BeanDefinitionRegistryPostProcessor源码分析

BeanDefinitionRegistryPostProcessor

一、基本信息

✒️ 作者 - Lex 📝 博客 - 我的CSDN 📚 文章目录 - 所有文章 🔗 源码地址 - BeanDefinitionRegistryPostProcessor源码

二、接口描述

BeanDefinitionRegistryPostProcessor 是 Spring 框架中的一个接口,它用于在 Spring 容器的标准初始化过程中允许我们修改应用程序上下文的内部 bean 定义。它继承自 BeanFactoryPostProcessor 接口。与 BeanFactoryPostProcessor 不同的是,它还提供了对 BeanDefinitionRegistry 的访问,这使得我们能够在运行时注册新的 beans 或修改现有的 bean 定义。

三、接口源码

InstantiationAwareBeanPostProcessor 是 Spring 框架自 3.0.1 版本开始引入的一个核心接口。最核心的方法是 postProcessBeanDefinitionRegistry,它允许我们在运行时注册新的 beans 或修改现有的 bean 定义。

java 复制代码
/**
 * 相对于标准的 {@link BeanFactoryPostProcessor} SPI 的扩展,
 * 允许在常规 BeanFactoryPostProcessor 检测启动之前 注册更多的 bean 定义。
 * 特别地,BeanDefinitionRegistryPostProcessor 可以注册进一步的 bean 定义,
 * 这些定义可能会进一步定义 BeanFactoryPostProcessor 实例。
 *
 * 作者:Juergen Hoeller
 * 自版本:3.0.1 起
 * 参见:org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor
 */
public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {

    /**
     * 在其标准初始化之后,修改应用上下文的内部 bean 定义注册表。
     * 此时,所有常规的 bean 定义都已经被加载,但还没有 bean 被实例化。
     * 这允许在下一后处理阶段开始之前,添加更多的 bean 定义。
     * 
     * @param registry 应用上下文使用的 bean 定义注册表
     * @throws org.springframework.beans.BeansException 如果发生错误
     */
    void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;

}

四、主要功能

  1. 注册新的 Bean 定义

    • 该接口提供了一个机制,允许在 Spring 容器完成其标准初始化(即加载所有 bean 定义)之后,但在任何 bean 实例化之前,动态注册新的 bean 定义。
  2. 修改现有的 Bean 定义

    • 除了能够添加新的 bean 定义,BeanDefinitionRegistryPostProcessor 还可以修改已经注册的 bean 定义。例如,它可以修改 bean 的属性值、构造函数参数或其它设置。
  3. 控制 BeanFactoryPostProcessor 的执行顺序

    • 因为 BeanDefinitionRegistryPostProcessorBeanFactoryPostProcessor 的子接口,它的实现还可以控制 BeanFactoryPostProcessor 的执行顺序。这是因为在 Spring 容器启动时,所有的 BeanDefinitionRegistryPostProcessor beans 首先会被实例化和调用,然后才是其他的 BeanFactoryPostProcessor beans。
  4. 基于条件的 Bean 注册

    • 可以利用 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 来基于特定的运行时条件(例如类路径上是否存在某个特定的类)来决定是否注册某个 bean。
  5. 扩展点以实现高级配置

    • 对于复杂的应用或框架,这个接口提供了一个扩展点,可以在初始化过程中进行更高级的配置,如加载外部的配置或执行特殊的验证逻辑。

五、最佳实践

首先来看看启动类入口,上下文环境使用AnnotationConfigApplicationContext(此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式),构造参数我们给定了一个MyConfiguration组件类。然后我们从AnnotationConfigApplicationContext中获取MySimpleBean并调用show方法。

java 复制代码
public class BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        MySimpleBean mySimpleBean1 = context.getBean(MySimpleBean.class);
        mySimpleBean1.show();
    }
}

这里使用@Bean注解,为了确保 MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor 被 Spring 容器执行,我们需要将它注册为一个 bean,该后处理器可以新增一个BeanDefinition

java 复制代码
@Configuration
public class MyConfiguration {

    @Bean
    public static MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor myBeanDefinitionRegistryPostProcessor(){
        return new MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor();
    }
}

