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java Spring建立Bean的生命週期詳析

2022-10-06 10:00:07
本篇文章給大家帶來了關於的相關知識，其中主要介紹了關於Spring建立Bean的生命週期的相關問題，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。

程式設計師必備介面測試偵錯工具：

推薦學習：《》

1.Bean 的建立生命週期

UserService.class —> 無參構造方法（推斷構造方法） —> 普通物件 —> 依賴注入（為帶有@Autowired的屬性賦值） —> 初始化前（執行帶有@PostConstruct的方法） —> 初始化（執行實現了InitializingBean介面的afterPropertiesSet方法） —> 初始化後（執行AOP相關邏輯） —> 代理物件 —> Bean

類似於：男孩 —> 依賴注入 —> 男人

大致過程如下：

  • 利用該類的構造方法來範例化得到一個物件（但是如何一個類中有多個構造方法，Spring 則會進行選擇，這個叫做推斷構造方法）
  • 得到一個物件後，Spring 會判斷該物件中是否存在被@Autowired註解了的屬性，把這些屬性找出來並由 Spring 進行賦值（依賴注入）
  • 依賴注入後，Spring 會判斷該物件是否實現了 BeanNameAware 介面、BeanClassLoaderAware介面、BeanFactoryAware 介面，如果實現了，就表示當前物件必須實現該介面中所定義的 setBeanName()、setBeanClassLoader()、setBeanFactory()方法，那麼 Spring 就會呼叫這些方法並傳入相應的引數（Aware回撥）
  • Aware 回撥後，Spring 會判斷該物件中是否存在某個方法被@PostConstruct註解了，如果存在，Spring 會呼叫當前物件的此方法（初始化前）
  • 緊接著，Spring 會判斷該物件是否實現了InitializingBean介面，如果實現了，就表示當前物件必須實現該介面中的afterPropertiesSet()方法，那麼 Spring 就會呼叫當前物件中的afterPropertiesSet()方法（初始化）
  • 最後，Spring 會判斷當前物件需不需要進行 AOP，如果不需要那麼Bean就建立完了，如果需要進行AOP，則會進行動態代理並生成一個代理物件作為Bean（初始化後）

當Spring根據UserService類來建立一個Bean時：

  • 如果不用進行AOP，那麼Bean就是UserService類的構造方法所得到的物件。
  • 如果需要進行AOP，那麼Bean就是UserService的代理類所範例化得到的物件，而不是UserService本身所得到的物件。

Bean物件建立出來後：

  • 如果當前Bean是單例Bean，那麼會把該Bean物件存入一個Map<String, Object>，Map的key為beanName，value為Bean物件。這樣下次getBean時就可以直接從Map中拿到對應的Bean物件了。（實際上，在Spring原始碼中，這個Map就是單例池）
  • 如果當前Bean是原型Bean，那麼後續沒有其他動作，不會存入一個Map，下次getBean時會再次執行上述建立過程，得到一個新的Bean物件。

推斷構造方法：

  • 如果一個類裡面有無參的構造方法，那麼Spring預設就會用這個無參的構造方法。
  • 如果一個類裡面只有一個有參的構造方法，那麼Spring就會用這個有參的構造方法。
  • 如果一個類裡面有多個有參的構造方法，並且沒有無參的構造方法，那麼Spring會報錯。
  • 如果想要指定Spring用哪個構造方法，可以在該構造方法上加@Autowired。

@Bean會覆蓋@Compoment

注意：

如果Spring選擇了一個有參的構造方法，Spring在呼叫這個有參構造方法時，需要傳入引數，那這個引數是怎麼來的呢？

Spring會根據入參的型別和入參的名字去Spring容器中找Bean物件（以單例Bean為例，Spring會從單例池的那個Map中去找）：

  • 先根據入參型別找，如果只找到一個，那就直接用來作為入參
  • 如果根據型別找到多個，則再根據入參名字來確定唯一一個
  • 如果最終沒有找到，則會報錯，無法建立當前Bean物件

