spring加载bean流程解析

spring作为目前我们开发的基础框架,每天的开发工作基本和他形影不离,作为管理bean的最经典、优秀的框架，它的复杂程度往往令人望而却步。不过作为朝夕相处的框架，我们必须得明白一个问题就是spring是如何加载bean的，我们常在开发中使用的注解比如@Component、@AutoWired、@Socpe等注解，Spring是如何解析的，明白这些原理将有助于我们更深刻的理解spring。需要说明一点的是spring的源码非常精密、复杂，限于篇幅的关系，本篇博客不会细致的分析源码，会采取抽丝剥茧的方式，避轻就重，抓住重点来分析整个流程(不会分析具体的细节)，本次将会基于spring5.0的版本

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一：spring读取配置或注解的过程

1：先通过扫描指定包路径下的spring注解，比如@Component、@Service、@Lazy @Sope等spring识别的注解或者是xml配置的属性(通过读取流,解析成Document，Document)然后spring会解析这些属性，将这些属性封装到BeanDefintaion这个接口的实现类中.

在springboot中，我们也可以采用注解配置的方式：

比如这个配置Bean,spring也会将className、scope、lazy等这些属性装配到PersonAction对应的BeanDefintaion中.具体采用的是BeanDefinitionParser接口中的parse(Element element, ParserContext parserContext)方法,该接口有很多不同的实现类。通过实现类去解析注解或者xml然后放到BeanDefination中,BeanDefintaion的作用是集成了我们的配置对象中的各种属性，重要的有这个bean的ClassName，还有是否是Singleton、对象的属性和值等（如果是单例的话，后面会将这个单例对象放入到spring的单例池中）。spring后期如果需要这些属性就会直接从它中获取。然后，再注册到一个ConcurrentHashMap中，在spring中具体的方法就是registerBeanDefinition()，这个Map存的key是对象的名字，比如Person这个对象，它的名字就是person,值是BeanDefination,它位于DefaultListableBeanFactory类下面的beanDefinitionMap类属性中，同时将所有的bean的名字放入到beanDefinitionNames这个list中,目的就是方便取beanName;

二：spring的bean的生命周期

spring的bean生命周期其实最核心的分为4个步骤，只要理清三个关键的步骤，其他的只是在这三个细节中添加不同的细节实现,也就是spring的bean生明周期：

实例化和初始化的区别：实例化是在jvm的堆中创建了这个对象实例，此时它只是一个空的对象，所有的属性为null。而初始化的过程就是讲对象依赖的一些属性进行赋值之后，调用某些方法来开启一些默认加载。比如spring中配置的数据库属性Bean，在初始化的时候就会将这些属性填充，比如driver、jdbcurl等,然后初始化连接

2.1：实例化 Instantiation

AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean中会调用createBeanInstance()方法,该阶段主要是从beanDefinitionMap循环读取bean,获取它的属性，然后利用反射(core包下有ReflectionUtil会先强行将构造方法setAccessible(true))读取对象的构造方法(spring会自动判断是否是有参数还是无参数，以及构造方法中的参数是否可用),然后再去创建实例（newInstance）

2.2：初始化

初始化主要包括两个步骤,一个是属性填充，另一个就是具体的初始化过程

2.2.1：属性赋值 PopulateBean()会对bean的依赖属性进行填充，@AutoWired注解注入的属性就发生这个阶段，假如我们的bean有很多依赖的对象，那么spring会依次调用这些依赖的对象进行实例化，注意这里可能会有循环依赖的问题。后面我们会讲到spring是如何解决循环依赖的问题

2.2.2：初始化 Initialization

初始化的过程包括将初始化好的bean放入到spring的缓存中、填充我们预设的属性进一步做后置处理等
3: 使用和销毁 Destruction

在Spring将所有的bean都初始化好之后，我们的业务系统就可以调用了。而销毁主要的操作是销毁bean，主要是伴随着spring容器的关闭，此时会将spring的bean移除容器之中。此后spring的生命周期到这一步彻底结束，不再接受spring的管理和约束。

三：spring的BeanPostProcessor处理器

spring的另一个强大之处就是允许开发者自定义扩展bean的初始化过程，最主要的实现思路就是通过BeanPostProcessor来实现的,spring有各种前置和后置处理器，这些处理器渗透在bean创建的前前后后,穿插在spring生命周期的各个阶段，每一步都会影响着spring的bean加载过程。接下来我们就来分析具体的过程：

3.1:实例化阶段

该阶段会调用对象的空构造方法进行对象的实例化，在进行实例化之后，会调用InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation方法

BeanPostProcessor(具体实现是InstantiationAwareBeanPostProcessor). postProcessBeforeInstantiation();

这个阶段允许在Bena进行实例化之前，允许开发者自定义逻辑，如返回一个代理对象。不过需要注意的是假如在这个阶段返回了一个不为null的实例，spring就会中断后续的过程。
BeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation();

这个阶段是Bean实例化完毕后执行的后处理操作，所有在初始化逻辑、装配逻辑之前执行

3.2:初始化阶段

3.2.1:BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization

该方法在bean初始化方法前被调用，Spring AOP的底层处理也是通过实现BeanPostProcessor来执行代理逻辑的

3.2.2:InitializingBean.afterPropertiesSet

自定义属性值该方法允许我们进行对对象中的属性进行设置，假如在某些业务中，一个对象的某些属性为null,但是不能显示为null，比如显示0或者其他的固定数值，我们就可以在这个方法实现中将null值转换为特定的值