在我自定义的postProcessBeanDefinitionRegistry 方法中,创建了一个新的 RootBeanDefinition 对象,该对象代表 MySimpleBean 类。然后,使用了 registryregisterBeanDefinition 方法来注册这个新的 bean 定义,并为它指定了名称 "mySimpleBean"

java 复制代码
public class MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {

    }

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
        System.out.println("开始新增Bean定义");
        // 创建一个新的 BeanDefinition 对象
        BeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(MySimpleBean.class);
        // 使用 registry 来注册这个新的 bean 定义
        registry.registerBeanDefinition("mySimpleBean", beanDefinition);
        System.out.println("完成新增Bean定义");
    }
}

要被动态注册的 Bean

java 复制代码
public class MySimpleBean {

    public void show() {
        System.out.println("MySimpleBean instance: " + this);
    }
}

运行结果发现,MySimpleBean 实例已成功创建,并打印了它的实例信息,这证明了 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 成功地在运行时动态注册了这个 bean

java 复制代码
开始新增Bean定义
完成新增Bean定义
MySimpleBean instance: com.xcs.spring.config.MySimpleBean@7e5afaa6

六、时序图

sequenceDiagram Title: BeanFactoryPostProcessor时序图 participant BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication participant AnnotationConfigApplicationContext participant AbstractApplicationContext participant PostProcessorRegistrationDelegate participant MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor participant BeanDefinitionRegistry BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication->>AnnotationConfigApplicationContext:AnnotationConfigApplicationContext(...)
启动上下文 AnnotationConfigApplicationContext->>AbstractApplicationContext:refresh() AbstractApplicationContext->>AbstractApplicationContext:invokeBeanFactoryPostProcessors(...)
触发整个BeanFactoryPostProcessor调用的流程 AbstractApplicationContext->>PostProcessorRegistrationDelegate:invokeBeanFactoryPostProcessors(...)
确保正确的顺序触发BeanDefinitionRegistryPostProcessor调用的流程 PostProcessorRegistrationDelegate->>PostProcessorRegistrationDelegate:invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(...)
最终对BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口回调 PostProcessorRegistrationDelegate->>MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor:postProcessBeanDefinitionRegistry(...)
执行自定义的逻辑 MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor-->>BeanDefinitionRegistry:通过新增bean定义 BeanDefinitionRegistry-->>MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor:新增已完成 PostProcessorRegistrationDelegate-->>AbstractApplicationContext: 调用Bean工厂后置处理器完成 AnnotationConfigApplicationContext->>BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication:初始化完成

七、源码分析

首先来看看启动类入口,上下文环境使用AnnotationConfigApplicationContext(此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式),构造参数我们给定了一个MyConfiguration组件类。然后我们从AnnotationConfigApplicationContext中获取MySimpleBean并调用show方法。

java 复制代码
public class BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        MySimpleBean mySimpleBean1 = context.getBean(MySimpleBean.class);
        mySimpleBean1.show();
    }
}

org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext#AnnotationConfigApplicationContext构造函数中,执行了三个步骤,我们重点关注refresh()方法。

java 复制代码
public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
    this();
    register(componentClasses);
    refresh();
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh方法中,我们重点关注一下finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)这方法会对实例化所有剩余非懒加载的单列Bean对象,其他方法不是本次源码阅读的重点暂时忽略。

java 复制代码
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
     // ... [代码部分省略以简化]
     // 调用在上下文中注册为bean的工厂处理器
     invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
     // ... [代码部分省略以简化]
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors方法中,又委托了PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors()进行调用。

java 复制代码
protected void invokeBeanFactoryPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
    PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, getBeanFactoryPostProcessors());
    // ... [代码部分省略以简化]
}

org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate#invokeBeanFactoryPostProcessors方法中,主要是对BeanDefinitionRegistryPostProcessorBeanFactoryPostProcessor这两个接口的实现类进行回调,至于为什么这个方法里面代码很长呢?其实这个方法就做了一个事就是对处理器的执行顺序在做处理。比如说要先对实现了PriorityOrdered.class类回调,在对实现了Ordered.class类回调,最后才是对没有实现任何优先级的处理器进行回调。

java 复制代码
public static void invokeBeanFactoryPostProcessors(
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, List<BeanFactoryPostProcessor> beanFactoryPostProcessors) {

    // 先调用 BeanDefinitionRegistryPostProcessors (如果有的话)
    Set<String> processedBeans = new HashSet<>();

