解析spring加載bean流程的方法

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spring作為目前我們開(kāi)發(fā)的基礎框架,每天的開(kāi)發(fā)工作基本和他形影不離,作為管理bean的最經(jīng)典、優(yōu)秀的框架，它的復雜程度往往令人望而卻步。不過(guò)作為朝夕相處的框架，我們必須得明白一個(gè)問(wèn)題就是spring是如何加載bean的，我們常在開(kāi)發(fā)中使用的注解比如@Component、@AutoWired、@Socpe等注解，Spring是如何解析的，明白這些原理將有助于我們更深刻的理解spring。需要說(shuō)明一點(diǎn)的是spring的源碼非常精密、復雜，限于篇幅的關(guān)系，本篇博客不會(huì )細致的分析源碼，會(huì )采取抽絲剝繭的方式，避輕就重，抓住重點(diǎn)來(lái)分析整個(gè)流程(不會(huì )分析具體的細節)，本次將會(huì )基于spring5.0的版本

一：spring讀取配置或注解的過(guò)程

1：先通過(guò)掃描指定包路徑下的spring注解，比如@Component、@Service、@Lazy @Sope等spring識別的注解或者是xml配置的屬性(通過(guò)讀取流,解析成Document，Document)然后spring會(huì )解析這些屬性，將這些屬性封裝到BeanDefintaion這個(gè)接口的實(shí)現類(lèi)中.

在springboot中，我們也可以采用注解配置的方式：

比如這個(gè)配置Bean,spring也會(huì )將className、scope、lazy等這些屬性裝配到PersonAction對應的BeanDefintaion中.具體采用的是BeanDefinitionParser接口中的parse(Element element, ParserContext parserContext)方法,該接口有很多不同的實(shí)現類(lèi)。通過(guò)實(shí)現類(lèi)去解析注解或者xml然后放到BeanDefination中,BeanDefintaion的作用是集成了我們的配置對象中的各種屬性，重要的有這個(gè)bean的ClassName，還有是否是Singleton、對象的屬性和值等（如果是單例的話(huà)，后面會(huì )將這個(gè)單例對象放入到spring的單例池中）。spring后期如果需要這些屬性就會(huì )直接從它中獲取。然后，再注冊到一個(gè)ConcurrentHashMap中，在spring中具體的方法就是registerBeanDefinition()，這個(gè)Map存的key是對象的名字，比如Person這個(gè)對象，它的名字就是person,值是BeanDefination,它位于DefaultListableBeanFactory類(lèi)下面的beanDefinitionMap類(lèi)屬性中，同時(shí)將所有的bean的名字放入到beanDefinitionNames這個(gè)list中,目的就是方便取beanName;

二：spring的bean的生命周期

spring的bean生命周期其實(shí)最核心的分為4個(gè)步驟，只要理清三個(gè)關(guān)鍵的步驟，其他的只是在這三個(gè)細節中添加不同的細節實(shí)現,也就是spring的bean生明周期：

實(shí)例化和初始化的區別：實(shí)例化是在jvm的堆中創(chuàng )建了這個(gè)對象實(shí)例，此時(shí)它只是一個(gè)空的對象，所有的屬性為null。而初始化的過(guò)程就是講對象依賴(lài)的一些屬性進(jìn)行賦值之后，調用某些方法來(lái)開(kāi)啟一些默認加載。比如spring中配置的數據庫屬性Bean，在初始化的時(shí)候就會(huì )將這些屬性填充，比如driver、jdbcurl等,然后初始化連接

2.1：實(shí)例化 Instantiation

AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean中會(huì )調用createBeanInstance()方法,該階段主要是從beanDefinitionMap循環(huán)讀取bean,獲取它的屬性，然后利用反射(core包下有ReflectionUtil會(huì )先強行將構造方法setAccessible(true))讀取對象的構造方法(spring會(huì )自動(dòng)判斷是否是有參數還是無(wú)參數，以及構造方法中的參數是否可用),然后再去創(chuàng )建實(shí)例（newInstance）

2.2：初始化

初始化主要包括兩個(gè)步驟,一個(gè)是屬性填充，另一個(gè)就是具體的初始化過(guò)程

2.2.1：屬性賦值 PopulateBean()會(huì )對bean的依賴(lài)屬性進(jìn)行填充，@AutoWired注解注入的屬性就發(fā)生這個(gè)階段，假如我們的bean有很多依賴(lài)的對象，那么spring會(huì )依次調用這些依賴(lài)的對象進(jìn)行實(shí)例化，注意這里可能會(huì )有循環(huán)依賴(lài)的問(wèn)題。后面我們會(huì )講到spring是如何解決循環(huán)依賴(lài)的問(wèn)題

