Spring中Bean创建过程中各个阶段的作用

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文章目录

- Instantiate（实例化）
- Populate properties（填充属性）
- BeanNameAware's setBeanName()
- BeanFactoryAware's setBeanFactory()
- ApplicationContextAware's setApplicationContext()
- Pre-initialization BeanPostProcessors
- InitializingBean's afterPropertiesSet()
- Call custom init-method
- Post-initialization BeanPostProcessors

虽然关于Spring中Bean的创建过程的资料很多，但却很少说为什么要划分这些阶段，以及这些阶段划分处理后在开发中可以用来做什么。通过GPT，这里给出了各个阶段的作用，并通过例子帮助理解。

假设我们正在开发一个电子商务系统，其中包含一个OrderService来处理订单。我们将逐步展示每个阶段如何在这个服务的生命周期中发挥作用。

Instantiate（实例化）

public class OrderService {
    private ProductRepository productRepository;
    private UserRepository userRepository;
    private PaymentGateway paymentGateway;
    private OrderRepository orderRepository;
    // 其他属性和方法
}

在这个阶段，Spring 仅仅创建了 OrderService 的一个空实例。这是必要的第一步，因为它为后续的配置和自定义提供了基础。

Populate properties（填充属性）

@Autowired
public void setProductRepository(ProductRepository productRepository) {
    this.productRepository = productRepository;
}

@Autowired
public void setUserRepository(UserRepository userRepository) {
    this.userRepository = userRepository;
}

@Autowired
public void setPaymentGateway(PaymentGateway paymentGateway) {
    this.paymentGateway = paymentGateway;
}

@Autowired
public void setOrderRepository(OrderRepository orderRepository) {
    this.orderRepository = orderRepository;
}

在这个阶段，Spring 注入所有必要的依赖。这个阶段的重要性在于它允许我们灵活地配置依赖关系。例如，我们可以轻松地在测试环境中注入模拟对象，而在生产环境中注入实际实现，而无需修改 OrderService 的代码。

BeanNameAware’s setBeanName()

public class OrderService implements BeanNameAware {
    private String serviceName;

    @Override
    public void setBeanName(String name) {
        this.serviceName = name;
    }

    public void logOrderProcess(Order order) {
        Logger.info("[" + serviceName + "] Processing order: " + order.getId());
    }
}

这个阶段允许 OrderService 知道自己在 Spring 容器中的名称。在本例中，我们使用它来增强日志信息，使得在分布式系统中更容易追踪订单处理过程。

BeanFactoryAware’s setBeanFactory()

public class OrderService implements BeanFactoryAware {
    private BeanFactory beanFactory;

    @Override
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        this.beanFactory = beanFactory;
    }

    public void processOrder(Order order) {
        // 根据订单类型动态选择合适的支付处理器
        PaymentProcessor processor = (PaymentProcessor) beanFactory.getBean(order.getPaymentMethod() + "PaymentProcessor");
        processor.process(order.getPayment());
    }
}

这个阶段使 OrderService 能够访问 BeanFactory，从而实现了动态选择支付处理器的功能。这种灵活性对于处理不同类型的支付方式（如信用卡、PayPal、银行转账等）非常有用。

ApplicationContextAware’s setApplicationContext()

public class OrderService implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext context;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.context = applicationContext;
    }

    public void initializeService() {
        Environment env = context.getEnvironment();
        String region = env.getProperty("app.region");
        if ("US".equals(region)) {
            // 使用美国特定的税收计算逻辑
        } else if ("EU".equals(region)) {
            // 使用欧盟特定的税收计算逻辑
        }
    }
}

