java Spring创建Bean的生命周期详析

本篇文章给大家带来了关于java的相关知识,其中主要介绍了关于Spring创建Bean的生命周期的相关问题,下面一起来看一下,希望对大家有帮助。

本篇文章给大家带来了关于java的相关知识,其中主要介绍了关于Spring创建Bean的生命周期的相关问题,下面一起来看一下,希望对大家有帮助。

java Spring创建Bean的生命周期详析

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1.Bean 的创建生命周期

UserService.class —> 无参构造方法(推断构造方法) —> 普通对象 —> 依赖注入(为带有@Autowired的属性赋值) —> 初始化前(执行带有@PostConstruct的方法) —> 初始化(执行实现了InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法) —> 初始化后(执行AOP相关逻辑) —> 代理对象 —> Bean

类似于:男孩 —> 依赖注入 —> 男人

大致过程如下:

  • 利用该类的构造方法来实例化得到一个对象(但是如何一个类中有多个构造方法,Spring 则会进行选择,这个叫做推断构造方法
  • 得到一个对象后,Spring 会判断该对象中是否存在被@Autowired注解了的属性,把这些属性找出来并由 Spring 进行赋值(依赖注入
  • 依赖注入后,Spring 会判断该对象是否实现了 BeanNameAware 接口、BeanClassLoaderAware接口、BeanFactoryAware 接口,如果实现了,就表示当前对象必须实现该接口中所定义的 setBeanName()setBeanClassLoader()setBeanFactory()方法,那么 Spring 就会调用这些方法并传入相应的参数(Aware回调
  • Aware 回调后,Spring 会判断该对象中是否存在某个方法被@PostConstruct注解了,如果存在,Spring 会调用当前对象的此方法(初始化前
  • 紧接着,Spring 会判断该对象是否实现了InitializingBean接口,如果实现了,就表示当前对象必须实现该接口中的afterPropertiesSet()方法,那么 Spring 就会调用当前对象中的afterPropertiesSet()方法(初始化
  • 最后,Spring 会判断当前对象需不需要进行 AOP,如果不需要那么Bean就创建完了,如果需要进行AOP,则会进行动态代理并生成一个代理对象作为Bean(初始化后

当Spring根据UserService类来创建一个Bean时:

  • 如果不用进行AOP,那么Bean就是UserService类的构造方法所得到的对象。
  • 如果需要进行AOP,那么Bean就是UserService的代理类所实例化得到的对象,而不是UserService本身所得到的对象。

Bean对象创建出来后:

  • 如果当前Bean是单例Bean,那么会把该Bean对象存入一个Map<String, Object>,Map的key为beanName,value为Bean对象。这样下次getBean时就可以直接从Map中拿到对应的Bean对象了。(实际上,在Spring源码中,这个Map就是单例池
  • 如果当前Bean是原型Bean,那么后续没有其他动作,不会存入一个Map,下次getBean时会再次执行上述创建过程,得到一个新的Bean对象。

推断构造方法:

  • 如果一个类里面有无参的构造方法,那么Spring默认就会用这个无参的构造方法。
  • 如果一个类里面只有一个有参的构造方法,那么Spring就会用这个有参的构造方法。
  • 如果一个类里面有多个有参的构造方法,并且没有无参的构造方法,那么Spring会报错。
  • 如果想要指定Spring用哪个构造方法,可以在该构造方法上加@Autowired

@Bean会覆盖@Compoment

注意:

如果Spring选择了一个有参的构造方法,Spring在调用这个有参构造方法时,需要传入参数,那这个参数是怎么来的呢?

Spring会根据入参的类型和入参的名字去Spring容器中找Bean对象(以单例Bean为例,Spring会从单例池的那个Map中去找):

  • 先根据入参类型找,如果只找到一个,那就直接用来作为入参
  • 如果根据类型找到多个,则再根据入参名字来确定唯一一个
  • 如果最终没有找到,则会报错,无法创建当前Bean对象

确定用哪个构造方法,确定入参的Bean对象,这个过程就叫做推断构造方法

2.Spring AOP 大致流程

AOP就是进行动态代理,在创建一个Bean的过程中,Spring在最后一步会去判断当前正在创建的这个Bean是不是需要进行AOP,如果需要则会进行动态代理。

如何判断当前Bean对象需不需要进行 AOP 操作:

  • 先从Spring容器里面找出所有的切面Bean。
  • 遍历每一个切面Bean,再遍历每个切面Bean中的每一个方法,看看是否写了@Before@After 等注解。
  • 如果写了,则判断该方法所对应的Pointcut是否和当前Bean对象的类相匹配
  • 如果匹配,则表示当前Bean对象是需要进行 AOP 操作的。