確定用哪個構造方法，確定入參的Bean物件，這個過程就叫做推斷構造方法。

2.Spring AOP 大致流程

AOP就是進行動態代理，在建立一個Bean的過程中，Spring在最後一步會去判斷當前正在建立的這個Bean是不是需要進行AOP，如果需要則會進行動態代理。

如何判斷當前Bean物件需不需要進行 AOP 操作：

  • 先從Spring容器裡面找出所有的切面Bean。
  • 遍歷每一個切面Bean，再遍歷每個切面Bean中的每一個方法，看看是否寫了@Before、@After 等註解。
  • 如果寫了，則判斷該方法所對應的Pointcut是否和當前Bean物件的類相匹配
  • 如果匹配，則表示當前Bean物件是需要進行 AOP 操作的。

上面第三步找到匹配的之後，會將匹配的所有方法快取起來，後面在執行切面方法的時候，可以快速從快取中拿出來，提高執行效率。

利用cglib進行AOP的大致流程：

  • 生成代理類UserServiceProxy，代理類繼承UserService
  • 代理類中重寫了父類別的方法，比如UserService中的test()方法代理類中還會有一個target屬性，該屬性的值為被代理的物件（也就是通過UserService類推斷構造方法範例化出來的物件，進行了依賴注入、初始化等步驟的物件）
  • 代理類中的test()方法被執行時的邏輯如下：
    • 執行切面邏輯（@Before）
    • 呼叫target.test()

當我們從Spring容器得到UserService的Bean物件時，拿到的就是UserServiceProxy所生成的物件，也就是代理物件。

呼叫UserService代理物件.test( ) —> 執行切面邏輯 —> target.test( )，注意target物件不是代理物件，而是被代理的物件。

UserServiceProxy（代理類） ---> 代理物件 ---> 代理物件.target = 普通物件
代理物件.test();

class UserServiceProxy extends UserService {
  
  UserService target;
  
  public void test() {
    // 執行切面邏輯 @Before --> 從匹配的切面方法的快取中拿出來
    
    target.test(); // 呼叫普通物件的test方法
    
  }
  
}
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3.Spring 事務

當我們在某個方法上加了@Transactional註解後，就表示該方法在呼叫時會開啟Spring事務，而這個方法所在的類所對應的Bean物件會是該類的代理物件。

Spring事務的代理物件執行某個方法時的步驟：

  • 判斷當前執行的方法是否存在@Transactional註解
  • 如果存在，則利用事務管理器（TransactionMananger）建立一個資料庫連線
  • 修改資料庫連線的 autocommit 為 false
  • 執行 target.test()，執行程式設計師所寫的業務邏輯程式碼，也就是執行 sql
  • 執行完了之後如果沒有出現異常，則提交，否則回滾

Spring事務是否會失效的判斷標準：某個加了@Transactional註解的方法被呼叫時，要判斷到底是不是直接被代理物件呼叫的，如果是則事務會生效，如果不是則會失效。

UserServiceProxy（代理類） ---> 代理物件 ---> 代理物件.target = 普通物件
代理物件.test();

class UserServiceProxy extends UserService {
  
  UserService target;
  
  public void test() {
    // 1.先看看方法上面有沒有加@Transactional
    // 2.通過事務管理器dataSource，建立一個資料庫連線conn
    // 3.設定conn.autocommit = false，表示不自動提交事務
    
    target.test(); // 呼叫普通物件的test方法
    
    conn.commit(); // 如果方法都執行成功，那就手動提交事務
    conn.rollback(); // 如果某個方法執行失敗，那就會回滾事務
    
  }
  
}
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4.Spring 原始碼閱讀前戲

BeanDefinition

BeanDefinition表示Bean定義，BeanDefinition中存在很多屬性用來描述一個Bean的特點。

比如：

  • class，表示Bean型別
  • scope，表示Bean的作用域，單例或原型等
  • lazyInit：表示Bean是否是懶載入
  • initMethodName：表示Bean初始化時要執行的方法
  • destroyMethodName：表示Bean銷燬時要執行的方法還有很多…

宣告式定義 Bean：

可以通過以下幾種方式來定義Bean：

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

也可以通過程式設計式定義 Bean

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

// 生成一個BeanDefinition物件，並設定beanClass為User.class，並註冊到ApplicationContext中
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(User.class);
context.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);

System.out.println(context.getBean("user"));
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還可以通過BeanDefinition設定一個Bean的其他屬性

beanDefinition.setScope("prototype"); // 設定作用域
beanDefinition.setInitMethodName("init"); // 設定初始化方法
beanDefinition.setLazyInit(true); // 設定懶載入
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宣告式定義和程式設計式定義的Bean，最終都會被Spring解析為對應的BeanDefinition物件，並放入Spring容器中。

