手写Spring，理解SpringBean生命周期

按照Spring使用习惯，准备环境

​ 首先，写一个TigerApplicationContext，模拟Spring的Annotation Application。然后写一个config，接着写一个UserService。

由于Spring需要扫描bean，所以我们得定义一个扫描注解ComponentScan，如下：

有了这个扫描注解，我们就可以模拟spring，在config类上写我们需要的扫描路径，如下：

由于我们还需要扫描Service类，所以还需定义一个注解：@Component

通过上面的一些步骤，基本把我们平时该做的一些步骤都设置好了，

例如，通过注解@Component，让Spring扫描，通过在main函数中，获取Spring容器上下文,使用如下语句：

TigerApplicationContext applicationContext = new TigerApplicationContext(AppConfig.class); 

以及通过如下语句，从容器中获取bean.

UserService userService = (UserService)applicationContext.getBean("userService"); 

Spring 扫描字节码文件

​ 但是，我们要知道，这些注解，只是作为给代码看的注释，实际并没有什么真正的作用。像上面的注解：@ComponentScan(“com.tiger.service”)，只是告诉Spring需要扫描的路径是：com.tiger.service，至于要怎么扫描，还得通过Spring来实现。下面就说一下，TigerApplicationContext是怎么实现的。

​ 在创建Spring容器的过程中，需要创建非懒加载的单例bean。这个过程是在下面构造方法的过程中实现的：

TigerApplicationContext applicationContext = new TigerApplicationContext(AppConfig.class); 

​ 你让Spring去创建单例bean（通过类的构造函数），那么我得知道哪些是要创建的，那么怎么找到他们？比如说，系统里面有个OrderService类，什么东西也没有加，它就是一个普通的Java类，如下：

​ 所以，Spring得通过扫描注解，才能知道哪些是归Spring容器管理的。那么怎么去扫描呢？

​ 上面的AppConfig类已经很明确的说了，需要在路径com.tiger.service下扫描。扫描的时候，只要加了@Component注解，都需要Spring去创建Bean。

​ 下面看下，在TigerApplicationContext中，是怎么进行扫描的。

好了，通过上面的步骤，我们拿到了扫描路径：com.tiger.service。Spring就是通过解析包路径：com.tiger.service下的类，看看这些类上面，是否有注解。当前我们的项目中，有两个类：OrderService、UserService，由于OrderService没有对应的注解，所以它不是bean。

我们要取的是编译后的class文件。那我们怎么拿到呢？通过class loader去加载Java字节码文件。

java 的类加载系统，分三大类：bootstrap，extend，app。我们程序中的TigerApplicationContext.class 是由App Class loader加载的。

从idea的控制台可以看出，指定的classpath：D:\code\TigerSpring\TigerSpring\target\classes

所以，通过ClassLoader classLoader = TigerApplicationContext.class.getClassLoader(); 来获取对应的类加载器。因为获取到路径是带点号(.)的，但是我们现在是要去文件系统找，所以我们转换一下，把点(.)换成斜杆：path = path.replace(“.”, “/”);

所以通过相对路径，很快就找到了Service文件夹。下面就把resource转换成File 对象，然后再通过File，拿到类的绝对路径。到这里，结合绝对路径，其实可以通过ASM技术操作字节码。但我们本次不使用这个ASM，而是使用Class Loader。

通过Class Loader获取到Class对象，然后再通过class的方法，判断当前的类是否含有@Component注解，如下，打印出了含有注解的类。

而order Service因为没有注解，所以没扫描出来。

那到了这里，可以直接创建bean了吗？还不行，还要判断，他是单例bean，还是原型bean。那怎么判断呢？我们这里新加一个@Scope注解，然后把这个注解添加到类中，如下所示：