上面第三步找到匹配的之后,会将匹配的所有方法缓存起来,后面在执行切面方法的时候,可以快速从缓存中拿出来,提高执行效率。

利用cglib进行AOP的大致流程:

  • 生成代理类UserServiceProxy,代理类继承UserService
  • 代理类中重写了父类的方法,比如UserService中的test()方法代理类中还会有一个target属性,该属性的值为被代理的对象(也就是通过UserService类推断构造方法实例化出来的对象,进行了依赖注入、初始化等步骤的对象)
  • 代理类中的test()方法被执行时的逻辑如下:
    • 执行切面逻辑(@Before)
    • 调用target.test()

当我们从Spring容器得到UserService的Bean对象时,拿到的就是UserServiceProxy所生成的对象,也就是代理对象。

调用UserService代理对象.test( ) —> 执行切面逻辑 —> target.test( ),注意target对象不是代理对象,而是被代理的对象。

UserServiceProxy(代理类) ---> 代理对象 ---> 代理对象.target = 普通对象
代理对象.test();
class UserServiceProxy extends UserService {
UserService target;
public void test() {
// 执行切面逻辑 @Before --> 从匹配的切面方法的缓存中拿出来
target.test(); // 调用普通对象的test方法
}
}

3.Spring 事务

当我们在某个方法上加了@Transactional注解后,就表示该方法在调用时会开启Spring事务,而这个方法所在的类所对应的Bean对象会是该类的代理对象

Spring事务的代理对象执行某个方法时的步骤:

  • 判断当前执行的方法是否存在@Transactional注解
  • 如果存在,则利用事务管理器(TransactionMananger)创建一个数据库连接
  • 修改数据库连接的 autocommit 为 false
  • 执行 target.test(),执行程序员所写的业务逻辑代码,也就是执行 sql
  • 执行完了之后如果没有出现异常,则提交,否则回滚

Spring事务是否会失效的判断标准:某个加了@Transactional注解的方法被调用时,要判断到底是不是直接被代理对象调用的,如果是则事务会生效,如果不是则会失效。

UserServiceProxy(代理类) ---> 代理对象 ---> 代理对象.target = 普通对象
代理对象.test();
class UserServiceProxy extends UserService {
UserService target;
public void test() {
// 1.先看看方法上面有没有加@Transactional
// 2.通过事务管理器dataSource,创建一个数据库连接conn
// 3.设置conn.autocommit = false,表示不自动提交事务
target.test(); // 调用普通对象的test方法
conn.commit(); // 如果方法都执行成功,那就手动提交事务
conn.rollback(); // 如果某个方法执行失败,那就会回滚事务
}
}

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4.Spring 源码阅读前戏

BeanDefinition

BeanDefinition表示Bean定义,BeanDefinition中存在很多属性用来描述一个Bean的特点。

比如:

  • class,表示Bean类型
  • scope,表示Bean的作用域,单例或原型等
  • lazyInit:表示Bean是否是懒加载
  • initMethodName:表示Bean初始化时要执行的方法
  • destroyMethodName:表示Bean销毁时要执行的方法还有很多…

声明式定义 Bean:

可以通过以下几种方式来定义Bean:

  • <bean/>
  • @Bean
  • @Component(@Service、@Controller)

也可以通过编程式定义 Bean

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
// 生成一个BeanDefinition对象,并设置beanClass为User.class,并注册到ApplicationContext中
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(User.class);
context.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
System.out.println(context.getBean("user"));

还可以通过BeanDefinition设置一个Bean的其他属性

beanDefinition.setScope("prototype"); // 设置作用域
beanDefinition.setInitMethodName("init"); // 设置初始化方法
beanDefinition.setLazyInit(true); // 设置懒加载

声明式定义和编程式定义的Bean,最终都会被Spring解析为对应的BeanDefinition对象,并放入Spring容器中。

BeanDefinitionReader

接下来介绍几种在Spring源码中常见的BeanDefinition读取器(BeanDefinitionReader

AnnotatedBeanDefinitionReader

可以直接把某个类转换为BeanDefinition,并且会解析该类上的注解,比如:

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(context);
// 将User.class解析为BeanDefinition
annotatedBeanDefinitionReader.register(User.class);
System.out.println(context.getBean("user"));

它能解析的注解有:@Conditional,@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description

XmlBeanDefinitionReader

可以解析<bean/>标签

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(context);
int i = xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions("spring.xml");
System.out.println(context.getBean("user"));

ClassPathBeanDefinitionScanner

ClassPathBeanDefinitionScanner是扫描器,它的作用和BeanDefinitionReader类似,可以进行扫描,扫描某个包路径,对扫描到的类进行解析,比如,扫描到的类上如果存在 @Component 注解,那么就会把这个类解析成为一个BeanDefinition

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
context.refresh();
ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(context);
scanner.scan("cn.xx");
System.out.println(context.getBean("user"));