BeanDefinitionReader

接下來介紹幾種在Spring原始碼中常見的BeanDefinition讀取器（BeanDefinitionReader）

AnnotatedBeanDefinitionReader

可以直接把某個類轉換為BeanDefinition，並且會解析該類上的註解，比如：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

AnnotatedBeanDefinitionReader annotatedBeanDefinitionReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(context);

// 將User.class解析為BeanDefinition
annotatedBeanDefinitionReader.register(User.class);

System.out.println(context.getBean("user"));
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它能解析的註解有：@Conditional，@Scope、@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description

XmlBeanDefinitionReader

可以解析<bean/>標籤

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        XmlBeanDefinitionReader xmlBeanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(context);
        int i = xmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions("spring.xml");

        System.out.println(context.getBean("user"));
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ClassPathBeanDefinitionScanner

ClassPathBeanDefinitionScanner是掃描器，它的作用和BeanDefinitionReader類似，可以進行掃描，掃描某個包路徑，對掃描到的類進行解析，比如，掃描到的類上如果存在 @Component 註解，那麼就會把這個類解析成為一個BeanDefinition

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.refresh();

        ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(context);
        scanner.scan("cn.xx");

        System.out.println(context.getBean("user"));
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BeanFactory

BeanFactory表示Bean工廠，所以很明顯，BeanFactory會負責建立Bean，並且提供獲取Bean的API。

而ApplicationContext是BeanFactory的一種，在Spring原始碼中，是這麼定義的：

public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
  MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {
            ...
}
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首先，在Java中，介面是可以多繼承的，我們發現ApplicationContext繼承了ListableBeanFactory 和 HierarchicalBeanFactory，而 ListableBeanFactory 和HierarchicalBeanFactory 都繼承至 BeanFactory，所以我們可以認為 ApplicationContext 繼承了BeanFactory，相當於蘋果繼承水果，寶馬繼承汽車一樣，ApplicationContext 也是 BeanFactory 的一種，擁有 BeanFactory 支援的所有功能，不過 ApplicationContext 比 BeanFactory 更加強大，ApplicationContext 還繼承了其他介面，也就表示 ApplicationContext 還擁有其他功能，比如MessageSource 表示國際化，ApplicationEventPublisher 表示事件釋出，EnvironmentCapable 表示獲取環境變數等等，關於 ApplicationContext 後面再詳細討論。

在Spring的原始碼中，當我們new一個ApplicationContext時，其底層會new一個BeanFactory，當使用ApplicationContext的某些方法時，比如getBean()，底層呼叫的就是BeanFactory的getBean()方法。

在Spring原始碼中，BeanFactory介面存在一個非常重要的實現類是：DefaultListableBeanFactory，也是非常核心的。

所以，我們可以直接使用DefaultListableBeanFactory，而不需要使用 ApplicationContext 的某個實現類，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"));
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DefaultListableBeanFactory是非常強大的，支援很多功能，可以通過檢視DefaultListableBeanFactory 的類繼承結構圖：

