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【Spring】—— IoC 之深入分析 Bean 的生命周期
2020-12-05
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芋道源码
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本文共 1,193个字，预计阅读需要 4分钟。
> `转载`于【[芋道源码](http://svip.iocoder.cn/)】 > 本文主要基于 Spring 5.0.6.RELEASE 在分析 Spring Bean 实例化过程中提到 Spring 并不是一启动容器就开启 bean 的实例化进程，只有当客户端通过显示或者隐式的方式调用 BeanFactory 的 `#getBean(...)` 方法来请求某个实例对象的时候，它才会触发相应 bean 的实例化进程。当然，也可以选择直接使用 ApplicationContext 容器，因为该容器启动的时候会立刻调用注册到该容器所有 bean 定义的实例化方法。当然，对于 BeanFactory 容器而言，并不是所有的 `#getBean(...)` 方法都会触发实例化进程，比如 singleton 类型的 bean，该类型的 bean 只会在第一次调用 `getBean()` 的时候才会触发，而后续的调用则会直接返回容器缓存中的实例对象。 `#getBean(...)` 方法，只是 bean 实例化进程的入口，真正的实现逻辑其实是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 `#doCreateBean(...)` 中实现，实例化过程如下图：  原来我们采用 new 的方式创建一个对象，用完该对象在其脱离作用域后就会被回收，对于后续操作我们无权也没法干涉，但是采用 Spring 容器后，我们完全摆脱了这种命运，Spring 容器将会对其所有管理的 Bean 对象全部给予一个**统一的生命周期管理**，同时在这个阶段我们也可以对其进行干涉（比如对 bean 进行增强处理，对 bean 进行篡改），如上图。 ## 1. bean 实例化 在 `#doCreateBean(...)` 方法中，首先进行 bean 实例化工作，主要由 `#createBeanInstance(...)` 方法实现，该方法返回一个 BeanWrapper 对象。BeanWrapper 对象是 Spring 的一个低级 Bean 基础结构的核心接口，为什么说是**低级**呢？因为这个时候的 Bean 还不能够被我们使用，连最基本的属性都没有设置。而且在我们实际开发过程中，一般都不会直接使用该类，而是通过 BeanFactory 隐式使用。 BeanWrapper 接口有一个默认实现类 BeanWrapperImpl，其主要作用是对 Bean 进行“包裹”，然后对这个包裹的 bean 进行操作，比如后续注入 bean 属性。 在实例化 bean 过程中，Spring 采用“策略模式”来决定采用哪种方式来实例化 bean，一般有反射和 CGLIB 动态字节码两种方式。 InstantiationStrategy 定义了 Bean 实例化策略的抽象接口，其子类 SimpleInstantiationStrategy 提供了基于反射来实例化对象的功能，但是不支持方法注入方式的对象实例化。CglibSubclassingInstantiationStrategy 继承 SimpleInstantiationStrategy，他除了拥有父类以反射实例化对象的功能外，还提供了通过 CGLIB 的动态字节码的功能进而支持方法注入所需的对象实例化需求。默认情况下，Spring 采用 CglibSubclassingInstantiationStrategy。 关于 Bean 实例化的详细过程，请参考以下几篇文章： 1. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（一）之主流程](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-1) 2. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（二）之实例化 Bean 对象(1)](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-2) 3. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（三）之实例化 Bean 对象(2)](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-3) 4. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（四）之属性填充](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-4) 5. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（五）之循环依赖处理](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-5) 6. [【死磕 Spring】—— IoC 之加载 bean：创建 bean（六）之初始化 Bean 对象](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-createBean-6) 对于 BeanWrapper 和 具体的实例化策略，LZ 在后面会专门写文章来进行详细说明。 ## 2. 激活 Aware 当 Spring 完成 bean 对象实例化并且设置完相关属性和依赖后，则会开始 bean 的初始化进程（ `#initializeBean(...)` ），初始化第一个阶段是检查当前 bean 对象是否实现了一系列以 Aware 结尾的的接口。 Aware 接口为 Spring 容器的核心接口，是一个具有标识作用的超级接口，实现了该接口的 bean 是具有被 Spring 容器通知的能力，通知的方式是采用回调的方式。 在初始化阶段主要是感知 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware 。代码如下： ``` // AbstractAutowireCapableBeanFactory.java private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) { if (bean instanceof Aware) { // BeanNameAware if (bean instanceof BeanNameAware) { ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName); } // BeanClassLoaderAware if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) { ClassLoader bcl = getBeanClassLoader(); if (bcl != null) { ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl); } } // BeanFactoryAware if (bean instanceof BeanFactoryAware) { ((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this); } } } ``` - BeanNameAware：对该 bean 对象定义的 beanName 设置到当前对象实例中 - BeanClassLoaderAware：将当前 bean 对象相应的 ClassLoader 注入到当前对象实例中 - BeanFactoryAware：BeanFactory 容器会将自身注入到当前对象实例中，这样当前对象就会拥有一个 BeanFactory 容器的引用。 