BeanFactory

BeanFactory表示Bean工厂,所以很明显,BeanFactory会负责创建Bean,并且提供获取Bean的API。

而ApplicationContext是BeanFactory的一种,在Spring源码中,是这么定义的:

public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {
...
}

首先,在Java中,接口是可以多继承的,我们发现ApplicationContext继承了ListableBeanFactoryHierarchicalBeanFactory,而 ListableBeanFactory 和HierarchicalBeanFactory 都继承至 BeanFactory,所以我们可以认为 ApplicationContext 继承了BeanFactory,相当于苹果继承水果,宝马继承汽车一样,ApplicationContext 也是 BeanFactory 的一种,拥有 BeanFactory 支持的所有功能,不过 ApplicationContext 比 BeanFactory 更加强大,ApplicationContext 还继承了其他接口,也就表示 ApplicationContext 还拥有其他功能,比如MessageSource 表示国际化,ApplicationEventPublisher 表示事件发布,EnvironmentCapable 表示获取环境变量等等,关于 ApplicationContext 后面再详细讨论。

在Spring的源码中,当我们new一个ApplicationContext时,其底层会new一个BeanFactory,当使用ApplicationContext的某些方法时,比如getBean(),底层调用的就是BeanFactory的getBean()方法。

在Spring源码中,BeanFactory接口存在一个非常重要的实现类是:DefaultListableBeanFactory,也是非常核心的。

所以,我们可以直接使用DefaultListableBeanFactory,而不需要使用 ApplicationContext 的某个实现类,比如:

DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(User.class);
beanFactory.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
System.out.println(beanFactory.getBean("user"));

DefaultListableBeanFactory是非常强大的,支持很多功能,可以通过查看DefaultListableBeanFactory 的类继承结构图:

image-20220906204653393

  • AliasRegistry:支持别名功能,一个名字可以对应多个别名
  • BeanDefinitionRegistry:可以注册、保存、移除、获取某个
  • BeanDefinitionBeanFactory:Bean工厂,可以根据某个bean的名字、或类型、或别名获取某个Bean对象
  • SingletonBeanRegistry:可以直接注册、获取某个单例Bean
  • SimpleAliasRegistry:它是一个类,实现了AliasRegistry接口中所定义的功能,支持别名功能
  • ListableBeanFactory:在BeanFactory的基础上,增加了其他功能,可以获取所有BeanDefinition的beanNames,可以根据某个类型获取对应的beanNames,可以根据某个类型获取{类型:对应的Bean}的映射关系
  • HierarchicalBeanFactory:在BeanFactory的基础上,添加了获取父BeanFactory的功能
  • DefaultSingletonBeanRegistry:它是一个类,实现了SingletonBeanRegistry接口,拥有了直接注册、获取某个单例Bean的功能
  • ConfigurableBeanFactory:在HierarchicalBeanFactory和SingletonBeanRegistry的基础上,添加了设置父BeanFactory、类加载器(表示可以指定某个类加载器进行类的加载)、设置Spring EL表达式解析器(表示该BeanFactory可以解析EL表达式)、设置类型转化服务(表示该BeanFactory可以进行类型转化)、可以添加BeanPostProcessor(表示该BeanFactory支持Bean的后置处理器),可以合并BeanDefinition,可以销毁某个Bean等等功能
  • FactoryBeanRegistrySupport:支持了FactoryBean的功能
  • AutowireCapableBeanFactory:是直接继承了BeanFactory,在BeanFactory的基础上,支持在创建Bean的过程中能对Bean进行自动装配
  • AbstractBeanFactory:实现了ConfigurableBeanFactory接口,继承了FactoryBeanRegistrySupport,这个BeanFactory的功能已经很全面了,但是不能自动装配和获取beanNames
  • ConfigurableListableBeanFactory:继承了ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ConfigurableBeanFactoryAbstract
  • AutowireCapableBeanFactory:继承了AbstractBeanFactory,实现了AutowireCapableBeanFactory,拥有了自动装配的功能
  • DefaultListableBeanFactory:继承了AbstractAutowireCapableBeanFactory,实现了ConfigurableListableBeanFactory接口和BeanDefinitionRegistry接口,所以DefaultListableBeanFactory的功能很强大

ApplicationContext

ApplicationContext 是个接口,实际上也是一个BeanFactory,不过比BeanFactory更加强大,比如:

  • HierarchicalBeanFactory:拥有获取父BeanFactory的功能
  • ListableBeanFactory:拥有获取beanNames的功能
  • ResourcePatternResolver:资源加载器,可以一次性获取多个资源(文件资源等等)
  • EnvironmentCapable:可以获取运行时环境(没有设置运行时环境的功能)
  • ApplicationEventPublisher:拥有广播事件的功能(没有添加事件监听器的功能)
  • MessageSource:拥有国际化功能