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  • AliasRegistry：支援別名功能，一個名字可以對應多個別名
  • BeanDefinitionRegistry：可以註冊、儲存、移除、獲取某個
  • BeanDefinitionBeanFactory：Bean工廠，可以根據某個bean的名字、或型別、或別名獲取某個Bean物件
  • SingletonBeanRegistry：可以直接註冊、獲取某個單例Bean
  • SimpleAliasRegistry：它是一個類，實現了AliasRegistry介面中所定義的功能，支援別名功能
  • ListableBeanFactory：在BeanFactory的基礎上，增加了其他功能，可以獲取所有BeanDefinition的beanNames，可以根據某個型別獲取對應的beanNames，可以根據某個型別獲取{型別：對應的Bean}的對映關係
  • HierarchicalBeanFactory：在BeanFactory的基礎上，新增了獲取父BeanFactory的功能
  • DefaultSingletonBeanRegistry：它是一個類，實現了SingletonBeanRegistry介面，擁有了直接註冊、獲取某個單例Bean的功能
  • ConfigurableBeanFactory：在HierarchicalBeanFactory和SingletonBeanRegistry的基礎上，新增了設定父BeanFactory、類載入器（表示可以指定某個類載入器進行類的載入）、設定Spring EL表示式解析器（表示該BeanFactory可以解析EL表示式）、設定型別轉化服務（表示該BeanFactory可以進行型別轉化）、可以新增BeanPostProcessor（表示該BeanFactory支援Bean的後置處理器），可以合併BeanDefinition，可以銷燬某個Bean等等功能
  • FactoryBeanRegistrySupport：支援了FactoryBean的功能
  • AutowireCapableBeanFactory：是直接繼承了BeanFactory，在BeanFactory的基礎上，支援在建立Bean的過程中能對Bean進行自動裝配
  • AbstractBeanFactory：實現了ConfigurableBeanFactory介面，繼承了FactoryBeanRegistrySupport，這個BeanFactory的功能已經很全面了，但是不能自動裝配和獲取beanNames
  • ConfigurableListableBeanFactory：繼承了ListableBeanFactory、AutowireCapableBeanFactory、ConfigurableBeanFactoryAbstract
  • AutowireCapableBeanFactory：繼承了AbstractBeanFactory，實現了AutowireCapableBeanFactory，擁有了自動裝配的功能
  • DefaultListableBeanFactory：繼承了AbstractAutowireCapableBeanFactory，實現了ConfigurableListableBeanFactory介面和BeanDefinitionRegistry介面，所以DefaultListableBeanFactory的功能很強大

ApplicationContext

ApplicationContext 是個介面，實際上也是一個BeanFactory，不過比BeanFactory更加強大，比如：

  • HierarchicalBeanFactory：擁有獲取父BeanFactory的功能
  • ListableBeanFactory：擁有獲取beanNames的功能
  • ResourcePatternResolver：資源載入器，可以一次性獲取多個資源（檔案資源等等）
  • EnvironmentCapable：可以獲取執行時環境（沒有設定執行時環境的功能）
  • ApplicationEventPublisher：擁有廣播事件的功能（沒有新增事件監聽器的功能）
  • MessageSource：擁有國際化功能

ApplicationContext 有兩個比較重要的實現類：

  • AnnotationConfigApplicationContext
  • ClassPathXmlApplicationContext

AnnotationConfigApplicationContext

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  • ConfigurableApplicationContext：繼承了ApplicationContext介面，增加了 新增事件監聽器、新增BeanFactoryPostProcessor、設定Environment，獲取ConfigurableListableBeanFactory等功能
  • AbstractApplicationContext：實現了ConfigurableApplicationContext介面
  • GenericApplicationContext：繼承了AbstractApplicationContext，實現了BeanDefinitionRegistry介面，擁有所有ApplicationContext的功能，並且可以註冊BeanDefinition，注意這個類中有一個屬性（DefaultListableBeanFactory beanFactory）
  • AnnotationConfigRegistry：可以單獨註冊某個為類為BeanDefinition（可以處理該類上的**@Configuration註解**，已經可以處理**@Bean註解**），同時可以掃描
  • AnnotationConfigApplicationContext：繼承了GenericApplicationContext，實現了AnnotationConfigRegistry介面，擁有了以上所有的功能

ClassPathXmlApplicationContext

image

它也是繼承了AbstractApplicationContext，但是相對於AnnotationConfigApplicationContext而言，功能沒有AnnotationConfigApplicationContext強大，比如不能註冊BeanDefinition

資源載入

ApplicationContext還擁有資源載入的功能，比如，可以直接利用ApplicationContext獲取某個檔案的內容：

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());

				// 可以一次性獲取多個
        Resource[] resources = context.getResources("classpath:cn/xx/domain/*.class");
        for (Resource resource3 : resources) {
            System.out.println(resource3.contentLength());
            System.out.println(resource3.getFilename());
        }
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事件釋出

先定義一個事件監聽器：

		@Bean
    public ApplicationListener applicationListener() {
        return new ApplicationListener() {
            @Override
            public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
                System.out.println("接收到了一個事件");
            }
        };
    }
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然後釋出一個事件：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        context.publishEvent("kkk");
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型別轉化

在Spring原始碼中，有可能需要把String轉成其他型別，所以在Spring原始碼中提供了一些技術來更方便的做物件的型別轉化，關於型別轉化的應用場景， 後續看原始碼的過程中會遇到很多。

