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【Spring】—— IoC 之加载 Bean：分析各 scope 的 Bean 创建
2020-12-05
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芋道源码
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本文共 1,270个字，预计阅读需要 5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 Spring 中存在着不同的 scope，默认是 singleton ，还有 prototype、request 等等其他的 scope 。他们的初始化步骤是怎样的呢？这个答案在这篇博客中给出。 ## 1. singleton Spring 的 scope 默认为 singleton ，其初始化的代码如下： ``` // AbstractBeanFactory.java if (mbd.isSingleton()) { // 单例模式 sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { try { return createBean(beanName, mbd, args); } catch (BeansException ex) { // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution. // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean. // 显式从单例缓存中删除 Bean 实例 // 因为单例模式下为了解决循环依赖，可能他已经存在了，所以销毁它。 TODO 芋艿 destroySingleton(beanName); throw ex; } }); // <x> bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd); } ``` - 在 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中，已经分析了从缓存中获取单例模式的 bean 。但是如果缓存中**不存在**呢？则需要从头开始加载 Bean ，这个过程由 `#getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)` 方法来实现。代码如下： ``` // DefaultSingletonBeanRegistry.java public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) { Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null"); // 全局加锁 synchronized (this.singletonObjects) { // <1> 从缓存中检查一遍 // 因为 singleton 模式其实就是复用已经创建的 bean 所以这步骤必须检查 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); // 为空，开始加载过程 if (singletonObject == null) { if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) { throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName, "Singleton bean creation not allowed while singletons of this factory are in destruction " + "(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)"); } if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Creating shared instance of singleton bean '" + beanName + "'"); } // <2> 加载前置处理 beforeSingletonCreation(beanName); boolean newSingleton = false; boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null); if (recordSuppressedExceptions) { this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>(); } try { // <3> 初始化 bean // 这个过程其实是调用 createBean() 方法 singletonObject = singletonFactory.getObject(); newSingleton = true; } catch (IllegalStateException ex) { // Has the singleton object implicitly appeared in the meantime -> // if yes, proceed with it since the exception indicates that state. singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null) { throw ex; } } catch (BeanCreationException ex) { if (recordSuppressedExceptions) { for (Exception suppressedException : this.suppressedExceptions) { ex.addRelatedCause(suppressedException); } } throw ex; } finally { if (recordSuppressedExceptions) { this.suppressedExceptions = null; } // <4> 后置处理 afterSingletonCreation(beanName); } // <5> 加入缓存中 if (newSingleton) { addSingleton(beanName, singletonObject); } } return singletonObject; } } ``` - 其实，这个过程并没有真正创建 Bean 对象，仅仅只是做了一部分准备和预处理步骤。真正获取单例 bean 的方法，其实是由 `<3>` 处的 `singletonFactory.getObject()` 这部分代码块来实现，而 `singletonFactory` 由回调方法产生。 - 那么这个方法做了哪些准备呢？ - `<1>` 处，再次检查缓存是否已经加载过，如果已经加载了则直接返回，否则开始加载过程。 - `<2>` 处，调用 `#beforeSingletonCreation(String beanName)` 方法，记录加载单例 bean 之前的加载状态，即前置处理。在 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单例 Bean》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中，已经详细解析。 - `<3>` 处，调用参数传递的 ObjectFactory 的 `#getObject()` 方法，实例化 bean 。【重要】后续文章，详细解析。 - `<4>` 处，调用 `#afterSingletonCreation(String beanName)` 方法，进行加载单例后的后置处理。在 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单例 Bean》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中，已经详细解析。 - `<5>` 处，调用 `#addSingleton(String beanName, Object singletonObject)` 方法，将结果记录并加入值缓存中，同时删除加载 bean 过程中所记录的一些辅助状态。详细解析，见 [「1.1 addSingleton」](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-different-scope/#) 。 - 在 `<x>` 处，加载了单例 bean 后，调用 `#getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)` 方法，从 bean 实例中获取对象。该方法已经在 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单例 Bean》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中，详细分析了。 ### 1.1 addSingleton ``` // DefaultSingletonBeanRegistry.java /** * Cache of singleton objects: bean name to bean instance. * * 存放的是单例 bean 的映射。 * * 对应关系为 bean name --> bean instance */ private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); /** * Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. * * 存放的是【早期】的单例 bean 的映射。 * * 对应关系也是 bean name --> bean instance。 * * 它与 {@link #singletonObjects} 的区别区别在，于 earlySingletonObjects 中存放的 bean 不一定是完整的。 * * 从 {@link #getSingleton(String)} 方法中，中我们可以了解，bean 在创建过程中就已经加入到 earlySingletonObjects 中了， * 所以当在 bean 的创建过程中就可以通过 getBean() 方法获取。 * 这个 Map 也是解决【循环依赖】的关键所在。 **/ private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16); /** * Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. * * 存放的是 ObjectFactory 的映射，可以理解为创建单例 bean 的 factory 。 * * 对应关系是 bean name --> ObjectFactory */ private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16); /** Set of registered singletons, containing the bean names in registration order. */ private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<>(256); protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) { synchronized (this.singletonObjects) { this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } } ``` - 一个 put、一个 add、两个 remove 操作。 - 【put】`singletonObjects` 属性，单例 bean 的缓存。 - 【remove】`singletonFactories` 属性，单例 bean Factory 的缓存。 - 【remove】`earlySingletonObjects` 属性，“早期”创建的单例 bean 的缓存。 - 【add】`registeredSingletons` 属性，已经注册的单例缓存。 ## 2. 原型模式 ``` // AbstractBeanFactory.java else if (mbd.isPrototype()) { Object prototypeInstance = null; try { // <1> 加载前置处理 beforePrototypeCreation(beanName); // <2> 创建 Bean 对象 prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args); } finally { // <3> 加载后缀处理 afterPrototypeCreation(beanName); } // <4> 从 Bean 实例中获取对象 bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd); } ``` 原型模式的初始化过程很简单：直接创建一个**新**的 Bean 的实例就可以了。过程如下： - 在 `<1>` 处，调用 `#beforePrototypeCreation(String beanName)` 方法，记录加载原型模式 bean 之前的加载状态，即前置处理。详细解析，见 [「2.1 beforePrototypeCreation」](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-different-scope/#) 。 - 在 `<2>` 处，调用 `#createBean(String beanName)` 方法，创建一个 bean 实例对象。【重要】后续文章，详细解析。 - 在 `<3>` 处，调用 `#afterSingletonCreation(String beanName)` 方法，进行加载原型模式 bean 后的后置处理。详细解析，见 [「2.3 afterSingletonCreation」](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-different-scope/#) 。 - 在 `<4>` 处，加载了单例 bean 后，调用 `#getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)` 方法，从 bean 实例中获取对象。该方法已经在 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单例 Bean》](http://svip.iocoder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中，详细分析了。 ### 2.1 beforePrototypeCreation ``` // AbstractBeanFactory.java /** Names of beans that are currently in creation. */ private final ThreadLocal<Object> prototypesCurrentlyInCreation = new NamedThreadLocal<>("Prototype beans currently in creation"); protected void beforePrototypeCreation(String beanName) { Object curVal = this.prototypesCurrentlyInCreation.get(); if (curVal == null) { // String this.prototypesCurrentlyInCreation.set(beanName); } else if (curVal instanceof String) { // String => Set Set<String> beanNameSet = new HashSet<>(2); beanNameSet.add((String) curVal); beanNameSet.add(beanName); this.prototypesCurrentlyInCreation.set(beanNameSet); } else { // Set Set<String> beanNameSet = (Set<String>) curVal; beanNameSet.add(beanName); } } ``` ### 2.2 afterSingletonCreation ``` // AbstractBeanFactory.java protected void afterPrototypeCreation(String beanName) { Object curVal = this.prototypesCurrentlyInCreation.get(); if (curVal instanceof String) { // String => null this.prototypesCurrentlyInCreation.remove(); } else if (curVal instanceof Set) { // Set Set<String> beanNameSet = (Set<String>) curVal; beanNameSet.remove(beanName); if (beanNameSet.isEmpty()) { // Set => null this.prototypesCurrentlyInCreation.remove(); } } } ``` ## 3. 其它作用域 ``` // AbstractBeanFactory.java else { // 获得 scopeName 对应的 Scope 对象 String scopeName = mbd.getScope(); final Scope scope = this.scopes.get(scopeName); if (scope == null) { throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'"); } try { // 从指定的 scope 下创建 bean Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> { // 加载前置处理 beforePrototypeCreation(beanName); try { // 创建 Bean 对象 return createBean(beanName, mbd, args); } finally { // 加载后缀处理 afterPrototypeCreation(beanName); } }); // 从 Bean 实例中获取对象 bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd); } catch (IllegalStateException ex) { throw new BeanCreationException(beanName, "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " + "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton", ex); } } ``` - **核心流程和原型模式一样**，只不过获取 bean 实例是由 `Scope#get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory)` 方法来实现。代码如下： ``` // SimpleThreadScope.java private final ThreadLocal<Map<String, Object>> threadScope = new NamedThreadLocal<Map<String, Object>>("SimpleThreadScope") { @Override protected Map<String, Object> initialValue() { return new HashMap<>(); } }; @Override public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) { // 获取 scope 缓存 Map<String, Object> scope = this.threadScope.get(); Object scopedObject = scope.get(name); if (scopedObject == null) { scopedObject = objectFactory.getObject(); // 加入缓存 scope.put(name, scopedObject); } return scopedObject; } ``` - `org.springframework.beans.factory.config.Scope` 接口，有**多种**实现类。其他的 Scope 实现类，感兴趣的胖友，可以单独去看。 ## 4. 小结 对于上面三个模块，其中最重要的有两个方法： - 一个是 `#createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args)` 方法。 - 一个是 `#getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)` 方法。 这两个方法在上面三个模块都有调用。 - `#createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args)` 方法，后续详细说明。 - `#getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)` 方法，在博客 [《【死磕 Spring】—— IoC 之加载 Bean：从单例缓存中获取单》](http://svip.iooder.cn/Spring/IoC-get-Bean-getSingleton) 中有详细讲解。这里再次阐述下（此段内容来自《**Spring 源码深度解析**》）： > 这个方法主要是验证以下我们得到的 bean 的正确性，其实就是检测当前 bean 是否是 FactoryBean 类型的 bean 。 > > 如果是，那么需要调用该 bean 对应的 FactoryBean 实例的 `#getObject()` 方法，作为返回值。 > > 无论是从缓存中获得到的 bean 还是通过不同的 scope 策略加载的 bean 都只是最原始的 bean 状态，并不一定就是我们最终想要的 bean。 > > 举个例子，加入我们需要对工厂 bean 进行处理，那么这里得到的其实是工厂 bean 的初始状态，但是我们真正需要的是工厂 bean 中定义 `factory-method` 方法中返回的 bean，而 `#getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)` 方法，就是完成这个工作的。 至此，Spring 加载 bean 的三个部分（LZ自己划分的）已经分析完毕了。