BeanDefinition(一)

BeanDefinition——spring bean的建模对象,那么什么是spring bean的建模对象呢?一言概之就是把一个bean实例化出来的模型对象?有人会问把一个bean实例化出来有Class就行了啊,Class也就是我们通常说的类对象,就是一个普通对象的建模对象,那么为什么spring不能用Class来建立bean呢?很简单,因为Class无法完成bean的抽象,比如bean的作用域,bean的注入模型,bean是否是懒加载等等信息,Class是无法抽象出来的,故而需要一个BeanDefinition类来抽象这些信息,以便于spring能够完美的实例化一个bean。

在这里,我们来比较下,正常的创建一个bean,跟Spring通过抽象出一个BeanDefinition来创建bean有什么区别

正常的创建一个java bean:
BeanDefinition(一)_第1张图片
Spring通过BeanDefinition来创建bean:
BeanDefinition(一)_第2张图片
前提:假设在你的项目或者磁盘上有X和Y两个类,X是被加了spring注解的,Y没有加spring的注解;也就是正常情况下当spring容器启动之后通过getBean(X)能正常返回X的bean,但是如果getBean(Y)则会出异常,因为Y不能被spring容器扫描到不能被正常实例化;

①当spring容器启动的时候会去调用ConfigurationClassPostProcessor这个bean工厂的后置处理器完成扫描,关于什么是bean工厂的后置处理器下文再来详细解释;spring完成扫描的具体源码放到后续的文章中再来说。阅读本文读者只需知道扫描具体干了什么事情即可;其实所谓的spring扫描就是把类的信息读取到,但是读取到类的信息存放到哪里呢?比如类的类型(class),比如类的名字,类的构造方法。可能有读者会有疑问这些信息不需要存啊,直接存在class对象里面不就可以?比如当spring扫描到X的时候Class clazzx = X.class;那么这个classx里面就已经具备的前面说的那些信息了,确实如此,但是spring实例化一个bean不仅仅只需要这些信息,还有我上文说到的scope,lazy,dependsOn等等信息需要存储,所以spring设计了一个BeanDefintion的类用来存储这些信息。故而当spring读取到类的信息之后②会实例化一个BeanDefinition的对象,继而调用这个对象的各种set方法存储信息;每扫描到一个符合规则的类,spring都会实例化一个BeanDefinition对象,然后把根据类的类名生成一个bean的名字(比如一个类IndexService,spring会根据类名IndexService生成一个bean的名字indexService,spring内部有一套默认的名字生成规则,但是程序员可以提供自己的名字生成器覆盖spring内置的,这个后面更新),③[继而spring会把这个beanDefinition对象和生成的beanName放到一个map当中,key=beanName,value=beanDefinition对象;至此上图的第①②③步完成。

这里需要说明的是spring启动的时候会做很多工作,不仅仅是完成扫描,在扫描之前spring还干了其他大量事情;比如实例化beanFacctory、比如实例化类扫描器等等,这里不讨论,在以后的文章再来讨论
用一段代码和结果来证明上面的理论

Appconfig.java
@ComponentScan("com.luban.beanDefinition")
@Configuration
public class Appconfig {
}

X.java
@Component
public class X {
	public X(){
		System.out.println("X Constructor");
	}
}

Y.java
public class Y {
}

Test.java
public class Test{
	public static void main(String[] args) {
		AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext();
		ac.register(Appconfig.class);
		ac.refresh();
		}
	}


上述代码里面有X和Y两个类(下面有笔者运行这些代码的结果截图),X被注解了,Y没注解,并且在X当中有个构造方法一旦X被实例化便会打印X Constructor ;而且在main方法的最开始打印了start按照上面笔者的理论spring首先会扫描X继而把X解析称为一个beanDefinition对象放到map;笔者在spring的源码org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors方法上打了一个断点(invokeBeanFactoryPostProcessors方法里面就完成了上述所说的扫描解析功能),当应用程序启动的时候首先会打印start,继而启动spring容器,然后调用invokeBeanFactoryPostProcessors方法,在没有执行该方法之前查看beanDefintionMap当中并没有key为"x"的元素,说明X并没有被扫描,然后继续执行,当执行完invokeBeanFactoryPostProcessors方法时候再次查看beanDefintionMap可以看到map当中多了一个key为"x"的元素,其对应的value就是一个beanDefintion的对象,最后查看后台发现还没有打印X Constructor这说明这个时候X并没有被实例化,这个例子说明spring是先把类扫描出来解析称为一个beanDefintion对象,然后put到beanDefintionMap后面才会去实例化X,至于这个beanDefintionMap后面的文章我会详细讲解,本文读者只需知道他是一个专门来存放beanDefinition的集合即可