PropertyEditor

這其實是JDK中提供的型別轉化工具

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);
    }

}
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StringToUserPropertyEditor propertyEditor = new StringToUserPropertyEditor();
propertyEditor.setAsText("1");
User value = (User) propertyEditor.getValue();
System.out.println(value);
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在Spring容器中註冊 PropertyEditor：

		@Bean
    public CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer() {
        CustomEditorConfigurer customEditorConfigurer = new CustomEditorConfigurer();
        Map, Class<? extends PropertyEditor>> propertyEditorMap = new HashMap<>();

        /**
         * 表示StringToUserPropertyEditor可以將String轉化成User類型，
         * 在Spring源碼中，如果發現當前物件是String，而需要的類型是User，
         * 就會使用該PropertyEditor來做類型轉化
         */
        propertyEditorMap.put(User.class, StringToUserPropertyEditor.class);
        customEditorConfigurer.setCustomEditors(propertyEditorMap);
        return customEditorConfigurer;
    }
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假設現在有如下 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中提供的型別轉化服務，它比PropertyEditor更強大

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 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;
    }

}
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DefaultConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
conversionService.addConverter(new StringToUserConverter());
User value = conversionService.convert("1", User.class);
System.out.println(value);
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在Spring中註冊ConversionService：

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

        return conversionServiceFactoryBean;
    }
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TypeConverter

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

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());
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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());
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OrderComparator

OrderComparator是Spring所提供的一種比較器，可以根據@Order註解或實現Ordered介面來進行值的比較，從而可以進行排序。

public class A implements Ordered {

    @Override
    public int getOrder() {
        return 3;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }
}
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public class B implements Ordered {

    @Override
    public int getOrder() {
        return 2;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }
}
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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
    }

}
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另外，Spring中還提供了一個OrderComparator的子類：AnnotationAwareOrderComparator，它支援用@Order來指定order值。

比如：

@Order(3)
public class A {

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }

}
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@Order(2)
public class B {

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }

}
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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
    }

}
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BeanPostProcessor

BeanPostProcess 表示Bean的後置處理器，我們可以定義一個或多個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("初始化後");
        }
        return bean;
    }

}
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一個BeanPostProcessor可以在任意一個Bean的初始化前以及初始化後去額外的做一些使用者自定義的邏輯，當然，我們可以通過判斷beanName來進行鍼對性處理（針對某個Bean，或某部分Bean）。

我們可以通過定義BeanPostProcessor來干涉Spring建立Bean的過程。

BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor表示Bean工廠的後置處理器，其實和BeanPostProcessor類似，BeanPostProcessor是干涉Bean的建立過程，BeanFactoryPostProcessor是干涉BeanFactory的建立過程。

比如，我們可以這樣定義一個BeanFactoryPostProcessor：

@Component
public class XiexuBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("加工beanFactory");
    }
}
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可以在postProcessBeanFactory()方法中對BeanFactory進行加工。

FactoryBean

上面提到，我們可以通過BeanPostPorcessor來干涉Spring建立Bean的過程，但是如果我們想一個Bean完完全全由我們自己來創造，也是可以的，比如通過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;
    }
}
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通過上面這段程式碼，我們自己創造了一個User物件，並且它將成為Bean。但是通過這種方式創造出來的User的Bean，只會經過初始化後，其他Spring的生命週期步驟是不會經過的，比如依賴注入。

注意：單例池裡面還是原來的xiexuFactoryBean，而通過getObject()方法返回的userBean是存放在factoryBeanObjectCache裡面（快取）。

image-20220907162114007

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        // 如果beanName加上&，表示獲取的是單例池裡面的XiexuFactoryBean
        Object bean1 = context.getBean("&xiexuFactoryBean");
        System.out.println(bean1); // cn.xx.domain.XiexuFactoryBean@2de8284b

        // 如果beanName沒有加上&，表示獲取的是factoryBeanObjectCache快取裡面的userBean
        Object bean2 = context.getBean("xiexuFactoryBean");
        System.out.println(bean2); // cn.xx.domain.User@396e2f39
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有同學可能會想到，通過@Bean也可以自己生成一個物件作為Bean，那麼和FactoryBean的區別是什麼呢？其實在很多場景下他倆是可以替換的，但是站在原理層面來說，區別也很明顯，@Bean定義的Bean是會經過完整的Bean生命週期的。