通过 ApplicationContext，OrderService 可以访问环境配置，从而根据不同的地区应用不同的业务逻辑，如税收计算方式。

Pre-initialization BeanPostProcessors

这个阶段允许我们在 Bean 的其他初始化方法之前修改 Bean 或其代理。这对于需要在初始化之前进行的设置或修改特别有用。

例子：安全检查和审计日志

@Component
public class SecurityAuditBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean instanceof TransactionService) {
            TransactionService service = (TransactionService) bean;
            // 在bean初始化之前进行安全检查
            if (!SecurityContext.isInitialized()) {
                throw new SecurityException("Security context must be initialized before TransactionService");
            }
            // 添加审计日志
            AuditLogger.log("TransactionService is being initialized");
            
            // 返回一个代理对象，用于后续的方法调用
            return Proxy.newProxyInstance(
                bean.getClass().getClassLoader(),
                bean.getClass().getInterfaces(),
                new SecurityAuditInvocationHandler(service)
            );
        }
        return bean;
    }
}

这个例子展示了如何在 TransactionService 初始化之前进行安全检查和审计日志记录。这种操作必须在其他初始化步骤之前进行，以确保系统的安全性。

InitializingBean’s afterPropertiesSet()

这个方法在所有属性设置完成后调用，适合用于基于这些属性的初始化逻辑。

例子：连接池初始化

public class TransactionService implements InitializingBean {
    @Autowired
    private DataSource dataSource;
    
    private Connection connection;

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // 初始化数据库连接
        this.connection = dataSource.getConnection();
        
        // 设置连接属性
        this.connection.setAutoCommit(false);
        this.connection.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE);
        
        // 验证连接
        if (!this.connection.isValid(5000)) {
            throw new IllegalStateException("Failed to establish a valid database connection");
        }
    }
}

这个方法确保在 TransactionService 使用之前，数据库连接已经正确设置和验证。这种初始化逻辑依赖于已注入的 dataSource，因此必须在属性填充之后执行。

Call custom init-method

自定义初始化方法提供了更大的灵活性，允许开发者定义特定的初始化逻辑，而不需要实现 InitializingBean 接口。

例子：缓存预热

public class TransactionService {
    @Autowired
    private TransactionRepository repository;
    
    private Cache<String, Transaction> transactionCache;

    @PostConstruct
    public void initCache() {
        // 初始化缓存
        this.transactionCache = CacheBuilder.newBuilder()
            .maximumSize(1000)
            .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
            .build();

        // 预热缓存
        List<Transaction> recentTransactions = repository.getRecentTransactions(100);
        for (Transaction tx : recentTransactions) {
            this.transactionCache.put(tx.getId(), tx);
        }
    }
}

这个自定义初始化方法用于设置和预热缓存。这种操作不适合放在 afterPropertiesSet() 中，因为它是特定于应用的逻辑，而不是通用的初始化。

Post-initialization BeanPostProcessors

这个阶段允许我们在 Bean 完全初始化后进行最终的修改或增强。

例子：事务管理和性能监控

@Component
public class TransactionManagementBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean instanceof TransactionService) {
            return Proxy.newProxyInstance(
                bean.getClass().getClassLoader(),
                bean.getClass().getInterfaces(),
                new TransactionManagementInvocationHandler((TransactionService) bean)
            );
        }
        return bean;
    }
}

class TransactionManagementInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final TransactionService target;
    private final PerformanceMonitor performanceMonitor;

    TransactionManagementInvocationHandler(TransactionService target) {
        this.target = target;
        this.performanceMonitor = new PerformanceMonitor();
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if (method.isAnnotationPresent(Transactional.class)) {
            return executeInTransaction(method, args);
        }
        return method.invoke(target, args);
    }

    private Object executeInTransaction(Method method, Object[] args) throws Throwable {
        TransactionStatus status = null;
        try {
            status = TransactionManager.begin();
            long start = System.nanoTime();
            Object result = method.invoke(target, args);
            long end = System.nanoTime();
            TransactionManager.commit(status);
            performanceMonitor.record(method.getName(), end - start);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            if (status != null) {
                TransactionManager.rollback(status);
            }
            throw e;
        }
    }
}