接下来就是对@Scope注解写逻辑，通过class判断这个类，有没有使用@Scope注解，主要逻辑如下：

我们先跳过Scope判断逻辑，回到创建bean的地方：

传进来一个字符串，返回一个对象，实现逻辑是什么呢？看一下getBean方法：

​ 大概逻辑可以是这样子：通过字符串bean name，然后扫描文件，再去获取user service的class文件，这个步骤（扫描、加载字节码文件），跟上面扫描注解的步骤，是重复的，由此，我们引入BeanDefinition的概念。

引入BeanDefinition

​ BeanDefinition主要说明一个bean的类型是什么，作用域是什么（单例还是原型），bean是否是懒加载的，具体bean定义如下：

这个bean的定义，是定义所有bean通用的属性。

​ 所以，到这里，我们再回到那个Component注解判断的地方，如果判断了这是一个bean（即使用了@Component注解），那么，就得定义一下BeanDefinition，如下：

由于在扫描方法里面，要扫描整个项目的字节码文件，所用使用的是for循环（有很多的意思），所以我们要把定义好的BeanDefinition放到一个map里面存储，后面我们创建bean的时候，就从这个map里面获取。

小结

​ 传入配置类，获取到配置类上面的扫描路径：com.tiger.service，然后根据扫描路径，去遍历路径下面的每个class文件，通过class loader加载每个class字节码文件，得到一个class对象，得到class对象之后，判断有没有对应的从@Component注解，如果有注解，则定义对应BeanDefinition，然后把BeanDefinition存入到一个map中，这就是扫描包做的事情。

引入单例池

​ 接下来说创建bean。

​ 创建的时候，先做异常判断。由于上面在扫描的时候，我们已经把所有的注解，都扫描出来，放入map里面了。如果bean的名字这个key不在BeanDefinition的keyset中，那么说明这个bean是一个非法的，不存在的bean，所以可以直接把异常抛出来，如下：

​ 如果map里面有这个beanName的key，就接着判断，它是单例的，还是原型的。如果是原型的，直接创建。

为了达到复用的目的，我们不直接在getBean(String beanName)这个方法里面直接创建bean，而是新建一个createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)方法。因为单例bean只创建一次，所以在创建的时候，我们可以使用一个map来存储：

private Map<String, Object> singletonObjects = new HashMap<>();

​ 由于我们所有的bean定义在beanDefinitionMap已经有了，我们再次遍历这个map，把所有单例bean拿出来，然后新建，并存入单例map： singletonObjects ，如下：

所以，再回到getBean(String beanName)方法：当判断是单例bean的时候，直接从singletonObjects 中根据bean name 从map取出即可，如果是原型的bean，那么直接调用createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition) 方法。通过这样子，方法createBean就可以被重用了，拆解成小的函数，便于代码重用。

​ 通过上面，就完整解释了，怎么获取bean。

创建Bean

​ 接下来，说说怎么创建bean，也就是方法：createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)

先来个简单版的创建bean：

直接通过class的无参构造函数获取对象。

在main函数运行结果如下：

我们使用orderService再测试一下，给它加上 对应的注解：

在main函数中从容器获取OrderServicebean，并打印，结果如下：

看看OrderService，只有注解，注解里面并没有给bean加名字，和userService有点不一样。

所以，在扫描注解，发现有@Component注解的时候，如果发现没有名字，那就默认给它生成一个名字。

在运行代码，不报错了，如下：

属性注入：引入新的注解@Autowire

​ 我们把orderService注入到userService中，看看打印结果：

打印出来orderService是空值。

下面说说怎么把orderService注入UserService。

按照这个逻辑，通过无参构造函数得到一个对象之后，就开始依赖注入，如下：

​ 注：图怕中有错别字，兑现---->应该是对象

那我要注入什么东西？通过class对象，可以获取到这个类有哪些属性，遍历一下这些属性，看看哪个属性是有@Autowire注解的，如下：

​ 拿到Autowire注解之后，要给这个属性注入什么内容呢？问号这里该给一个什么值？可以根据当前属性的bean类型（也就是UserService这个类的OrderService这个类型）去单例池找，但是，这个时候，orderService在容器中，可能还没有创建好，那此时，只能依赖BeanDefinition。这里先忽略，默认容器中已经有orderService这个bean。但是，如果容器中有多个orderService的bean，那就先通过名字找。找的过程是这样，先根据类型，如果多个，则在根据名字找bean。