ExcludeFilter 和 IncludeFilter

這兩個Filter是Spring掃描過程中用來過濾的。ExcludeFilter 表示排除過濾器，IncludeFilter 表示包含過濾器。

比如以下設定，表示掃描cn.xx這個包下面的所有類，但是排除UserService類，

就算UserService類上面有@Component註解也不會成為Bean。

@ComponentScan(value = "cn.xx", 
        excludeFilters = {@ComponentScan.Filter(
                type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE, 
                classes = UserService.class)})
public class AppConfig {
}
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再比如以下設定，就算UserService類上沒有@Component註解，它也會被掃描成為一個Bean。

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

  • ANNOTATION：表示是否包含某個註解
  • ASSIGNABLE_TYPE：表示是否是某個類
  • ASPECTJ：表示是否符合某個Aspectj表示式
  • REGEX：表示是否符合某個正規表示式
  • CUSTOM：自定義

在Spring的掃描邏輯中，預設會新增一個AnnotationTypeFilter給includeFilters，表示預設情況下在Spring掃描過程中會認為類上有@Component註解的就是Bean。

MetadataReader、ClassMetadata、AnnotationMetadata

在Spring中需要去解析類的資訊，比如類名、類中的方法、類上的註解，這些都可以稱之為類的後設資料，所以Spring中對類的後設資料做了抽象，並提供了一些工具類。

MetadataReader表示類的後設資料讀取器，預設實現類為SimpleMetadataReader。比如：

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SimpleMetadataReaderFactory simpleMetadataReaderFactory = new SimpleMetadataReaderFactory();

        // 構造一個MetadataReader
        MetadataReader metadataReader = simpleMetadataReaderFactory.getMetadataReader("cn.xx.service.impl.UserServiceImpl");

        // 得到一個ClassMetadata，並獲取了類名
        ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata();

        System.out.println(classMetadata.getClassName());

        // 獲取一個AnnotationMetadata，並獲取類上的註解資訊
        AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
        for (String annotationType : annotationMetadata.getAnnotationTypes()) {
            System.out.println(annotationType);
        }
    }
}
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5.Spring之Bean生命週期原始碼解析

Spring 掃描底層流程（doScan方法）

  • 掃描包路徑，得到包路徑下的所有class檔案物件（注意，這裡不是指Class物件，而是檔案物件，可以理解為File物件）
  • 利用ASM技術解析每個class檔案物件，得到class後設資料資訊
  • 如果當前類和某個excludeFilter匹配，那就排除這個類；如果當前類和某個includeFilter匹配，那就獲取這個類（預設情況下，Spring會有一個@Component註解的includeFilter）
  • 進一步進行條件註解@Conditional的匹配篩選
  • 都匹配成功後，根據當前類生成一個ScannedGenericBeanDefinition
  • 然後判斷如果該類不是頂級類或者靜態內部類，則不通過；如果該類是抽象類或者介面類，則不通過；如果該類是抽象類並且該類中有@Lookup註解的方法，則通過。
  • 最終掃描到某些BeanDefinition
  • 遍歷每個BeanDefinition，解析每個類的@Scope內容並設定到對應的BeanDefinition中
  • 設定AnnotationBeanNameGenerator生成beanName（解析@Component註解所指定的beanName，如果沒有指定則預設生成「該類名字的第一個字母小寫」；如果該類的前兩個字母都是大寫，則beanName就是該類的名字）
  • 給BeanDefinition物件中的屬性賦預設值
  • 解析@Lazy、@Primary、@DependsOn、@Role、@Description 等註解並賦值給BeanDefinition對應的屬性
  • 判斷當前beanName是否存在Spring容器中，如果不存在則把beanName和BeanDefinition註冊到Spring容器中（也就是存入beanDefinitionMap）；如果存在則會有兩種方案：
    • 如果已經存在的BeanDefinition對應的型別和掃描到的BeanDefinition對應的型別相同的話（相容），則直接返回false而不會丟擲異常。
    • 如果已經存在的BeanDefinition對應的型別和掃描到的BeanDefinition對應的型別不相同的話（不相容），則會報錯並丟擲異常。
  • 掃描結束。