ApplicationContext 有两个比较重要的实现类:

  • AnnotationConfigApplicationContext
  • ClassPathXmlApplicationContext

AnnotationConfigApplicationContext

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  • ConfigurableApplicationContext:继承了ApplicationContext接口,增加了 添加事件监听器、添加BeanFactoryPostProcessor、设置Environment,获取ConfigurableListableBeanFactory等功能
  • AbstractApplicationContext:实现了ConfigurableApplicationContext接口
  • GenericApplicationContext:继承了AbstractApplicationContext,实现了BeanDefinitionRegistry接口,拥有所有ApplicationContext的功能,并且可以注册BeanDefinition,注意这个类中有一个属性(DefaultListableBeanFactory beanFactory)
  • AnnotationConfigRegistry:可以单独注册某个为类为BeanDefinition(可以处理该类上的**@Configuration注解**,已经可以处理**@Bean注解**),同时可以扫描
  • AnnotationConfigApplicationContext:继承了GenericApplicationContext,实现了AnnotationConfigRegistry接口,拥有了以上所有的功能

ClassPathXmlApplicationContext

image

它也是继承了AbstractApplicationContext,但是相对于AnnotationConfigApplicationContext而言,功能没有AnnotationConfigApplicationContext强大,比如不能注册BeanDefinition

资源加载

ApplicationContext还拥有资源加载的功能,比如,可以直接利用ApplicationContext获取某个文件的内容:

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
Resource resource = context.getResource("file:/Users/xiexu/Library/Mobile Documents/com~apple~CloudDocs/SSM/day01/src/main/java/cn/xx/domain/User.java");
System.out.println(resource.contentLength());
Resource resource1 = context.getResource("https://www.baidu.com");
System.out.println(resource1.contentLength());
System.out.println(resource1.getURL());
Resource resource2 = context.getResource("classpath:spring.xml");
System.out.println(resource2.contentLength());
System.out.println(resource2.getURL());
// 可以一次性获取多个
Resource[] resources = context.getResources("classpath:cn/xx/domain/*.class");
for (Resource resource3 : resources) {
System.out.println(resource3.contentLength());
System.out.println(resource3.getFilename());
}

事件发布

先定义一个事件监听器:

		@Bean
public ApplicationListener applicationListener() {
return new ApplicationListener() {
@Override
public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
System.out.println("接收到了一个事件");
}
};
}

然后发布一个事件:

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
context.publishEvent("kkk");

类型转化

在Spring源码中,有可能需要把String转成其他类型,所以在Spring源码中提供了一些技术来更方便的做对象的类型转化,关于类型转化的应用场景, 后续看源码的过程中会遇到很多。

PropertyEditor

这其实是JDK中提供的类型转化工具

public class StringToUserPropertyEditor extends PropertyEditorSupport implements PropertyEditor {
@Override
public void setAsText(String text) throws IllegalArgumentException {
User user = new User();
user.setName(text);
this.setValue(user);
}
}
StringToUserPropertyEditor propertyEditor = new StringToUserPropertyEditor();
propertyEditor.setAsText("1");
User value = (User) propertyEditor.getValue();
System.out.println(value);

在Spring容器中注册 PropertyEditor:

		@Bean
public CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer() {
CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer = new CustomEditorConfigurer();
Map<Class<?>, Class<? extends PropertyEditor>> propertyEditorMap = new HashMap<>();
/**
* 表示StringToUserPropertyEditor可以将String转化成User类型,
* 在Spring源码中,如果发现当前对象是String,而需要的类型是User,
* 就会使用该PropertyEditor来做类型转化
*/
propertyEditorMap.put(User.class, StringToUserPropertyEditor.class);
customEditorConfigurer.setCustomEditors(propertyEditorMap);
return customEditorConfigurer;
}

假设现在有如下 Bean:

@Component
public class Test {
@Value("xiaoming")
private User user;
public void test() {
System.out.println(user);
System.out.println(user.getName());
}
}

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ConversionService

Spring中提供的类型转化服务,它比PropertyEditor更强大

public class StringToUserConverter implements ConditionalGenericConverter {
@Override
public boolean matches(TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
return sourceType.getType().equals(String.class) && targetType.getType().equals(User.class);
}
@Override
public Set<ConvertiblePair> getConvertibleTypes() {
return Collections.singleton(new ConvertiblePair(String.class, User.class));
}
@Override
public Object convert(Object source, TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
User user = new User();
user.setName((String) source);
return user;
}
}
DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
conversionService.addConverter(new StringToUserConverter());
User value = conversionService.convert("1", User.class);
System.out.println(value);

在Spring中注册ConversionService:

		@Bean
public ConversionServiceFactoryBean conversionService() {
ConversionServiceFactoryBean conversionServiceFactoryBean = new ConversionServiceFactoryBean();
conversionServiceFactoryBean.setConverters(Collections.singleton(new StringToUserConverter()));
return conversionServiceFactoryBean;
}

TypeConverter

整合了PropertyEditor和ConversionService的功能,是Spring内部用的:

SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter();
typeConverter.registerCustomEditor(User.class, new StringToUserPropertyEditor());
User value = typeConverter.convertIfNecessary("xxx", User.class);
System.out.println(value);
System.out.println(value.getName());
SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter();
DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
conversionService.addConverter(new StringToUserConverter());
typeConverter.setConversionService(conversionService);
User value = typeConverter.convertIfNecessary("xxx", User.class);
System.out.println(value);
System.out.println(value.getName());

OrderComparator

OrderComparator是Spring所提供的一种比较器,可以根据@Order注解或实现Ordered接口来进行值的比较,从而可以进行排序。

public class A implements Ordered {
@Override
public int getOrder() {
return 3;
}
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
public class B implements Ordered {
@Override
public int getOrder() {
return 2;
}
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
A a = new A(); // order=3
B b = new B(); // order=2
OrderComparator comparator = new OrderComparator();
System.out.println(comparator.compare(a, b));  // 1
List list = new ArrayList<>();
list.add(a);
list.add(b);
// 按order值升序排序
list.sort(comparator);
System.out.println(list);  // B,A
}
}

另外,Spring中还提供了一个OrderComparator的子类:AnnotationAwareOrderComparator,它支持用@Order来指定order值。

比如:

@Order(3)
public class A {
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
@Order(2)
public class B {
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
A a = new A(); // order=3
B b = new B(); // order=2
AnnotationAwareOrderComparator comparator = new AnnotationAwareOrderComparator();
System.out.println(comparator.compare(a, b)); // 1
List list = new ArrayList<>();
list.add(a);
list.add(b);
// 按order值升序排序
list.sort(comparator);
System.out.println(list); // B,A
}
}

BeanPostProcessor

BeanPostProcess 表示Bean的后置处理器,我们可以定义一个或多个BeanPostProcessor

@Component
public class XiexuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if ("user".equals(beanName)) {
System.out.println("初始化前");
}
return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if ("user".equals(beanName)) {
System.out.println("初始化后");
}
return bean;
}
}

一个BeanPostProcessor可以在任意一个Bean初始化前以及初始化后去额外的做一些用户自定义的逻辑,当然,我们可以通过判断beanName来进行针对性处理(针对某个Bean,或某部分Bean)。

我们可以通过定义BeanPostProcessor来干涉Spring创建Bean的过程。

BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor表示Bean工厂的后置处理器,其实和BeanPostProcessor类似,BeanPostProcessor是干涉Bean的创建过程,BeanFactoryPostProcessor是干涉BeanFactory的创建过程。

比如,我们可以这样定义一个BeanFactoryPostProcessor:

@Component
public class XiexuBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
@Override
public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
System.out.println("加工beanFactory");
}
}

可以在postProcessBeanFactory()方法中对BeanFactory进行加工。

FactoryBean

上面提到,我们可以通过BeanPostPorcessor来干涉Spring创建Bean的过程,但是如果我们想一个Bean完完全全由我们自己来创造,也是可以的,比如通过FactoryBean:

@Component
public class XiexuFactoryBean implements FactoryBean {
@Override
public Object getObject() throws Exception {
User user = new User();
return user;
}
@Override
public Class<?> getObjectType() {
return User.class;
}
}

通过上面这段代码,我们自己创造了一个User对象,并且它将成为Bean。但是通过这种方式创造出来的User的Bean,只会经过初始化后,其他Spring的生命周期步骤是不会经过的,比如依赖注入。

注意:单例池里面还是原来的xiexuFactoryBean,而通过getObject()方法返回的userBean是存放在factoryBeanObjectCache里面(缓存)。

image-20220907162114007

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
// 如果beanName加上&,表示获取的是单例池里面的XiexuFactoryBean
Object bean1 = context.getBean("&xiexuFactoryBean");
System.out.println(bean1); // cn.xx.domain.XiexuFactoryBean@2de8284b
// 如果beanName没有加上&,表示获取的是factoryBeanObjectCache缓存里面的userBean
Object bean2 = context.getBean("xiexuFactoryBean");
System.out.println(bean2); // cn.xx.domain.User@396e2f39

有同学可能会想到,通过@Bean也可以自己生成一个对象作为Bean,那么和FactoryBean的区别是什么呢?其实在很多场景下他俩是可以替换的,但是站在原理层面来说,区别也很明显,@Bean定义的Bean是会经过完整的Bean生命周期的。