3.2.3:BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)。可以在这个方法中进行bean的实例化之后的处理，比如我们的自定义注解，对依赖对象的版本控制自动路由切换。比如有一个服务依赖了两种版本的实现，我们如何实现自动切换呢？这时候可以自定义一个路由注解,假如叫@RouteAnnotaion，然后实现BeanPostProcessor接口，在其中通过反射拿到自定义的注解@RouteAnnotaion再进行路由规则的设定。

3.2.4:SmartInitializingSingleton.afterSingletonsInstantiated

4.1：容器启动运行阶段

4.1.1:SmartLifecycle.start

容器正式渲染完毕，开始启动阶段,bean已经在spring容器的管理下,程序可以随时调用

5.1：容器停止销毁
5.1.1:SmartLifecycle.stop(Runnable callback)

spring容器停止运行
5.1.2:DisposableBean.destroy()

spring会将所有的bean销毁,实现的bean实例被销毁的时候释放资源被调用

四：一些关键性的问题

4.1:FactoryBean和BeanFactory的区别？

BeanFactory是个bean 工厂类接口，是负责生产和管理bean的工厂，是IOC容器最底层和基础的接口，spring用它来管理和装配普通bean的IOC容器,它有多种实现，比如AnnotationConfigApplicationContext、XmlWebApplicationContext等。

FactoryBean是FactoryBean属于spring的一个bean，在IOC容器的基础上给Bean的实现加上了一个简单工厂模式和装饰模式，是一个可以生产对象和装饰对象的工厂bean，由spring管理，生产的对象是由getObject()方法决定的。注意：它是泛型的，只能固定生产某一类对象，而不像BeanFactory那样可以生产多种类型的Bean。在对于某些特殊的Bean的处理中，比如Bean本身就是一个工厂，那么在其进行单独的实例化操作逻辑中，可能我们并不想走spring的那一套逻辑，此时就可以实现FactoryBean接口自己控制逻辑。

4.2：spring如何解决循环依赖问题

循环依赖问题就是A->B->A，spring在创建A的时候,发现需要依赖B,因为去创建B实例,发现B又依赖于A,又去创建A,因为形成一个闭环，无法停止下来就可能会导致cpu计算飙升

如何解决这个问题呢？spring解决这个问题主要靠巧妙的三层缓存，所谓的缓存主要是指这三个map,singletonObjects主要存放的是单例对象，属于第一级缓存；singletonFactories属于单例工厂对象，属于第三级缓存；earlySingletonObjects属于第二级缓存，如何理解early这个标识呢？它表示只是经过了实例化尚未初始化的对象。Spring首先从singletonObjects（一级缓存）中尝试获取，如果获取不到并且对象在创建中，则尝试从earlySingletonObjects(二级缓存)中获取，如果还是获取不到并且允许从singletonFactories通过getObject获取，则通过singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取。如果获取到了则移除对应的singletonFactory,将singletonObject放入到earlySingletonObjects，其实就是将三级缓存提升到二级缓存,这个就是缓存升级。spring在进行对象创建的时候，会依次从一级、二级、三级缓存中寻找对象，如果找到直接返回。由于是初次创建，只能从第三级缓存中找到(实例化阶段放入进去的)，创建完实例，然后将缓存放到第一级缓存中。下次循环依赖的再直接从一级缓存中就可以拿到实例对象了。

五：测试

我们来写一个测试类，验证一下上面的问题：

5.1:首先声明一个自定义的Bean

@Component
public class CustomBean {
    public CustomBean(){
        System.out.println("调用CustomBean空的构造方法");
    }
}

5.2:声明一个Bean来实现BeanPostProcessor

package com.wyq.spring.bean;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.PropertyValues;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.SmartInitializingSingleton;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.beans.PropertyDescriptor;

/**
 * @Author: wyq
 * @Desc:
 * @Date: 2019/9/1 15:36
 **/
@Component
@Scope("singleton")
public class TestBean implements BeanPostProcessor, SmartInitializingSingleton, InstantiationAwareBeanPostProcessor, DisposableBean{

    private static final String BEAN_NAME= "customBean";

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization");
        }
        return null;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization");
        }
        return null;
    }


    @Override
    public void afterSingletonsInstantiated() {
        System.out.println("==>SmartInitializingSingleton.afterSingletonsInstantiated");

    }

    @Override
    public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation");
        }
        return null;
    }

    @Override
    public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (BEAN_NAME.equals(beanName)) {
            System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation");
        }
        return false;
    }

    @Override
    public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("==>InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues");
        return null;
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("==>DisposableBean.destroy");
    }
}

六：总结

本篇博客主要是介绍了Spring的一些实例化的过程，高屋建瓴的分析了一下spring的bean加载过程，没有详细展开某个细节分析。spring的内部源码非常复杂，每个接口的实现类都在5个以上，如果深入细节，恐怕不是一篇博客能讲清楚的。这篇博客的目的就是在阐述spring的基本脉络中心路线顺序,首先我们需要有一个总体的认识，然后再深入到细节就是轻而易举的了。这也是一种学习的方法论，通过本篇博客我希望能梳理清楚spring的基本流程，对spring有一个比较清晰的认识。并且学习到优秀开源框架的设计基本思想，还有就是进一步提升自己的阅读源码的能力。