialization这一步就是去实例化单例的并且没有设置懒加载的Bean。

Spring会在finishBeanFactoryInitialization这个方法里面初始化所有的singleton bean。

Ok，我们先来看一下finishBeanFactoryInitialization方法内部的逻辑。这个方法的核心就在于完成BeanFactory的配置。该阶段完成了上下文的实例化，包含所有单例Bean对象已经实例化。

核心在于 preInstantiateSingletons() 方法，preInstantiateSingletons方法主要任务是进行初始化，在初始化前同样是一系列判断，如，是否是懒加载的，是否是一个factorybean（一个特别的bean，负责工厂创建的bean），最后调用getBean()方法。

注释中提到的SmartInitializingSingleton接口，是让bean初始化后做一些操作。

OK，那么主要的方法还是getBean()方法，getBean()方法的作用就是加载、实例化Bean。方法内部调用了doGetBean()，我们直接看**doGetBean()**方法内部。

代码很多，我们主要看createBean()方法。

我们继续往doCreateBean 这个方法里面看。

方法很多，我们主需要关注三个方法即可。

• createBeanInstance：实例化，其实也就是调用对象的构造方法实例化对象
• populateBean：填充属性，这一步主要是多bean的依赖属性进行填充
• initializeBean：调用spring xml中的init 方法。

从上面讲述的单例bean初始化步骤我们可以知道，循环依赖主要发生在第一、第二步。也就是构造器循环依赖和field循环依赖。

那么我们要解决循环引用也应该从初始化过程着手，对于单例来说，在Spring容器整个生命周期内，有且只有一个对象，所以很容易想到这个对象应该存在Cache中，Spring为了解决单例的循环依赖问题，使用了三级缓存。

什么是Spring的三级缓存？

Spring的IOC容器里面的三级缓存都是Map结构。

• 一级缓存（成熟的bean）
  • singletonObjects 单例池 ，存放完全初始化好的 bean，从该缓存中取出的 bean 可以直接使用
• 二级缓存
  • earlySingletonObjects 提前曝光的单例对象的cache，存放原始的 bean 对象（尚未填充属性），用于解决循环依赖
• 三级缓存
  • singletonFactories 单例对象工厂的cache，存放 bean 工厂对象，用于解决循环依赖

OK，了解完三级缓存我们再来看下 getSingleton() 这个方法。这个方法主要是用于从单例池中获取指定名称的单例Bean实例，方法内部实现了三级缓存查找机制，通过三级查找的机制来获取指定名称的单例Bean实例对象，同时该方法会使用同步代码块保证多线程环境下的线程安全性。

OK，那么到这里我们会有一个疑问，Spring为什么要用三级缓存来解决循环依赖的问题。

首先我们要明确一点，Spring可以解决setter的依赖注入，但是不能解决构造器的依赖注入。

假如我们现在有个A对象和B对象，A的某个field或者setter依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象”这种循环依赖的情况。

A首先完成了初始化的第一步，并且将自己提前曝光到singletonFactories中，此时进行初始化的第二步，发现自己依赖对象B，此时就尝试去get(B)，发现B还没有被create，所以走create流程，B在初始化第一步的时候发现自己依赖了对象A，于是尝试get(A)，尝试一级缓存singletonObjects(肯定没有，因为A还没初始化完全)，尝试二级缓存earlySingletonObjects（也没有），尝试三级缓存singletonFactories，由于A通过ObjectFactory将自己提前曝光了，所以B能够通过ObjectFactory.getObject拿到A对象(虽然A还没有初始化完全，但是总比没有好呀)，B拿到A对象后顺利完成了初始化阶段1、2、3，完全初始化之后将自己放入到一级缓存singletonObjects中。

此时返回A中，A此时能拿到B的对象顺利完成自己的初始化阶段2、3，最终A也完成了初始化，进去了一级缓存singletonObjects中，而且更加幸运的是，由于B拿到了A的对象引用，所以B现在hold住的A对象完成了初始化。

知道了这个原理时候，肯定就知道为啥Spring不能解决"A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的构造方法中依赖了A的实例对象"这类问题啦！因为加入singletonFactories三级缓存的前提是执行了构造器，所以构造器的循环依赖没法解决。

下面一个案例带大家体验下构造器注入和set注入的演示

编写类A类B

public class A {
    private B b;
    public A() {}
    public B getB() {
        return b;
    }
    public void setB(B b) {
        this.b = b;
    }
    public void method(){
        System.out.println("A方法调用");
    }
}

public class B {
    private A a;
    public B(){}
    public A getA() {
        return a;
    }
    public void setA(A a) {
        this.a = a;
    }
    public void method(){
        System.out.println("B方法调用");
    }
}

编写xml

    <bean id="b" class="com.lixiang.demo.B">
        <property name="a" ref="a">property>
    bean>
    <bean id="a" class="com.lixiang.demo.A">
        <property name="b" ref="b">property>
    bean>

测试

修改xml配置

    <bean id="b" class="com.lixiang.demo.B">
        
        <constructor-arg name="a" ref="a">constructor-arg>
    bean>
    <bean id="a" class="com.lixiang.demo.A">
        <property name="b" ref="b">property>
    bean>

代码调整

public class B {
    private A a;
    public B(A a){
        this.a = a;
    }
    public A getA() {
        return a;
    }
    public void setA(A a) {
        this.a = a;
    }
    public void method(){
        System.out.println("B方法调用");
    }
}

测试

可以发现用构造器注入是发生异常的。

Spring引入了“提前暴露Bean”的机制，在创建A对象时，会先创建一个A的空对象并将其添加到缓存池中。

即“提前暴露Bean”，然后继续创建B对象，将其注入A对象中。在创建B对象时，由于A对象已经在缓存池中，可以直接获取到A对象，接着将B对象注入到A对象中，完成Bean的初始化。

好的，到现在整一个Bean的创建流程，就已经完成啦。我们在看一下以下三个方法的具体实现。

首先第一个就是 createBeanInstance() 方法

然后是 populateBean() 方法

最后是 initializeBean() 方法

ok，到这里Spring的bean的创建过程就已经梳理完成啦。

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