​ 综上所述，这里简单点，直接通过名字找bean，调用getBean方法，传入属性名字，如下：

​ 但是，这里可能有一个问题，就是，在调用getBean方法的时候，有可能获取不到。

​ 我们重新梳理一下整个流程。

​ 假设我们在扫描bean的时候，是先创建的UserService这个bean，然后给它的属orderService性赋值，但是这个时候，OrderService并没被扫描到，还没成为Spring IOC容器中的一个bean，那怎么办呢？那上面获取bean的时候，就会返回空，所以我们得加一个判断，如下：

此时，在运行代码，可以看到orderService已经注入到UserService中，如下：

初始化：实现InitializingBean接口

沿着主线继续讲，依赖注入完之后，开始初始化。

我们下面接着模拟InitializingBean接口，接口定义如下：

public interface InitializingBean {
    void afterPropertiesSet();
}

然后让UserService实现接口InitializingBean并重写方法: afterPropertiesSet()，如下：

@Component("userService")
@Scope("prototype")
public class UserService implements InitializingBean {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    public void test(){
        System.out.println("这是user Service 里面的test 方法");
        System.out.println("打印orderService属性："+ orderService);
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
    }
}

接下来我们把InitializingBean的功能实现一下。这个过程，还是在创建bean的时候实现的，具体代码如下：

判断当前这个bean的实例是否实现了接口InitializingBean，如果实现了，就把bean强制转换为InitializingBean，然后调用afterPropertiesSet方法

            if (instance instanceof InitializingBean){
                ((InitializingBean)instance).afterPropertiesSet();
            }

在任意一个bean（UserService）里面实现InitializingBean接口，Spring就会自动的去调用afterPropertiesSet()方法，这就是初始化的一个简单实现。

初始化前、初始化后：BeanPostProcessor

​ 接下来再讲另外一个重点：BeanPostProcessor，这是我们仿造Spring BeanPostProcessor的一个接口。

public interface BeanPostProcessor {
    default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
        return bean;
    }

    default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
        return bean;
    }
}

Spring提供了接口BeanPostProcessor，我们就可以去弄一个它的实现类，如下：

public class TigerBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor{
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {

        return bean;
    }
}

类TigerBeanPostProcessor重写了初始化后的方法，那么我们就可以在方法：postProcessAfterInitialization()随意写我们想要实现的逻辑。

这里的逻辑，应该在bean初始化之后调用的。那我们要使用下面的方式调用吗？

这种方式，就是把我们的代码，直接写死到Spring源码里面，肯定不行。

​ 换另外一种方式，使用接口。

​ 大体的思路是这样的：我们不能直接把TigerBeanPostProcessor写死到Spring源码中，但可以通过它的接口：BeanPostProcessor。但是，Spring怎么知道我们有TigerBeanPostProcessor这个类呢？通过注解@Component，如下：

然后回到扫描逻辑，再看方法scan(configClass);

​ 当Spring扫描到有Component注解之后，会判断是否实现了BeanPostProcessor接口，判断方式如下：

如果类实现了接口，那么再通过class获取到类的无参构造函数，从而new一个实例对象出来，这样，通过

BeanPostProcessor instance = (BeanPostProcessor)clazz.getConstructor().newInstance();

就可以替代上面写的硬编码，轻松解耦，不用在Spring源码中new 我们自己业务的实现类。

这个过程是在扫描的方法里面的，但是我们是在创建bean的时候用的，所以，需要把它缓存起来，这个时候，需要新增一个list: beanPostProcessorList接收它。

private List<BeanPostProcessor> beanPostProcessorList = new ArrayList<>();