2.2.2：初始化 Initialization

初始化的過(guò)程包括將初始化好的bean放入到spring的緩存中、填充我們預設的屬性進(jìn)一步做后置處理等

3: 使用和銷(xiāo)毀 Destruction

在Spring將所有的bean都初始化好之后，我們的業(yè)務(wù)系統就可以調用了。而銷(xiāo)毀主要的操作是銷(xiāo)毀bean，主要是伴隨著(zhù)spring容器的關(guān)閉，此時(shí)會(huì )將spring的bean移除容器之中。此后spring的生命周期到這一步徹底結束，不再接受spring的管理和約束。

三：spring的BeanPostProcessor處理器

spring的另一個(gè)強大之處就是允許開(kāi)發(fā)者自定義擴展bean的初始化過(guò)程，最主要的實(shí)現思路就是通過(guò)BeanPostProcessor來(lái)實(shí)現的,spring有各種前置和后置處理器，這些處理器滲透在bean創(chuàng )建的前前后后,穿插在spring生命周期的各個(gè)階段，每一步都會(huì )影響著(zhù)spring的bean加載過(guò)程。接下來(lái)我們就來(lái)分析具體的過(guò)程：

3.1:實(shí)例化階段

該階段會(huì )調用對象的空構造方法進(jìn)行對象的實(shí)例化，在進(jìn)行實(shí)例化之后，會(huì )調用InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation方法

BeanPostProcessor(具體實(shí)現是InstantiationAwareBeanPostProcessor). postProcessBeforeInstantiation();

這個(gè)階段允許在Bena進(jìn)行實(shí)例化之前，允許開(kāi)發(fā)者自定義邏輯，如返回一個(gè)代理對象。不過(guò)需要注意的是假如在這個(gè)階段返回了一個(gè)不為null的實(shí)例，spring就會(huì )中斷后續的過(guò)程。
BeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation();

這個(gè)階段是Bean實(shí)例化完畢后執行的后處理操作，所有在初始化邏輯、裝配邏輯之前執行

3.2:初始化階段

3.2.1:BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization

該方法在bean初始化方法前被調用，Spring AOP的底層處理也是通過(guò)實(shí)現BeanPostProcessor來(lái)執行代理邏輯的

3.2.2:InitializingBean.afterPropertiesSet

自定義屬性值該方法允許我們進(jìn)行對對象中的屬性進(jìn)行設置，假如在某些業(yè)務(wù)中，一個(gè)對象的某些屬性為null,但是不能顯示為null，比如顯示0或者其他的固定數值，我們就可以在這個(gè)方法實(shí)現中將null值轉換為特定的值

3.2.3:BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)?？梢栽谶@個(gè)方法中進(jìn)行bean的實(shí)例化之后的處理，比如我們的自定義注解，對依賴(lài)對象的版本控制自動(dòng)路由切換。比如有一個(gè)服務(wù)依賴(lài)了兩種版本的實(shí)現，我們如何實(shí)現自動(dòng)切換呢？這時(shí)候可以自定義一個(gè)路由注解,假如叫@RouteAnnotaion，然后實(shí)現BeanPostProcessor接口，在其中通過(guò)反射拿到自定義的注解@RouteAnnotaion再進(jìn)行路由規則的設定。

3.2.4:SmartInitializingSingleton.afterSingletonsInstantiated

4.1：容器啟動(dòng)運行階段

4.1.1:SmartLifecycle.start

容器正式渲染完畢，開(kāi)始啟動(dòng)階段,bean已經(jīng)在spring容器的管理下,程序可以隨時(shí)調用

5.1：容器停止銷(xiāo)毀

5.1.1:SmartLifecycle.stop(Runnable callback)

spring容器停止運行

5.1.2:DisposableBean.destroy()

spring會(huì )將所有的bean銷(xiāo)毀,實(shí)現的bean實(shí)例被銷(xiāo)毀的時(shí)候釋放資源被調用

四：一些關(guān)鍵性的問(wèn)題

4.1:FactoryBean和BeanFactory的區別？

BeanFactory是個(gè)bean 工廠(chǎng)類(lèi)接口，是負責生產(chǎn)和管理bean的工廠(chǎng)，是IOC容器最底層和基礎的接口，spring用它來(lái)管理和裝配普通bean的IOC容器,它有多種實(shí)現，比如AnnotationConfigApplicationContext、XmlWebApplicationContext等。