ExcludeFilter 和 IncludeFilter

这两个Filter是Spring扫描过程中用来过滤的。ExcludeFilter 表示排除过滤器IncludeFilter 表示包含过滤器

比如以下配置,表示扫描cn.xx这个包下面的所有类,但是排除UserService类,

就算UserService类上面有@Component注解也不会成为Bean。

@ComponentScan(value = "cn.xx",
excludeFilters = {@ComponentScan.Filter(
type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,
classes = UserService.class)})
public class AppConfig {
}

再比如以下配置,就算UserService类上没有@Component注解,它也会被扫描成为一个Bean。

@ComponentScan(value = "cn.xx",
includeFilters = {@ComponentScan.Filter(
type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,
classes = UserService.class)})
public class AppConfig {
}

FilterType分为:

  • ANNOTATION:表示是否包含某个注解
  • ASSIGNABLE_TYPE:表示是否是某个类
  • ASPECTJ:表示是否符合某个Aspectj表达式
  • REGEX:表示是否符合某个正则表达式
  • CUSTOM:自定义

在Spring的扫描逻辑中,默认会添加一个AnnotationTypeFilterincludeFilters,表示默认情况下在Spring扫描过程中会认为类上有@Component注解的就是Bean。

MetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadata

在Spring中需要去解析类的信息,比如类名、类中的方法、类上的注解,这些都可以称之为类的元数据,所以Spring中对类的元数据做了抽象,并提供了一些工具类。

MetadataReader表示类的元数据读取器,默认实现类为SimpleMetadataReader。比如:

public class Test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
SimpleMetadataReaderFactory simpleMetadataReaderFactory = new SimpleMetadataReaderFactory();
// 构造一个MetadataReader
MetadataReader metadataReader = simpleMetadataReaderFactory.getMetadataReader("cn.xx.service.impl.UserServiceImpl");
// 得到一个ClassMetadata,并获取了类名
ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata();
System.out.println(classMetadata.getClassName());
// 获取一个AnnotationMetadata,并获取类上的注解信息
AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
for (String annotationType : annotationMetadata.getAnnotationTypes()) {
System.out.println(annotationType);
}
}
}

5.Spring之Bean生命周期源码解析

Spring 扫描底层流程(doScan方法)

  • 扫描包路径,得到包路径下的所有class文件对象(注意,这里不是指Class对象,而是文件对象,可以理解为File对象)
  • 利用ASM技术解析每个class文件对象,得到class元数据信息
  • 如果当前类和某个excludeFilter匹配,那就排除这个类;如果当前类和某个includeFilter匹配,那就获取这个类(默认情况下,Spring会有一个@Component注解的includeFilter)
  • 进一步进行条件注解@Conditional的匹配筛选
  • 都匹配成功后,根据当前类生成一个ScannedGenericBeanDefinition
  • 然后判断如果该类不是顶级类或者静态内部类,则不通过;如果该类是抽象类或者接口类,则不通过;如果该类是抽象类并且该类中有@Lookup注解的方法,则通过。
  • 最终扫描到某些BeanDefinition
  • 遍历每个BeanDefinition,解析每个类的@Scope内容并设置到对应的BeanDefinition中
  • 设置AnnotationBeanNameGenerator生成beanName(解析@Component注解所指定的beanName,如果没有指定则默认生成「该类名字的第一个字母小写」;如果该类的前两个字母都是大写,则beanName就是该类的名字)
  • 给BeanDefinition对象中的属性赋默认值
  • 解析@Lazy@Primary@DependsOn@Role@Description 等注解并赋值给BeanDefinition对应的属性
  • 判断当前beanName是否存在Spring容器中,如果不存在则把beanName和BeanDefinition注册到Spring容器中(也就是存入beanDefinitionMap);如果存在则会有两种方案:
    • 如果已经存在的BeanDefinition对应的类型和扫描到的BeanDefinition对应的类型相同的话(兼容),则直接返回false而不会抛出异常。
    • 如果已经存在的BeanDefinition对应的类型和扫描到的BeanDefinition对应的类型不相同的话(不兼容),则会报错并抛出异常。
  • 扫描结束。

生成BeanDefinition

  • 首先通过ResourcePatternResolver获得指定包路径下的所有.class文件(Spring源码中将此文件包装成了Resource对象)
  • 遍历每个Resource对象利用MetadataReaderFactory解析Resource对象得到MetadataReader(在Spring源码中MetadataReaderFactory具体的实现类为CachingMetadataReaderFactory,MetadataReader的具体实现类为SimpleMetadataReader)
  • 利用MetadataReader进行excludeFiltersincludeFilters,以及条件注解@Conditional的筛选(某个类上是否存在@Conditional注解,如果存在则调用注解中所指定的类的match方法进行匹配,匹配成功则通过筛选,匹配失败则pass掉)
  • 筛选通过后,基于metadataReader生成ScannedGenericBeanDefinition再基于metadataReader判断对应的类是不是接口或抽象类
  • 如果筛选通过,就表示扫描到了一个Bean,将ScannedGenericBeanDefinition加入结果集