                            if (BeanPostProcessor.class.isAssignableFrom(clazz)) {
                                BeanPostProcessor instance = (BeanPostProcessor)clazz.getConstructor().newInstance();
                                beanPostProcessorList.add(instance);
                            }

小结：

​ 在扫描的时候，会额外的生成一些beanDefinition,然后存起来，然后呢，这里扫描又额外的做了一些事情，发现如果bean实现了接口BeanPostProcessor，也会把它存起来。

现在通过beanPostProcessorList，我们就可以获取到整个容器中，实现了BeanPostProcessor的实例了。

基于BeanPostProcessor的Spring AOP

​ Spring AOP的底层是基于BeanPostProcessor来实现的。下面来具体说说。

写一个接口：UserInterface

public interface UserInterface {
    public void testAop();
}

然后让UserService实现这个接口，有了接口之后，就可以使用JDK的动态代理了。

回到TigerBeanPostProcessor，写动态代理逻辑，也就是切面逻辑：

@Component
public class TigerBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
        System.out.println("BeanPostProcessor相关的");
        Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(bean.getClass().getClassLoader(), bean.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println("在调用原始方法之前，执行切面逻辑。。。");
                return method.invoke(bean,args);
            }
        });
        return proxyInstance;
    }
}

使用Proxy的静态方法newProxyInstance(ClassLoader loader,Class[] interfaces,InvocationHandler h)生成一个代理对象，返回值：proxyInstance就是生成的代理对象。在这里我们可以看到，最后面返回给容器的bean，是代理对象！

返回到主函数看看执行效果：

Spring的这个BeanPostProcessor机制非常的牛逼，我们可以基于这个机制，做很多的事情。

例如下面的需求：

​ 我希望在项目中定义一个注解：@TigerValue，使用这个注解后，能把注解里面的value，赋值对加了这个注解的属性。

新增了注解，并运行项目，发现获取到空值：

运行程序：

下面是实现逻辑。增加一个bean初始化前的实现类。

@Component
public class TigerValueBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
        for (Field field : bean.getClass().getDeclaredFields()) {
            if (field.isAnnotationPresent(TigerValue.class)) {
                field.setAccessible(true);
                try {
                    // 把注解里面的值，赋值给变量
                    field.set(bean, field.getAnnotation(TigerValue.class).value());
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return bean;
    }
}

然后在创建bean之前，调用这个TigerValueBeanPostProcessor实例方法，具体逻辑，跟上面那个初始化后的操作一样，只不过位置放在了bean初始化之前，如下所示：

我们实现BeanPostProcessor接口里面的两个方法，相当于在Spring注册了两个回调函数。当Spring在创建bean的时候，执行到BeanPostProcessor相关的逻辑，就会调用我们实现类里面具体的逻辑。

总结

​ 在main函数中，通过TigerApplicationContext的构造函数，拿到配置类上的扫描路径，然后就去编译好的class文件中扫描，看看哪些类使用了注解。在扫描的过程中，会生成一个BeanDefinition map，把生成的的BeanDefinition 放入Map中，这个map在后面创建bean的时候会用到。此外，在扫描的过程中，还会检查类中是否实现了BeanPostProcessor接口，如果实现了，就把实例化的对象放入到List 中，这个list也是在创建bean的过程中会使用。此外，扫描的时候，还会检查这个是不是单例bean，如果是单例bean，就放入到Map： Map singletonObjects中。

​ 所以，扫描主要做三件事情：生成BeanDefinition ，放入map；把实例化的BeanPostProcessor，放入list；把单例放入Map。

​ 然后开始创建bean。先看下是否有Autowire注解，如果有，从容器中获取bean，注入到属性中然后再看看是否实现了BeanPostProcessor接口，如果实现了，就执行接口的实现方法里面的逻辑，最后生成一个bean实例。这个bean实例，如果有做AOP的话，那么生成的代理对象才是最后返回的bean。