Sping源码（九）—— Bean的初始化（非懒加载）— Bean的创建方式（构造器方法）

news2024/11/24 2:02:18

序言

前面几篇文章介绍了Spring中几种方式下Bean对象的实例化的过程，那如果之前的几种都不满足，按照Spring中正常Bean的实例化步骤，该如何创建这个Bean对象呢？

测试类

我们先创建几个debug中用到的栗子。

Person
以一个平平无奇的Person对象的创建为切入点。

public class Person {
	// 省略了get set和构造方法，但是debug过程中构造方法很重要。
	private String name;
	private int age;
}

person.xml
xml中bean标签配置了person对象信息，并且设置了scope = prototype以及<constructor-arg>。注释掉的<property>标签其实加载逻辑和<constructor-arg>是一样的，我们这里拿<constructor-arg>为例。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	   xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	   xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

	<bean id="person" class="org.springframework.factoryMethod.Person" scope="prototype">
		<bean id="person" class="org.springframework.factoryMethod.Person" scope="prototype">
<!--		<property name="age" value="22"/>-->
<!--		<property name="name" value="李四"/>-->
		<constructor-arg name="age" value="18"/>
		<constructor-arg name="name" value="张三"/>
	</bean>
	</bean>
</beans>

main

public class ConstructorTest {
	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("person.xml");
		Person p1 = (Person)ac.getBean("person");
		Person p2 = (Person)ac.getBean("person");
	}
}

所以根据我们在xml中的配置，在Person（p1）对象实例化中的流程大体如下：

  1. 获取构造器方法列表（因为类中可能定义很多的构造器方法）
  2. 遍历构造器，获取当前构造器方法的参数名称（name，age）
  3. 获取xml中配置的我们配置的具体属性值（18，张三）
  4. 将获取到的参数名称、值与构造器方法做匹配
  5. 计算构造器权重，确认最终使用的构造器
  6. 缓存当前所使用的的构造器方法，实例化Bean对象。

而当我们p2对象进行实例化时，就可以直接从缓存中进行获取。无需再重新遍历。

主流程方法

接下来我们回到doCreateBean的主流程方法中的createBeanInstance方法中，接着往下看。

doCreateBean

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
			throws BeanCreationException {

		// Instantiate the bean.
		//这个beanWrapper是用来持有创建出来的bean对象的
		BeanWrapper instanceWrapper = null;

		//如果是单例对象，从factoryBeanInstanceCache缓存中移除该信息
		if (mbd.isSingleton()) {
			// 如果是单例对象，从factoryBean实例缓存中移除当前bean定义信息
			instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
		}
		// 没有就创建实例
		if (instanceWrapper == null) {
			// 根据执行bean使用对应的策略创建新的实例，如，工厂方法，构造函数主动注入、简单初始化
			instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
		}
		//省略部分代码
		return exposedObject;
	}

createBeanInstance
debug时省略了之前提到的Supplier和FactoryMethod创建方法的步骤，我们直接从boolean resolved = false;开始看。

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
		// Make sure bean class is actually resolved at this point.
		// 锁定class，根据设置的class属性或者根据className来解析class
		Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
		// 如果beanClass ！= null
		// 并且，访问修饰符不是public修饰， 抛异常
		if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
			throw new BeanCreationException;
		}
		// 获取Supplier
		Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
		// 如果不为null，
		if (instanceSupplier != null) {
			return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
		}
		//如果工厂方法不为null,则采用工厂方法来实例化
		if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
			return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
		}

		// Shortcut when re-creating the same bean...
		//标记下，防止重复创建一个Bean
		boolean resolved = false;
		//是否需要自动装配
		boolean autowireNecessary = false;
		//如果args为null，则进行同步锁，获取构造方法
		if (args == null) {
			synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
				//如果已经解析了构造方法或工厂方法
				if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
					resolved = true;
					autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
				}
			}
		}
		//如果已经解析了构造方法或工厂方法
		if (resolved) {
			//构造器有参数
			if (autowireNecessary) {
				return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
			}
			else {
				//使用默认的无参构造
				return instantiateBean(beanName, mbd);
			}
		}

		// Candidate constructors for autowiring?
		//从SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中确认我们的构造器
		Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
		if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
				mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
			return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
		}

		// Preferred constructors for default construction?
		//获取首选的构造器，方法return null 自己自定义扩展
		ctors = mbd.getPreferredConstructors();
		if (ctors != null) {
			return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
		}