    // 判断 beanFactory 是否为 BeanDefinitionRegistry 的实例
    if (beanFactory instanceof BeanDefinitionRegistry) {
        BeanDefinitionRegistry registry = (BeanDefinitionRegistry) beanFactory;
        List<BeanFactoryPostProcessor> regularPostProcessors = new ArrayList<>();
        List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> registryProcessors = new ArrayList<>();

        // 遍历所有的后处理器,按类型分类
        for (BeanFactoryPostProcessor postProcessor : beanFactoryPostProcessors) {
            if (postProcessor instanceof BeanDefinitionRegistryPostProcessor) {
                BeanDefinitionRegistryPostProcessor registryProcessor =
                    (BeanDefinitionRegistryPostProcessor) postProcessor;
                registryProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);
                registryProcessors.add(registryProcessor);
            }
            else {
                regularPostProcessors.add(postProcessor);
            }
        }

        // 这里不初始化 FactoryBeans,为了让 bean 工厂的后处理器可以应用到它们
        List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> currentRegistryProcessors = new ArrayList<>();

        // 首先,调用实现了 PriorityOrdered 的 BeanDefinitionRegistryPostProcessors
        String[] postProcessorNames =
            beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
        for (String ppName : postProcessorNames) {
            if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
                currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
                processedBeans.add(ppName);
            }
        }
        sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
        registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
        invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry, beanFactory.getApplicationStartup());
        currentRegistryProcessors.clear();

        // 接下来,调用实现了 Ordered 的 BeanDefinitionRegistryPostProcessors
        postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
        for (String ppName : postProcessorNames) {
            if (!processedBeans.contains(ppName) && beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
                currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
                processedBeans.add(ppName);
            }
        }
        sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
        registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
        invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry, beanFactory.getApplicationStartup());
        currentRegistryProcessors.clear();

        // 最后,调用所有其他的 BeanDefinitionRegistryPostProcessors,直到没有更多的后处理器出现
        boolean reiterate = true;
        while (reiterate) {
            reiterate = false;
            postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
            for (String ppName : postProcessorNames) {
                if (!processedBeans.contains(ppName)) {
                    currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
                    processedBeans.add(ppName);
                    reiterate = true;
                }
            }
            sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
            registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
            invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry, beanFactory.getApplicationStartup());
            currentRegistryProcessors.clear();
        }

        // 现在,调用到目前为止处理过的所有处理器的 postProcessBeanFactory 回调
        invokeBeanFactoryPostProcessors(registryProcessors, beanFactory);
        invokeBeanFactoryPostProcessors(regularPostProcessors, beanFactory);
    }

    else {
        // 调用在上下文实例中注册的工厂处理器
        invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactoryPostProcessors, beanFactory);
    }
    
    // ... [代码部分省略以简化]
}

下面是我画的一个关于BeanDefinitionRegistryPostProcessor排序回调过程时序图大家可以参考一下。

sequenceDiagram Title: BeanDefinitionRegistryPostProcessor回调排序时序图 participant Init as invokeBeanFactoryPostProcessors participant BDRPP_PO as BDRPP(PriorityOrdered) participant BDRPP_O as BDRPP(Ordered) participant BDRPP as 其余的BDRPP Init->>BDRPP_PO: 回调 BDRPP_PO-->>Init: 完成 Init->>BDRPP_O: 回调 BDRPP_O-->>Init: 完成 Init->>BDRPP: 回调 BDRPP-->>Init: 完成 Note right of BDRPP: 提示: Note right of BDRPP: BDRPP = BeanFactoryPostProcessor

org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate#invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors方法中,循环调用了实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口中的postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)方法

java 复制代码
private static void invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(
			Collection<? extends BeanDefinitionRegistryPostProcessor> postProcessors, BeanDefinitionRegistry registry, ApplicationStartup applicationStartup) {

    for (BeanDefinitionRegistryPostProcessor postProcessor : postProcessors) {
        StartupStep postProcessBeanDefRegistry = applicationStartup.start("spring.context.beandef-registry.post-process")
            .tag("postProcessor", postProcessor::toString);
        postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);
        postProcessBeanDefRegistry.end();
    }
}

