SpringBoot原理解析(二)- Spring Bean的生命周期以及后处理器和回调接口

SpringBoot原理解析(二)- Spring Bean的生命周期以及后处理器和回调接口

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Spring Bean的生命周期指从Bean的创建(实例化)、初始化,到使用(完成)和销毁的整个过程。

  • **Bean的实例化阶段:**Spring会取出BeanDefinition的信息进行判断当前Bean的范围是否是singleton的, 是否不是延迟加载的,是否不是FactoryBean等,最终将一个普通的singleton的Bean通过反射进行实例化;

  • Bean的初始化阶段:Bean创建之后还仅仅是个"半成品",还需要对Bean实例的属性进行填充、执行一些Aware 接口方法、执行BeanPostProcessor方法、执行InitializingBean接口的初始化方法、执行自定义初始化init方法 等。该阶段是Spring最具技术含量和复杂度的阶段,Aop增强功能,相关注解功能等、 Bean的循环引用问题都是在这个阶段体现的;

  • **Bean的完成阶段:**经过初始化阶段,Bean就成为了一个完整的Spring Bean,被存储到单例池 singletonObjects中去了。

  • **Bean的销毁阶段:**当Bean不再使用时,Spring会调用Bean的销毁方法进行清理工作。

1.Bean的实例化阶段

1.1.Bean 实例化的基本流程

Spring容器在进行初始化时,会将xml配置的的信息封装成一个BeanDefinition对象(详细请见《SpringBoot原理解析(一)- 基于xml配置bean(Java解析xml文件)》),所有的 BeanDefinition存储到一个名为beanDefinitionMap的Map集合中去,Spring框架在对该Map进行遍历,使用反射创建Bean实例对象,创建好的Bean对象存储在一个名为singletonObjects的Map集合中,当调用getBean方法 时则最终从该Map集合中取出Bean实例对象返回。

步骤:

  • 加载xml配置文件,解析获取配置中的每个的信息,封装成一个个的BeanDefinition对象;

  • 将BeanDefinition存储在一个名为beanDefinitionMap的Map中;

  • ApplicationContext底层遍历beanDefinitionMap,创建Bean实例对象;

  • 创建好的Bean实例对象,被存储到一个名为singletonObjects的Map中;

  • 当执行applicationContext.getBean(beanName)时,从singletonObjects去匹配Bean实例返回

1.2.Bean 实例化图例

1.3.实例化阶段的后处理器

Spring的后处理器是Spring对外开发的重要扩展点,允许我们介入到Bean的整个实例化流程中来,以达到动态注册 BeanDefinition,动态修改BeanDefinition,以及动态修改Bean的作用。

  • **BeanFactoryPostProcessor:**Bean工厂后处理器,在BeanDefinitionMap填充完毕,Bean实例化之前执行;

  • **BeanDefinitionRegistryPostProcessor:**BeanDefinition注册后处理器,在BeanDefinitionMap填充完毕,Bean实例化之前执行singletonObjects之前执行。

1.3.1.实例化阶段后处理器的介入流程图
1.3.2.BeanDefinitionRegistryPostProcessor

在Spring容器初始化过程中,首先会加载Bean定义,然后通过注册机制将这些Bean定义注册到容器中。在Bean定义注册的过程中,如果我们需要对Bean定义进行修改或添加一些自定义的处理逻辑,可以实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口,并实现其中的postProcessBeanDefinitionRegistry 方法。

java 复制代码
public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {

   /**
    * 在所有的Bean定义加载完毕后,但在Bean的实例化和初始化之前执行
    * 注意:该处理器方法优先于postProcessBeanFactory
    */
   void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;

}
1.3.3.BeanFactoryPostProcessor

在Spring容器初始化过程中,当所有的Bean定义加载完成后,但在Bean的实例化和初始化之前,会调用所有实现了BeanFactoryPostProcessor接口的类的postProcessBeanFactory方法。

java 复制代码
public interface BeanFactoryPostProcessor {

   /**
    * 在所有的Bean定义加载完毕后,但在Bean的实例化和初始化之前执行
    */
   void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException;