注意:

上面说的是通过扫描得到BeanDefinition对象,我们还可以通过直接定义BeanDefinition,或解析spring.xml文件的<bean>,或者@Bean注解得到BeanDefinition对象。

MetadataReader 表示类的元数据读取器,主要包含了一个AnnotationMetadata,功能有

  • 获取类的名字
  • 获取父类的名字
  • 获取所实现的所有接口名
  • 获取所有内部类的名字
  • 判断是不是抽象类
  • 判断是不是接口
  • 判断是不是一个注解
  • 获取拥有某个注解的方法集合
  • 获取类上添加的所有注解信息
  • 获取类上添加的所有注解类型集合

注意:

CachingMetadataReaderFactory解析某个.class文件得到MetadataReader对象是利用 ASM 技术,并没有加载这个类到JVM中。并且最终得到的ScannedGenericBeanDefinition对象,它的 beanClass 属性存储的是当前类的名字,而不是class对象。(beanClass属性的类型是Object,它即可以存储类的名字,也可以存储类对象)

合并BeanDefinition

通过扫描得到所有的BeanDefinition之后,就可以根据BeanDefinition创建Bean对象了。在Spring中支持父子BeanDefinition,和Java子父类类似。

父子BeanDefinition实际上用得比较少,例如:这么定义的情况下,child是单例Bean。

<bean id="parent" class="com.zhouyu.service.Parent" scope="prototype"/>
<bean id="child" class="com.zhouyu.service.Child"/>

但如果是下面这样,child就是原型Bean了。

<bean id="parent" class="com.zhouyu.service.Parent" scope="prototype"/>
<bean id="child" class="com.zhouyu.service.Child" parent="parent"/>

因为child的父BeanDefinition是parent,所以会继承parent上所定义的scope属性。

所以在根据child来生成Bean对象之前,需要进行BeanDefinition的合并,才能得到完整的child的BeanDefinition。

加载类

BeanDefinition合并之后,就可以去创建Bean对象了,而创建Bean就必须实例化对象,而实例化就必须先加载当前BeanDefinition所对应的class,在AbstractAutowireCapableBeanFactory类的createBean()方法中,一开始就会调用:

image-20220926221933600

image-20220926222050533

public boolean hasBeanClass() {
// 判断当前BeanDefinition的beanClass属性,是不是Class类型
return (this.beanClass instanceof Class);
}

如果beanClass属性的类型是Class,那么就直接返回;如果不是,则会根据类名进行加载(doResolveBeanClass方法所做的事情)

image-20220926223604150

	@Override
@Nullable
public ClassLoader getBeanClassLoader() {
return this.beanClassLoader;
}
@Nullable
private ClassLoader beanClassLoader = ClassUtils.getDefaultClassLoader();

先利用BeanFactory所设置的类加载器来加载类,如果没有设置,则默认使用ClassUtils.getDefaultClassLoader()所返回的类加载器来进行加载。

/** * 获取默认的类加载器 */@Nullablepublic static ClassLoader getDefaultClassLoader() {ClassLoader cl = null;/** * 优先获取线程中的类加载器 * 一开始,tomcat会将自定义的类加载器设置到线程上下文中, * 然后当你走到这一步的时候,就可以获取到线程中的tomcat自定义类加载器 */try {cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();} catch (Throwable ex) {}// 如果线程上下文中的类加载器为空,那就获取ClassUtils类所对应的类加载器if (cl == null) {cl = ClassUtils.class.getClassLoader();if (cl == null) { // 如果类加载器等于null,就说明是引导类加载器// ClassUtils类是被Bootstrap类加载器加载的,则获取系统类加载器try {cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();} catch (Throwable ex) {}}}// 返回类加载器return cl;}

ClassUtils.getDefaultClassLoader()

优先返回当前线程中的类加载器如果当前线程中的类加载器为空,则返回ClassUtils类的类加载器如果ClassUtils类的类加载器为空,那么表示是Bootstrap类加载器加载的ClassUtils类,那么则返回系统类加载器 4.实例化前

当前BeanDefinition对应的类加载成功后,就可以实例化对象了,但是…

在实例化对象之前,Spring提供了一个扩展点,允许用户来控制是否在某些Bean实例化之前做一些启动动作。

image-20220926231603057

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这个扩展点叫InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation( )。比如:

@Componentpublic class ZhouyuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor { @Override public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {    if ("userService".equals(beanName)) {     System.out.println("实例化前");    }    return null;  }  }