		// No special handling: simply use no-arg constructor.
		// 如果没有特殊处理，则采用无参构造器来实例化对象
		return instantiateBean(beanName, mbd);
	}

此时来到了p1对象的创建，设置resolved等标志位后，因为此时缓存中resolvedConstructorOrFactoryMethod == null，所以并不会进到下面的判断。
在这里插入图片描述

此时resolvedConstructorOrFactoryMethod == null，并不会修改resolved的值，等到下面的 if 判断，因为在xml中设置了构造器参数，所以此时mbd.hasConstructorArgumentValues()返回true，能够进到判断中，接下来我们看autowireConstructor方法。
在这里插入图片描述
而我们的atowireMode共有5种，我们这里没有配置，所以no。
在这里插入图片描述

autowireConstructor

protected BeanWrapper autowireConstructor(
			String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Constructor<?>[] ctors, @Nullable Object[] explicitArgs) {

		return new ConstructorResolver(this).autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, explicitArgs);
	}

创建Bean实例的整体流程。

public BeanWrapper autowireConstructor(String beanName, RootBeanDefinition mbd,
			@Nullable Constructor<?>[] chosenCtors, @Nullable Object[] explicitArgs) {

		//创建BeanWrapperImpl对象
		BeanWrapperImpl bw = new BeanWrapperImpl();
		//初始化bw (设置ConversionService和工厂中所有的PropertyEditor) 用来属性转换
		this.beanFactory.initBeanWrapper(bw);


		Constructor<?> constructorToUse = null;
		ArgumentsHolder argsHolderToUse = null;
		Object[] argsToUse = null;
		//如果有传入的参数，则直接使用
		if (explicitArgs != null) {
			argsToUse = explicitArgs;
		}
		else {
			//声明一个要解析的args数组，默认为null
			Object[] argsToResolve = null;
			synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
				//将beanDefinition中解析完的构造函数和参数
				constructorToUse = (Constructor<?>) mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
				//BeanDefinition中存在解析过的构造函数和参数 && 存在构造函数参数
				if (constructorToUse != null && mbd.constructorArgumentsResolved) {
					// Found a cached constructor...
					//从缓存中找到了构造器，继续从缓存中找准备好的构造器参数
					argsToUse = mbd.resolvedConstructorArguments;
					if (argsToUse == null) {
						argsToResolve = mbd.preparedConstructorArguments;
					}
				}
			}
			// 如果缓存中存在解析好的参数，解析配置的参数
			if (argsToResolve != null) {
				argsToUse = resolvePreparedArguments(beanName, mbd, bw, constructorToUse, argsToResolve, true);
			}
		}
		//如果缓存中没有解析好的构造器函数 || 参数构造器参数为空
		if (constructorToUse == null || argsToUse == null) {
			// Take specified constructors, if any.
			// 如果传入的chosenCtors不为null，则使用chosenCtors,否则通过反射获取类中定义的构造器函数
			Constructor<?>[] candidates = chosenCtors;
			if (candidates == null) {
				Class<?> beanClass = mbd.getBeanClass();
				try {
					candidates = (mbd.isNonPublicAccessAllowed() ?
							beanClass.getDeclaredConstructors() : beanClass.getConstructors());
				}
				catch (Throwable ex) {
					throw new BeanCreationException;
				}
			}
			//如果只有1个候选的构造器函数 && 传入参数explicitArgs = null && mbd中也没有构造器函数参数值
			if (candidates.length == 1 && explicitArgs == null && !mbd.hasConstructorArgumentValues()) {
				//获取当前构造器函数
				Constructor<?> uniqueCandidate = candidates[0];
				//如果唯一的构造器函数的参数个数为0，则直接使用
				if (uniqueCandidate.getParameterCount() == 0) {
					synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
						//mbd中缓存解析好的构造器函数或工厂方法
						mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = uniqueCandidate;
						//mbd中标记构造器参数已解析
						mbd.constructorArgumentsResolved = true;
						//mbd中缓存解析好的构造器参数为EMPTY_ARGS
						mbd.resolvedConstructorArguments = EMPTY_ARGS;
					}
					//通过反射进行bean的实例化并返回
					bw.setBeanInstance(instantiate(beanName, mbd, uniqueCandidate, EMPTY_ARGS));
					return bw;
				}
			}

			// Need to resolve the constructor.
			// 1.如果传入的chosenCtors参数不为null
			// 2.autowireMode 选择的是构造器注入的方式（AUTOWIRE_CONSTRUCTOR）
			// 有以上两种情况之一：说明需要自动装配，设置autowiring为true
			boolean autowiring = (chosenCtors != null ||
					mbd.getResolvedAutowireMode() == AutowireCapableBeanFactory.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR);
			ConstructorArgumentValues resolvedValues = null;