}

2.Bean的初始化阶段

2.1.主要流程

Spring Bean的初始化过程涉及如下几个过程,执行优先级从上到下:

  1. org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation

  2. Bean的构造器方法

  3. org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation

  4. org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessProperties

  5. Bean属性填充

    Bean实例属性填充 Spring在进行属性注入时,会分为如下几种情况:

    • 注入普通属性,String、Integer或存储基本类型的集合时,直接通过set方法的反射设置进去;

    • 注入单向对象引用属性时,从容器中getBean获取后通过set方法反射设置进去,如果容器中没有,则先创建被 注入对象Bean实例(完成整个生命周期)后,在进行注入操作;

    • 注入双向对象引用属性时,就比较复杂了,涉及了循环引用(循环依赖)问题。

  6. org.springframework.beans.factory.BeanNameAware#setBeanName

  7. org.springframework.beans.factory.BeanClassLoaderAware#setBeanClassLoader

  8. org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware#setBeanFactory

  9. org.springframework.context.ApplicationContextAware#setApplicationContext

  10. org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization

  11. @postConstruct

  12. org.springframework.beans.factory.InitializingBean#afterPropertiesSet

  13. @Bean注解解析的初始化方法initMethod()

  14. org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

2.2.初始化流程图

2.3.循环依赖

2.3.1.问题描述
xml 复制代码
<!-- userService依赖了orderService -->
<bean id="userService" class="org.ahao.demo.service.UserService">
     <property name="orderService" re="orderService"/>
</bean>

<!-- orderService依赖了userService -->
<bean id="orderService" class="org.ahao.demo.service.OrderService">
     <property name="userService" re="userService"/>
</bean>
2.3.2.三级缓存

通过使用三级缓存,Spring可以提高Bean实例的获取效率和避免循环引用带来的问题。

java 复制代码
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
  
  /** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */
  // "第一级缓存":实例化和初始化都完成了的完整Bean
	private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

	/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */
  // "第二级缓存":半成品Bean,并且该Bean已经被其他的Bean对象引用了
	private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
  
  /** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
  // "第三级缓存":半成品Bean,该Bean未被其他的Bean对象引用
	private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
  
}

大致流程如下:

  • UserService 实例化对象,但尚未初始化,将UserService存储到第三级缓存singletonFactories;
  • UserService 属性注入,需要OrderService,从缓存中获取,没有OrderService;
  • OrderService实例化对象,但尚未初始化,将OrderService存储到到第三级缓存singletonFactories;
  • OrderService属性注入,需要UserService,从三级缓存获取UserService,UserService从第三级缓存singletonFactories移入第二级缓存earlySingletonObjects;
  • OrderService执行其他生命周期过程,最终成为一个完成Bean,存储到第一级缓存singletonObjects,删除第二三级缓存;
  • UserService 注入OrderService;
  • UserService执行其他生命周期过程,最终成为一个完成Bean,存储到第一级缓存singletonObjects,删除二三级缓存。
2.3.3.三级缓存流程图

3.Bean的完成阶段

在初始化后,Bean可以被容器和其他Bean使用。此时,Bean处于活动状态,并可以响应外部请求。

java 复制代码
@Service
public class OrderServiceImpl implement OrderService {

   @Autowired
   // 注入bean
   private UserService userService;
  
	 @Override
   public User getOrderUser(long orderId){
     // 根据订单id获取uid
     String uid = ...;
     // 使用Bean(已完成初始化,成为一个完整的Bean)
     return userService.getUserById(uid);
   }
  
}

4.Bean的销毁阶段

当Bean不再使用时,Spring会调用Bean的销毁方法进行清理工作。可以通过实现DisposableBean接口并实现destroy方法,或使用@PreDestroy注解定义销毁方法。

  • @PreDestroy
  • org.springframework.beans.factory.DisposableBean#destroy
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