以上代码会导致,在userService这个Bean实例化前,会进行打印。

注意:postProcessBeforeInstantiation()是有返回值的,如果这么实现:

@Componentpublic class ZhouyuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor { @Override public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {    if ("userService".equals(beanName)) {     System.out.println("实例化前");     return new UserService();    }  return null; }  }

userService这个Bean在实例化前会直接返回一个由我们所定义的UserService对象。如果是这样,表示不需要Spring来实例化了,并且后续的Spring依赖注入也不会进行了,会跳过一些步骤,直接执行初始化后这一步。

5.实例化

在这个步骤中就会根据BeanDefinition去创建一个对象了。

6.BeanDefinition的后置处理

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Bean对象实例化之后,接下来就应该给对象的属性赋值了。在真正给属性赋值之前,Spring又提供了一个扩展点MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition( ),可以对此时的BeanDefinition进行加工,比如:

@Componentpublic class ZhouyuMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor { @Override public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {  if ("userService".equals(beanName)) {   beanDefinition.getPropertyValues().add("orderService", new OrderService()); // 注入属性  } }  }

在Spring源码中,AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 就是一个MergedBeanDefinitionPostProcessor,它的postProcessMergedBeanDefinition()方法中会去查找注入点,并缓存在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor对象的一个Map中(injectionMetadataCache)。

7.实例化后

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在处理完BeanDefinition后,Spring又设计了一个扩展点:InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation( ),比如:

@Componentpublic class ZhouyuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor { @Override public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {  if ("userService".equals(beanName)) {   UserService userService = (UserService) bean;   userService.test();  }  return true; }}

上述代码就是对userService所实例化出来的对象进行处理。

注意:这个扩展点在Spring源码中基本没有怎么使用。

8.自动注入 9.处理属性

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/** * 这里会调用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties()方法,会直接给对象中的属性赋值 * AutowiredAnnotationBeanPostProcessor内部并不会处理pvs,直接返回了 * 并不会处理pvs指的是: * 如果当前bean的某些属性已经通过postProcessMergedBeanDefinition方法注入了,那么该属性上面的@Autowired注解应该是无效的, * 因为程序员已经将自定义的值设置到属性里面去了 */

这个步骤中,就会处理@Autowired@Resource@Value等注解,也是通过**InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties( )**扩展点来实现的。

比如:我们甚至可以实现一个自己的自动注入功能

@Componentpublic class ZhouyuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {@Overridepublic PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {if ("userService".equals(beanName)) {for (Field field : bean.getClass().getFields()) {if (field.isAnnotationPresent(ZhouyuInject.class)) {field.setAccessible(true);try {field.set(bean, "123");} catch (IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();}}}}return pvs;}}

10.执行Aware

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完成了属性赋值之后,Spring会执行一些回调,包括:

BeanNameAware:回传beanName给bean对象BeanClassLoaderAware:回传classLoader给bean对象BeanFactoryAware:回传beanFactory给对象 11.初始化前

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初始化前,也是Spring提供的一个扩展点:BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization( ),比如:

@Componentpublic class ZhouyuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor { @Override public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {  if ("userService".equals(beanName)) {   System.out.println("初始化前");  }  return bean; }}

利用初始化前,可以对已经进行了依赖注入的Bean进行处理。

在Spring源码中:

InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 会在初始化前这个步骤中执行@PostConstruct的方法,ApplicationContextAwareProcessor 会在初始化前这个步骤中进行其他Aware的回调: EnvironmentAware:回传环境变量EmbeddedValueResolverAware:回传占位符解析器ResourceLoaderAware:回传资源加载器ApplicationEventPublisherAware:回传事件发布器MessageSourceAware:回传国际化资源ApplicationStartupAware:回传应用其他监听对象,可忽略ApplicationContextAware:回传Spring容器ApplicationContext 12.初始化

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查看当前Bean对象是否实现了InitializingBean接口,如果实现了就调用其afterPropertiesSet()方法执行BeanDefinition中指定的初始化方法 13.初始化后

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这是Bean创建生命周期中的最后一个步骤,也是Spring提供的一个扩展点:BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization( ),比如:

@Componentpublic class ZhouyuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor { @Override public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {  if ("userService".equals(beanName)) {   System.out.println("初始化后");  }  return bean; }}

可以在这个步骤中,对Bean进行最终处理,Spring中的AOP就是基于初始化后实现的,初始化后返回的对象才是最终的Bean对象

14.总结BeanPostProcessor

实例化前:

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation()

实例化

MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition()

实例化后:

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation()

自动注入

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties()

Aware对象

初始化前:

BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()

初始化

初始化后:

BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()

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本文来源【PHP中文网】:https://www.php.cn/java-article-496314.html

                       

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