			//构造器的最小参数个数
			int minNrOfArgs;
			//如果传入的explicitArgs不为null，则minNrOfArgs = explicitArgs.length
			if (explicitArgs != null) {
				minNrOfArgs = explicitArgs.length;
			}
			else {
				//获取配置文件中配置的构造器参数
				ConstructorArgumentValues cargs = mbd.getConstructorArgumentValues();
				//创建ConstructorArgumentValues对象，
				resolvedValues = new ConstructorArgumentValues();
				//解析参数个数
				minNrOfArgs = resolveConstructorArguments(beanName, mbd, bw, cargs, resolvedValues);
			}
			//将符合条件的构造器方法进行排序
			AutowireUtils.sortConstructors(candidates);
			// 定义一个差异变量，变量的大小决定着构造函数是否能够被使用
			int minTypeDiffWeight = Integer.MAX_VALUE;
			// 不明确的构造函数集合，正常情况下差异值不可能相同
			Set<Constructor<?>> ambiguousConstructors = null;
			//定义一个用于UnsatisfiedDependencyException的列表
			LinkedList<UnsatisfiedDependencyException> causes = null;

			//遍历获取到的构造方法
			for (Constructor<?> candidate : candidates) {
				//获取每个构造方法的参数个数
				int parameterCount = candidate.getParameterCount();
				// 1. 已经找到选用的构造函数
				// 2. 需要的参数个数小于当前的构造函数参数个数则终止，前面已经经过了排序操作
				if (constructorToUse != null && argsToUse != null && argsToUse.length > parameterCount) {
					// Already found greedy constructor that can be satisfied ->
					// do not look any further, there are only less greedy constructors left.
					break;
				}
				// 当前构造器函数所需参数数量 < 要求的参数数量，跳过，遍历下一个
				if (parameterCount < minNrOfArgs) {
					continue;
				}

				ArgumentsHolder argsHolder;
				//获取构造器所需参数类型数组
				Class<?>[] paramTypes = candidate.getParameterTypes();
				if (resolvedValues != null) {
					try {
						// 获取构造函数上的ConstructorProperties注解中的参数
						String[] paramNames = ConstructorPropertiesChecker.evaluate(candidate, parameterCount);
						//如果没有上面注解，则获取构造器方法参数列表中的属性名称
						if (paramNames == null) {
							ParameterNameDiscoverer pnd = this.beanFactory.getParameterNameDiscoverer();
							if (pnd != null) {
								//获取指定的构造器参数名称
								paramNames = pnd.getParameterNames(candidate);
							}
						}
						// 根据名称和数据类型创建argsHolder对象
						argsHolder = createArgumentArray(beanName, mbd, resolvedValues, bw, paramTypes, paramNames,
								getUserDeclaredConstructor(candidate), autowiring, candidates.length == 1);
					}
					catch (UnsatisfiedDependencyException ex) {
						// Swallow and try next constructor.
						if (causes == null) {
							causes = new LinkedList<>();
						}
						causes.add(ex);
						continue;
					}
				}
				//不存在构造函数参数列表需要解析的参数
				else {
					// Explicit arguments given -> arguments length must match exactly.
					// 如果参数列表的数量与传入进来的参数数量不相等，继续遍历，否则构造参数列表封装对象
					if (parameterCount != explicitArgs.length) {
						continue;
					}
					// 构造函数没有参数的情况
					argsHolder = new ArgumentsHolder(explicitArgs);
				}

				// 计算差异量，根据要参与构造函数的参数列表和本构造函数的参数列表进行计算
				// 省略这部分代码

			// 存在两种情况
			// 1. 没有确定使用的构造器函数
			// 2、存在模糊的构造函数并且不允许存在模糊的构造函数
			if (constructorToUse == null) {
				if (causes != null) {
					UnsatisfiedDependencyException ex = causes.removeLast();
					for (Exception cause : causes) {
						this.beanFactory.onSuppressedException(cause);
					}
					throw ex;
				}
				throw new BeanCreationException;
			}
			else if (ambiguousConstructors != null && !mbd.isLenientConstructorResolution()) {
				throw new BeanCreationException;
			}
			/**
			 * 没有传入参与构造函数参数列表的参数时，对构造函数缓存到BeanDefinition中
			 * 	1、缓存BeanDefinition进行实例化时使用的构造函数
			 * 	2、缓存BeanDefinition代表的Bean的构造函数已解析完标识
			 * 	3、缓存参与构造函数参数列表值的参数列表
			 */
			if (explicitArgs == null && argsHolderToUse != null) {
				argsHolderToUse.storeCache(mbd, constructorToUse);
			}
		}
		bw.setBeanInstance(instantiate(beanName, mbd, constructorToUse, argsToUse));
		return bw;
	}