④当spring把类所对应的beanDefintion对象存到map之后,spring会调用程序员提供的bean工厂后置处理器。什么叫bean工厂后置处理器?在spring的代码级别是用一个接口来表示BeanFactoryPostProcessor,只要实现这个接口便是一个bean工厂后置处理器了,BeanFactoryPostProcessor的详细源码解析后面文章再来分析,这里先说一下他的基本作用。BeanFactoryPostProcessor接口在spring内部也有实现,比如第①步当中完成扫描功能的类ConfigurationClassPostProcessor便是一个spring自己实现的bean工厂后置处理器,这个类笔者认为是阅读spring源码当中最重要的类,没有之一;他完成的功能太多了,以后我们一一分析,先看一下这个类的类结构图。
BeanDefinition(一)_第3张图片
ConfigurationClassPostProcessor实现了很多接口,和本文有关的只需关注两个接口BeanDefinitionRegistryPostProcessorBeanFactoryPostProcessor;但是由于BeanDefinitionRegistryPostProcessor是继承了BeanFactoryPostProcessor所以读者也可以理解这是一个接口,但是笔者更加建议你理解成两个接口比较合适,因为spring完成上述①②③步的功能就是调用BeanDefinitionRegistryPostProcessorpostProcessBeanDefinitionRegistry方法完成的,到了第④步的时候spring是执行BeanFactoryPostProcessorpostProcessBeanFactory方法;这里可能说的有点绕,大概意思spring完成①②③的功能是调用ConfigurationClassPostProcessorBeanDefinitionRegistryPostProcessorpostProcessBeanDefinitionRegistry方法,到了第④步spring首先会调用ConfigurationClassPostProcessorBeanFactoryPostProcessorpostProcessBeanFactory的方法,然后在调用程序员提供的BeanFactoryPostProcessorpostProcessBeanFactory方法,所以上图当中第④步我画的是红色虚线,因为第④步可能没有(如果程序员没有提供自己的BeanFactoryPostProcessor;当然这里一定得说明,即使程序员没有提供自己扩展的BeanFactoryPostProcessor,spring也会执行内置的BeanFactoryPostProcessor也就是ConfigurationClassPostProcessor,所以上图画的并不标准,少了一步;即spring执行内置的BeanFactoryPostProcessor

重点:我们用自己的话总结一下BeanFactoryPostProcessor的执行时机(不管内置的还是程序员提供)————Ⅰ:如果是直接实现BeanFactoryPostProcessor的类是在spring完成扫描类之后(所谓的扫描包括把类变成beanDefinition然后put到map之中),在实例化bean(第⑤步)之前执行;Ⅱ如果是实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口的类;诚然这种也叫bean工厂后置处理器他的执行时机是在执行直接实现BeanFactoryPostProcessor的类之前,和扫描(上面①②③步)是同期执行;假设你的程序扩展一个功能,需要在这个时期做某个功能则可以实现这个接口。

那么第④步当中提到的执行程序员提供的BeanFactoryPostProcessor到底有什么意义呢?程序员提供BeanFactoryPostProcessor的场景在哪里?有哪些主流框架这么干过呢?
首先回答第一个问题,意义在哪里?可以看一下这个接口的方法签名

void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) 
throws BeansException;