FactoryBean是FactoryBean屬于spring的一個(gè)bean，在IOC容器的基礎上給Bean的實(shí)現加上了一個(gè)簡(jiǎn)單工廠(chǎng)模式和裝飾模式，是一個(gè)可以生產(chǎn)對象和裝飾對象的工廠(chǎng)bean，由spring管理，生產(chǎn)的對象是由getObject()方法決定的。注意：它是泛型的，只能固定生產(chǎn)某一類(lèi)對象，而不像BeanFactory那樣可以生產(chǎn)多種類(lèi)型的Bean。在對于某些特殊的Bean的處理中，比如Bean本身就是一個(gè)工廠(chǎng)，那么在其進(jìn)行單獨的實(shí)例化操作邏輯中，可能我們并不想走spring的那一套邏輯，此時(shí)就可以實(shí)現FactoryBean接口自己控制邏輯。

4.2：spring如何解決循環(huán)依賴(lài)問(wèn)題

循環(huán)依賴(lài)問(wèn)題就是A->B->A，spring在創(chuàng )建A的時(shí)候,發(fā)現需要依賴(lài)B,因為去創(chuàng )建B實(shí)例,發(fā)現B又依賴(lài)于A(yíng),又去創(chuàng )建A,因為形成一個(gè)閉環(huán)，無(wú)法停止下來(lái)就可能會(huì )導致cpu計算飆升

如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？spring解決這個(gè)問(wèn)題主要靠巧妙的三層緩存，所謂的緩存主要是指這三個(gè)map,singletonObjects主要存放的是單例對象，屬于第一級緩存；singletonFactories屬于單例工廠(chǎng)對象，屬于第三級緩存；earlySingletonObjects屬于第二級緩存，如何理解early這個(gè)標識呢？它表示只是經(jīng)過(guò)了實(shí)例化尚未初始化的對象。Spring首先從singletonObjects（一級緩存）中嘗試獲取，如果獲取不到并且對象在創(chuàng )建中，則嘗試從earlySingletonObjects(二級緩存)中獲取，如果還是獲取不到并且允許從singletonFactories通過(guò)getObject獲取，則通過(guò)singletonFactory.getObject()(三級緩存)獲取。如果獲取到了則移除對應的singletonFactory,將singletonObject放入到earlySingletonObjects，其實(shí)就是將三級緩存提升到二級緩存,這個(gè)就是緩存升級。spring在進(jìn)行對象創(chuàng )建的時(shí)候，會(huì )依次從一級、二級、三級緩存中尋找對象，如果找到直接返回。由于是初次創(chuàng )建，只能從第三級緩存中找到(實(shí)例化階段放入進(jìn)去的)，創(chuàng )建完實(shí)例，然后將緩存放到第一級緩存中。下次循環(huán)依賴(lài)的再直接從一級緩存中就可以拿到實(shí)例對象了。

五：測試

我們來(lái)寫(xiě)一個(gè)測試類(lèi)，驗證一下上面的問(wèn)題：

5.1:首先聲明一個(gè)自定義的Bean

@Component
public class CustomBean {
    public CustomBean(){
        System.out.println("調用CustomBean空的構造方法");
    }
}

5.2:聲明一個(gè)Bean來(lái)實(shí)現BeanPostProcessor

package com.wyq.spring.bean;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.PropertyValues;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.SmartInitializingSingleton;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.beans.PropertyDescriptor;

/**
 * @Author: wyq
 * @Desc:
 * @Date: 2019/9/1 15:36
 **/
@Component
@Scope("singleton")
public class TestBean implements BeanPostProcessor, SmartInitializingSingleton, InstantiationAwareBeanPostProcessor, DisposableBean{

    private static final String BEAN_NAME= "customBean";

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization");
        }
        return null;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization");
        }
        return null;
    }


    @Override
    public void afterSingletonsInstantiated() {
        System.out.println("==>SmartInitializingSingleton.afterSingletonsInstantiated");

    }

    @Override
    public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation");
        }
        return null;
    }

    @Override
    public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation");
        }
        return false;
    }

    @Override
    public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues");
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("==>DisposableBean.destroy");
    }
}

5.3:啟動(dòng)容器：

六：總結

本篇博客主要是介紹了Spring的一些實(shí)例化的過(guò)程，高屋建瓴的分析了一下spring的bean加載過(guò)程，沒(méi)有詳細展開(kāi)某個(gè)細節分析。spring的內部源碼非常復雜，每個(gè)接口的實(shí)現類(lèi)都在5個(gè)以上，如果深入細節，恐怕不是一篇博客能講清楚的。這篇博客的目的就是在闡述spring的基本脈絡(luò )中心路線(xiàn)順序,首先我們需要有一個(gè)總體的認識，然后再深入到細節就是輕而易舉的了。這也是一種學(xué)習的方法論，通過(guò)本篇博客我希望能梳理清楚spring的基本流程，對spring有一個(gè)比較清晰的認識。并且學(xué)習到優(yōu)秀開(kāi)源框架的設計基本思想，還有就是進(jìn)一步提升自己的閱讀源碼的能力。

到此這篇關(guān)于解析spring加載bean流程的方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)spring加載bean內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！