debug

具体流程
方法开始会创建BeanWrapper对象并初始化，初始化时会设置conversionService和注册BeanFactory中所有的Editors，目的是将值进行转换，因为我们在xml中配置的具体value都是字符串，比如说 age，而我们在具体类中对应的是Integer，在这里初始化后等到赋值时可以直接用。

protected void initBeanWrapper(BeanWrapper bw) {
		bw.setConversionService(getConversionService());
		registerCustomEditors(bw);
	}

声明构造器变量以及参数变量，因为我们此时对象还没有加载，所以缓存中constructorArgumentsResolved、argsToResolve等变量目前都为null，所以这些判断都进不去。
在这里插入图片描述

缓存中没有，所以我们需要获取当前实例中的所有构造器，并挑选一个符合条件的作为我们Bean的实例的容器。当前Person对象中我定义了一个无参构造器和一个包含name和age的构造器方法，所以这里candidates长度为2.
在这里插入图片描述

如果只获取到了一个构造器方法 && 没有构造器函数的参数值（mbd.hasConstructorArgumentValues()） && 也没有传入显示指定的参数（explicitArgs == null）
则直接使用instantiate进行Bean的实例化，并设置缓存resolvedConstructorOrFactoryMethod、constructorArgumentsResolved、resolvedConstructorArguments。
我们这里有两个构造器参数，所以进不来。
在这里插入图片描述

看是否需要进行自动装配
chosenCtors是方法的传参，这里是null，并且我们也没有在xml中配置 autowiring 属性，所以这里也进不来。
在这里插入图片描述

上面所有的条件都不满足，接下来就要根据我们获得的构造器方法列表和xml中配置的定义属性来挑选一个符合条件的构造器，作为对象实例化加载的容器。

获取到xml中配置的构造器参数。
在这里插入图片描述
解析参数个数，赋值给resolevedValues变量中。并将获取到的构造器进行排序操作。

排序：排序操作很重要，因为如果类中属性特别多，那么对应的生成的构造函数也可能会特别多，排序后再遍历会将不符合条件的直接continue，效率会大大提升。
在这里插入图片描述

遍历我们获取到的构造方法，因为做了排序，所以此时来到的是 name,age的构造方法。
如果已经在缓存中找到了构造函数 && 当前构造函数的参数个数（parameterCount） < 具体实例化时要用到的参数个数（argsToUse）。
说明没有再继续遍历的必要了，直接break。
如果当前构造方法的参数个数（parameterCount） < 我们需要实例化最小的参数个数 （minNrOfArgs），跳过这次循环 continue（当我们第二次循环condidates集合时，来到了无参构造，就会直接continue）
在这里插入图片描述

获取构造方法中的参数名称。
在这里插入图片描述

根据我们解析到xml中的值和当前构造方法的paramNames，创建并封装成argsHolder对象。
在这里插入图片描述

Spring中会计算每个构造器的权重，并通过逻辑选出最适合当前的构造器参数。
在这里插入图片描述

此时，将最终确认的构造器以及参数进行缓存。并调用instantiate方法进行bean的实例化创建并返回。
在这里插入图片描述

public void storeCache(RootBeanDefinition mbd, Executable constructorOrFactoryMethod) {
			synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
				mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorOrFactoryMethod;
				mbd.constructorArgumentsResolved = true;
				if (this.resolveNecessary) {
					mbd.preparedConstructorArguments = this.preparedArguments;
				}
				else {
					mbd.resolvedConstructorArguments = this.arguments;
				}
			}
		}

此时！我们的p1对象已经创建完成，当我们p2对象再次进行创建时。
缓存中不为null，设置我们的resolved 和 autowireNecessary变量为true。
在这里插入图片描述

再次调用autowireConstructor方法时。缓存不为null直接从缓存中找。找到后直接调用instantiate方法进行bean的实例化。（只有xml中配置 scope=“prototype” 才可以看到效果，不然创建完p1后直接放入 singletonObjects 缓存， 等到p2创建直接从singletonObjects中获取了）

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