最后执行到我们自定义的逻辑中,我们在postProcessBeanDefinitionRegistry方法中注册了一个新的 bean 定义,在实际应用中,我们可以在 postProcessBeanDefinitionRegistry 方法内部执行更复杂的操作,例如修改 bean 的属性、对Bean对象进行代理做功能增强处理、更改它们的作用域或添加新的 bean 定义等。

java 复制代码
public class MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {

    }

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
        System.out.println("开始新增Bean定义");
        // 创建一个新的 BeanDefinition 对象
        BeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(MySimpleBean.class);
        // 使用 registry 来注册这个新的 bean 定义
        registry.registerBeanDefinition("mySimpleBean", beanDefinition);
        System.out.println("完成新增Bean定义");
    }
}

八、注意事项

  1. 调用顺序

    • BeanDefinitionRegistryPostProcessorBeanFactoryPostProcessor 有更高的优先级。这意味着 BeanDefinitionRegistryPostProcessorpostProcessBeanDefinitionRegistry 方法会在任何 BeanFactoryPostProcessorpostProcessBeanFactory 方法之前被调用。如果我们在Spring中有多个 BeanDefinitionRegistryPostProcessor,它们之间的执行顺序可能会受到 OrderedPriorityOrdered 接口的影响,所以要确保正确地实现这些接口以确保预期的执行顺序。
  2. 过早实例化

    • 一个常见的陷阱是,定义在 @Configuration 类中返回 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 的非静态 @Bean 方法可能导致配置类过早实例化。为避免这一问题,这种方法应该被声明为 static。在本次最近实践中我们也是用到了static来修饰我们的MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor
  3. 不要过度使用

    • 虽然 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 提供了强大的功能,但不应该在不需要修改或动态添加 Bean 定义的情况下滥用它,除非我们是框架我们。在我们绝大部分业务系统中,我觉得我们其实只要使用@Component@Service@Repository@Controller@Configuration 注解应该足够使用。

九、总结

最佳实践总结

  1. 应用启动

    • 启动类 BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication 通过 AnnotationConfigApplicationContext 初始化 Spring 容器,并加载了 MyConfiguration 类作为配置。
  2. 配置类定义

    • MyConfiguration 类中,我们通过 @Bean 注解定义了一个静态方法,该方法返回一个 MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor 对象,确保它在 Spring 容器初始化时被执行。
  3. 动态注册

    • 在我们自定义的 MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor 实现中,我们重写了 postProcessBeanDefinitionRegistry 方法。在这个方法里,我们创建了一个新的 RootBeanDefinition 对象来代表 MySimpleBean 类,并通过 registryregisterBeanDefinition 方法注册了这个新的 bean 定义,为它指定了名为 "mySimpleBean" 的名称。
  4. 目标 Bean

    • MySimpleBean 是一个简单的 bean 类,它的 show 方法用于输出它自身的实例信息。
  5. 验证动态注册

    • 当运行 BeanDefinitionRegistryPostProcessorApplication 时,可以观察到控制台首先打印了 "开始新增Bean定义" 和 "完成新增Bean定义",说明 postProcessBeanDefinitionRegistry 方法被正确执行。紧接着,MySimpleBean 的实例被创建并打印了它的实例信息,证明 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 成功地在运行时动态注册了这个 bean。

源码分析总结

  1. 应用启动

    • 通过 AnnotationConfigApplicationContext 来初始化 Spring 容器并加载 MyConfiguration 配置类。随后从该上下文中获取 MySimpleBean 并调用其 show 方法。
  2. Spring容器的刷新

    • AnnotationConfigApplicationContext 的构造函数调用了 refresh() 方法,负责启动 Spring 容器的初始化流程。
  3. 执行Bean工厂的后处理器

    • refresh() 方法中,调用了 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory) 方法,负责执行所有注册的 BeanFactoryPostProcessorBeanDefinitionRegistryPostProcessor 接口实现。
  4. 按优先级执行回调

    • Spring 按照不同的优先级(如 PriorityOrderedOrdered)对 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 进行排序并回调。这确保了回调的执行顺序。
  5. 动态注册Bean定义

    • 在我们自定义的 MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor 中,我们重写了 postProcessBeanDefinitionRegistry 方法。在该方法内部,我们动态地创建了 MySimpleBean 的定义,并将其注册到了容器中。
  6. 执行结果

    • MySimpleBean 成功被动态注册到 Spring 容器中,从而能够在应用启动时被检索并使用。
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