生成BeanDefinition

  • 首先通過ResourcePatternResolver獲得指定包路徑下的所有.class檔案（Spring原始碼中將此檔案包裝成了Resource物件）
  • 遍歷每個Resource物件利用MetadataReaderFactory解析Resource物件得到MetadataReader（在Spring原始碼中MetadataReaderFactory具體的實現類為CachingMetadataReaderFactory，MetadataReader的具體實現類為SimpleMetadataReader）
  • 利用MetadataReader進行excludeFilters和includeFilters，以及條件註解@Conditional的篩選（某個類上是否存在@Conditional註解，如果存在則呼叫註解中所指定的類的match方法進行匹配，匹配成功則通過篩選，匹配失敗則pass掉）
  • 篩選通過後，基於metadataReader生成ScannedGenericBeanDefinition再基於metadataReader判斷對應的類是不是介面或抽象類
  • 如果篩選通過，就表示掃描到了一個Bean，將ScannedGenericBeanDefinition加入結果集

注意：

上面說的是通過掃描得到BeanDefinition物件，我們還可以通過直接定義BeanDefinition，或解析spring.xml檔案的<bean>，或者@Bean註解得到BeanDefinition物件。

MetadataReader 表示類的後設資料讀取器，主要包含了一個AnnotationMetadata，功能有

  • 獲取類的名字
  • 獲取父類別的名字
  • 獲取所實現的所有介面名
  • 獲取所有內部類的名字
  • 判斷是不是抽象類
  • 判斷是不是介面
  • 判斷是不是一個註解
  • 獲取擁有某個註解的方法集合
  • 獲取類上新增的所有註解資訊
  • 獲取類上新增的所有註解型別集合

注意：

CachingMetadataReaderFactory解析某個.class檔案得到MetadataReader物件是利用 ASM 技術，並沒有載入這個類到JVM中。並且最終得到的ScannedGenericBeanDefinition物件，它的 beanClass 屬性儲存的是當前類的名字，而不是class物件。（beanClass屬性的型別是Object，它即可以儲存類的名字，也可以儲存類物件）

合併BeanDefinition

通過掃描得到所有的BeanDefinition之後，就可以根據BeanDefinition建立Bean物件了。在Spring中支援父子BeanDefinition，和Java子父類別類似。

父子BeanDefinition實際上用得比較少，例如：這麼定義的情況下，child是單例Bean。
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但如果是下面這樣，child就是原型Bean了。
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因為child的父BeanDefinition是parent，所以會繼承parent上所定義的scope屬性。

所以在根據child來生成Bean物件之前，需要進行BeanDefinition的合併，才能得到完整的child的BeanDefinition。

載入類

BeanDefinition合併之後，就可以去建立Bean物件了，而建立Bean就必須範例化物件，而範例化就必須先載入當前BeanDefinition所對應的class，在AbstractAutowireCapableBeanFactory類的createBean()方法中，一開始就會呼叫：

image-20220926221933600

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public boolean hasBeanClass() {
		// 判斷當前BeanDefinition的beanClass屬性，是不是Class型別
		return (this.beanClass instanceof Class);
	}
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如果beanClass屬性的型別是Class，那麼就直接返回；如果不是，則會根據類名進行載入（doResolveBeanClass方法所做的事情）

image-20220926223604150

	@Override
	@Nullable
	public ClassLoader getBeanClassLoader() {
		return this.beanClassLoader;
	}

	@Nullable
	private ClassLoader beanClassLoader = ClassUtils.getDefaultClassLoader();
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先利用BeanFactory所設定的類載入器來載入類，如果沒有設定，則預設使用ClassUtils.getDefaultClassLoader()所返回的類載入器來進行載入。

/** * 獲取預設的類載入器 */@Nullablepublic static ClassLoader getDefaultClassLoader() {ClassLoader cl = null;/** * 優先獲取執行緒中的類載入器 * 一開始，tomcat會將自定義的類載入器設定到執行緒上下文中， * 然後當你走到這一步的時候，就可以獲取到執行緒中的tomcat自定義類載入器 */try {cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();} catch (Throwable ex) {}// 如果執行緒上下文中的類載入器為空，那就獲取ClassUtils類所對應的類載入器if (cl == null) {cl = ClassUtils.class.getClassLoader();if (cl == null) { // 如果類載入器等於null，就說明是引導類載入器// ClassUtils類是被Bootstrap類載入器載入的，則獲取系統類載入器try {cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();} catch (Throwable ex) {}}}// 返回類載入器return cl;}
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ClassUtils.getDefaultClassLoader()