当然，Spring 不仅仅只是提供了上面三个 Aware 接口，而是一系列： - LoadTimeWeaverAware：加载Spring Bean时织入第三方模块，如AspectJ - BootstrapContextAware：资源适配器BootstrapContext，如JCA,CCI - ResourceLoaderAware：底层访问资源的加载器 - PortletConfigAware：PortletConfig - PortletContextAware：PortletContext - ServletConfigAware：ServletConfig - ServletContextAware：ServletContext - MessageSourceAware：国际化 - ApplicationEventPublisherAware：应用事件 - NotificationPublisherAware：JMX通知 更多关于 Aware 的请关注：[《【死磕 Spring】—— IoC 之深入分析 Aware 接口》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-Aware-interface) 。 ## 3. BeanPostProcessor 初始化第二个阶段则是 BeanPostProcessor 增强处理，在该阶段 BeanPostProcessor 会处理当前容器内所有符合条件的实例化后的 bean 对象。它主要是对 Spring 容器提供的 bean 实例对象进行有效的扩展，允许 Spring 在初始化 bean 阶段对其进行定制化修改，如处理标记接口或者为其提供代理实现。 BeanPostProcessor 接口提供了两个方法，在不同的时机执行，分别对应上图的前置处理和后置处理。代码如下： ``` public interface BeanPostProcessor { @Nullable default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { return bean; } @Nullable default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { return bean; } } ``` 更多关于 BeanPostProcessor 的请关注：[《【死磕 Spring】—— IoC 之深入分析 BeanPostProcessor》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-BeanPostProcessor) 。 ## 4. InitializingBean 和 init-method InitializingBean 是一个接口，它为 Spring Bean 的初始化提供了一种方式，它有一个 `#afterPropertiesSet()` 方法，在 bean 的初始化进程中会判断当前 bean 是否实现了 InitializingBean，如果实现了则调用 `#afterPropertiesSet()` 方法，进行初始化工作。然后再检查是否也指定了 `init-method` ，如果指定了则通过反射机制调用指定的 `init-method` 方法。代码如下： ``` // AbstractAutowireCapableBeanFactory.java protected void invokeInitMethods(String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) throws Throwable { // 首先会检查是否是 InitializingBean ，如果是的话需要调用 afterPropertiesSet() boolean isInitializingBean = (bean instanceof InitializingBean); if (isInitializingBean && (mbd == null || !mbd.isExternallyManagedInitMethod("afterPropertiesSet"))) { if (logger.isTraceEnabled()) { logger.trace("Invoking afterPropertiesSet() on bean with name '" + beanName + "'"); } if (System.getSecurityManager() != null) { // 安全模式 try { AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Object>) () -> { // 属性初始化的处理 ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet(); return null; }, getAccessControlContext()); } catch (PrivilegedActionException pae) { throw pae.getException(); } } else { // 属性初始化的处理 ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet(); } } if (mbd != null && bean.getClass() != NullBean.class) { // 判断是否指定了 init-method()， // 如果指定了 init-method()，则再调用制定的init-method String initMethodName = mbd.getInitMethodName(); if (StringUtils.hasLength(initMethodName) && !(isInitializingBean && "afterPropertiesSet".equals(initMethodName)) && !mbd.isExternallyManagedInitMethod(initMethodName)) { // 激活用户自定义的初始化方法 // 利用反射机制执行 invokeCustomInitMethod(beanName, bean, mbd); } } } ``` 对于 Spring 而言，虽然上面两种方式都可以实现初始化定制化，但是更加推崇 `init-method` 方式，因为对于 InitializingBean 接口而言，他需要 bean 去实现接口，这样就会污染我们的应用程序，显得 Spring 具有一定的侵入性。但是由于 `init-method` 是采用反射的方式，所以执行效率上相对于 InitializingBean 接口回调的方式可能会低一些。 更多关于 init 的请关注：[《【死磕 Spring】—— IoC 之 深入分析 InitializingBean 和 init-method》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-InitializingBean-and-init-method) ## 5. DisposableBean 和 destroy-method 与 InitializingBean 和 `init-method` 用于对象的自定义初始化工作相似，DisposableBean和 `destroy-method` 则用于对象的自定义销毁工作。 当一个 bean 对象经历了实例化、设置属性、初始化阶段，那么该 bean 对象就可以供容器使用了（调用的过程）。当完成调用后，如果是 singleton 类型的 bean ，则会看当前 bean 是否应实现了 DisposableBean 接口或者配置了 `destroy-method` 属性，如果是的话，则会为该实例注册一个用于对象销毁的回调方法，便于在这些 singleton 类型的 bean 对象销毁之前执行销毁逻辑。 但是，并不是对象完成调用后就会立刻执行销毁方法，因为这个时候 Spring 容器还处于运行阶段，只有当 Spring 容器关闭的时候才会去调用。但是， Spring 容器不会这么聪明会自动去调用这些销毁方法，而是需要我们主动去告知 Spring 容器。 - 对于 BeanFactory 容器而言，我们需要主动调用 `#destroySingletons()` 方法，通知 BeanFactory 容器去执行相应的销毁方法。 - 对于 ApplicationContext 容器而言，调用 `#registerShutdownHook()` 方法。 ## 6. 实践验证 下面用一个实例来真实看看看上面执行的逻辑，毕竟理论是不能缺少实践的： ``` public class LifeCycleBean implements BeanNameAware,BeanFactoryAware,BeanClassLoaderAware,BeanPostProcessor, InitializingBean,DisposableBean { private String test; public String getTest() { return test; } public void setTest(String test) { System.out.println("属性注入...."); this.test = test; } public LifeCycleBean(){ // 构造方法 System.out.println("构造函数调用..."); } public void display(){ System.out.println("方法调用..."); } @Override public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException { System.out.println("BeanFactoryAware 被调用..."); } @Override public void setBeanName(String name) { System.out.println("BeanNameAware 被调用..."); } @Override public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) { System.out.println("BeanClassLoaderAware 被调用..."); } @Override public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { System.out.println("BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization 被调用..."); return bean; } @Override public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException { System.out.println("BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization 被调用..."); return bean; } @Override public void destroy() throws Exception { System.out.println("DisposableBean destroy 被调动..."); } @Override public void afterPropertiesSet() throws Exception { System.out.println("InitializingBean afterPropertiesSet 被调动..."); } public void initMethod(){ System.out.println("init-method 被调用..."); } public void destroyMethdo(){ System.out.println("destroy-method 被调用..."); } } ``` - LifeCycleBean 继承了 `BeanNameAware` , `BeanFactoryAware` , `BeanClassLoaderAware` , `BeanPostProcessor` , `InitializingBean` , `DisposableBean` 六个接口，同时定义了一个 `test` 属性用于验证属性注入和提供一个 `#display()` 方法用于模拟调用。 配置如下： ``` <bean id="lifeCycle" class="org.springframework.core.test.lifeCycleBean" init-method="initMethod" destroy-method="destroyMethdo"> <property name="test" value="test"/> </bean> ``` - 配置 `init-method` 和 `destroy-method`。 测试方法如下： ``` // BeanFactory 容器一定要调用该方法进行 BeanPostProcessor 注册 factory.addBeanPostProcessor(new LifeCycleBean()); // <1> LifeCycleBean lifeCycleBean = (LifeCycleBean) factory.getBean("lifeCycle"); lifeCycleBean.display(); System.out.println("方法调用完成，容器开始关闭...."); // 关闭容器 factory.destroySingletons(); ``` 运行结果： ``` 构造函数调用... 构造函数调用... 属性注入.... BeanNameAware 被调用... BeanClassLoaderAware 被调用... BeanFactoryAware 被调用... BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization 被调用... InitializingBean afterPropertiesSet 被调动... init-method 被调用... BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization 被调用... 方法调用... 方法调用完成，容器开始关闭.... DisposableBean destroy 被调动... destroy-method 被调用... ``` - 有两个构造函数调用，是因为要 `<1>` 处注入一个 BeanPostProcessor（你也可以另外提供一个 BeanPostProcessor 实例）。 根据执行的结果已经上面的分析，我们就可以对 Spring Bean 的声明周期过程如下（方法级别）： 1. Spring 容器根据实例化策略对 Bean 进行实例化。 2. 实例化完成后，如果该 bean 设置了一些属性的话，则利用 set 方法设置一些属性。 3. 如果该 Bean 实现了 BeanNameAware 接口，则调用 `#setBeanName(String beanName)` 方法。 4. 如果该 bean 实现了 BeanClassLoaderAware 接口，则调用 `setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader)` 方法。 5. 如果该 bean 实现了 BeanFactoryAware接口，则调用 `setBeanFactory(BeanFactory beanFactory)` 方法。 6. 如果该容器注册了 BeanPostProcessor，则会调用`#postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)` 方法,完成 bean 前置处理 7. 如果该 bean 实现了 InitializingBean 接口，则调用`#afterPropertiesSet()` 方法。 8. 如果该 bean 配置了 `init-method` 方法，则调用其指定的方法。 9. 初始化完成后，如果该容器注册了 BeanPostProcessor 则会调用 `#postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)` 方法,完成 bean 的后置处理。 10. 对象完成初始化，开始方法调用。 11. 在容器进行关闭之前，如果该 bean 实现了 DisposableBean 接口，则调用 `#destroy()` 方法。 12. 在容器进行关闭之前，如果该 bean 配置了 `destroy-method` ，则调用其指定的方法。 13. 到这里一个 bean 也就完成了它的一生。