其实讨论这个方法的意义就是讨论BeanFactoryPostProcessor的作用或者说意义,参考这个方法的一句javadoc

Modify the application context’s internal bean factory after its standard initialization 在应用程序上下文的标准初始化之后修改它的内部bean工厂
再结合这个方法的执行时机和这段javadoc我们可以理解bean工厂的后置处理器(这里只讨论直接实现BeanFactoryPostProcessor的后置处理器,不包括实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor的后置处理器)其实是spring提供的一个扩展点(spring提供很多扩展点,学习spring源码的一个非常重要的原因就是要学会这些扩展点,以便对spring做二次开发或者写出优雅的插件),可以让程序员干预bean工厂的初始化过程(重点会考);这句话最重要的几个字是初始化过程,注意不是实例化过程 ;初始化和实例化有很大的区别的,特别是在读spring源码的时候一定要注意这两个名词;翻开spring源码你会发现整个容器初始化过程就是spring各种后置处理器调用过程;而各种后置处理器当中大体分为两种;一种关于实例化的后置处理器一种是关于初始化的后置处理器,这里不是笔者臆想出来的,如果读者熟悉spring的后置处理器体系就可以从spring的后置处理器命名看出来spring对初始化和实例化是有非常大的区分的。

说白了就是——beanFactory怎么new出来的(实例化)BeanFactoryPostProcessor是干预不了的,但是beanFactory new出来之后各种属性的填充或者修改(初始化)是可以通过BeanFactoryPostProcessor来干预;可以看到BeanFactoryPostProcessor里唯一的方法postProcessBeanFactory中唯一的参数就是一个标准的beanFactory对象——ConfigurableListableBeanFactory;既然spring在调用postProcessBeanFactory方法的时候把已经实例化好的beanFactory对象传过来了,那么自然而然我们可以对这个beanFactory肆意妄为了;

@Component
public class TestBeanFactoryPostPorcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
	@Override
	public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
		//转换为子类,因为父类没有添加beanDefintion对象的api
		DefaultListableBeanFactory defaultbf =
				(DefaultListableBeanFactory) beanFactory;

		//new一个Y的beanDefinition对象,方便测试动态添加
		GenericBeanDefinition y= new GenericBeanDefinition();
		y.setBeanClass(Y.class);
		//添加一个beanDefinition对象,原本这个Y没有被spring扫描到
		defaultbf.registerBeanDefinition("y", y);

		//得到一个已经被扫描出来的beanDefintion对象x
		//因为X本来就被扫描出来了,所以是直接从map中获取
		BeanDefinition x = defaultbf.getBeanDefinition("x");
		//修改这个X的beanDefintion对象的class为Z
		//原本这个x代表的class为X.class;现在为Z.class
		x.setBeanClassName("com.luban.beanDefinition.Z");
	}
	
}

项目里面有三个类X,Y,Z其中只有X加了@Component注解;也就是当代码执行到上面那个方法的时候只扫描到了X;beanFactory里的beanDefinitionMap当中也只有X所对应的beanDefinition对象;笔者首先new了一个Y所对应的beanDefinition对象然后调用registerBeanDefinition(“y”, y);把y对应的beanDefinition对象put到beanDefinitionMap,这是演示动态添加一个自己实例化的beanDefinition对象;继而又调用getBeanDefinition(“x”)得到一个已经存在的beanDefinition对象,然后调用x.setBeanClassName(“Z”);把x所对应的beanDefinition对象所对应的class改成了Z,这是演示动态修改一个已经扫描完成的beanDefinition对象;

测试代码如下:

public static void main(String[] args) {
		AnnotationConfigApplicationContext ac =
		 new AnnotationConfigApplicationContext();
		ac.register(Appconfig.class);
		ac.refresh();
		//正常打印
		System.out.println(ac.getBean(Y.class));
		//正常打印
		System.out.println(ac.getBean(Z.class));
		//异常打印
		//虽然X加了注解,但是被偷梁换柱了,故而异常
		System.out.println(ac.getBean(X.class));
	}

附图:

总结一下上面那副图,spring实例化一个bean其实和你提供的那个类并没有直接关系,而是和一个beanDefintion对象所对应的那个类有直接关系(正常情况下一个beanDefinition对象会对应一个类,但是也有不正常的情况);打个庸俗的比方好比读者你喜欢一个女生小A;而小A喜欢笔者,但是你不能说你也喜欢笔者;而且笔者还是钢铁直男无论如何也不被可能掰弯的

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