優先返回當前執行緒中的類載入器如果當前執行緒中的類載入器為空，則返回ClassUtils類的類載入器如果ClassUtils類的類載入器為空，那麼表示是Bootstrap類載入器載入的ClassUtils類，那麼則返回系統類載入器 4.範例化前

當前BeanDefinition對應的類載入成功後，就可以範例化物件了，但是…

在範例化物件之前，Spring提供了一個擴充套件點，允許使用者來控制是否在某些Bean範例化之前做一些啟動動作。

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這個擴充套件點叫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("範例化前");    }    return null;  }  }
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以上程式碼會導致，在userService這個Bean範例化前，會進行列印。

注意：postProcessBeforeInstantiation()是有返回值的，如果這麼實現：

@Componentpublic class ZhouyuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor { @Override public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {    if ("userService".equals(beanName)) {     System.out.println("範例化前");     return new UserService();    }  return null; }  }
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userService這個Bean在範例化前會直接返回一個由我們所定義的UserService物件。如果是這樣，表示不需要Spring來範例化了，並且後續的Spring依賴注入也不會進行了，會跳過一些步驟，直接執行初始化後這一步。

5.範例化

在這個步驟中就會根據BeanDefinition去建立一個物件了。

6.BeanDefinition的後置處理

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Bean物件範例化之後，接下來就應該給物件的屬性賦值了。在真正給屬性賦值之前，Spring又提供了一個擴充套件點MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition( )，可以對此時的BeanDefinition進行加工，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()); // 注入屬性  } }  }
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在Spring原始碼中，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 就是一個MergedBeanDefinitionPostProcessor，它的postProcessMergedBeanDefinition()方法中會去查詢注入點，並快取在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor物件的一個Map中（injectionMetadataCache）。

7.範例化後

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在處理完BeanDefinition後，Spring又設計了一個擴充套件點：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; }}
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上述程式碼就是對userService所範例化出來的物件進行處理。

注意：這個擴充套件點在Spring原始碼中基本沒有怎麼使用。

8.自動注入 9.處理屬性

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/** * 這裡會呼叫AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties()方法，會直接給物件中的屬性賦值 * AutowiredAnnotationBeanPostProcessor內部並不會處理pvs，直接返回了 * 並不會處理pvs指的是： * 如果當前bean的某些屬性已經通過postProcessMergedBeanDefinition方法注入了，那麼該屬性上面的@Autowired註解應該是無效的， * 因為程式設計師已經將自定義的值設定到屬性裡面去了 */
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這個步驟中，就會處理@Autowired、@Resource、@Value等註解，也是通過**InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties( )**擴充套件點來實現的。

比如：我們甚至可以實現一個自己的自動注入功能

@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;}}
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10.執行Aware

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完成了屬性賦值之後，Spring會執行一些回撥，包括：

BeanNameAware：回傳beanName給bean物件BeanClassLoaderAware：回傳classLoader給bean物件BeanFactoryAware：回傳beanFactory給物件 11.初始化前

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初始化前，也是Spring提供的一個擴充套件點：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; }}
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利用初始化前，可以對已經進行了依賴注入的Bean進行處理。

在Spring原始碼中：

InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 會在初始化前這個步驟中執行@PostConstruct的方法，ApplicationContextAwareProcessor 會在初始化前這個步驟中進行其他Aware的回撥： EnvironmentAware：回傳環境變數EmbeddedValueResolverAware：回傳預留位置解析器ResourceLoaderAware：回傳資源載入器ApplicationEventPublisherAware：回傳事件釋出器MessageSourceAware：回傳國際化資源ApplicationStartupAware：回傳應用其他監聽物件，可忽略ApplicationContextAware：回傳Spring容器ApplicationContext 12.初始化

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檢視當前Bean物件是否實現了InitializingBean介面，如果實現了就呼叫其afterPropertiesSet()方法執行BeanDefinition中指定的初始化方法 13.初始化後

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這是Bean建立生命週期中的最後一個步驟，也是Spring提供的一個擴充套件點：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("初始化後");  }  return bean; }}
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可以在這個步驟中，對Bean進行最終處理，Spring中的AOP就是基於初始化後實現的，初始化後返回的物件才是最終的Bean物件。

14.總結BeanPostProcessor

範例化前：

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation()

範例化

MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition()

範例化後：

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation()

自動注入

InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties()

Aware物件

初始化前：

BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()

初始化

初始化後：

BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()

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