六.Spring源码剖析-单利Bean的实例化

本文涉及的产品
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公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
云解析 DNS,旗舰版 1个月
简介: 前面系列章节我们分析了Spring的IOC的启动流程,包括:容器创建,配置加载,配置解析,Bean注册等几个阶段,所以Bean注册其实就是把Bean的相关属性,依赖关系等封装成BeanDeafinition对象,然后注册到一个ConcurrentHashMap中。要注意的是这个BeanDeafinition只是对Bean的一个定义封装而已,并不是真正的Bean的实例,那Bean的实例是在什么时候创建的?有三种情况如果是单利Bean,且lazy-init=false 急切初始(即时,立即,迫切,饥饿都是一个意思)的情况,在IOC容器启动之后就会根据BeanDeafinition对Bean进行

前言

前面系列章节我们分析了Spring的IOC的启动流程,包括:容器创建,配置加载,配置解析,Bean注册等几个阶段,所以Bean注册其实就是把Bean的相关属性,依赖关系等封装成BeanDeafinition对象,然后注册到一个ConcurrentHashMap中。要注意的是这个BeanDeafinition只是对Bean的一个定义封装而已,并不是真正的Bean的实例,那Bean的实例是在什么时候创建的?有三种情况

  • 如果是单利Bean,且lazy-init=false 急切初始(即时,立即,迫切,饥饿都是一个意思)的情况,在IOC容器启动之后就会根据BeanDeafinition对Bean进行实例化。
  • 如果某个Bean还没被实例化,通过BeanFacotry.getBean 获取Bean的时候,就会触发Bean的实例化。
  • 通过自动注入的时候,会触发Bean的实例化

虽然有多种情况会触Bean的发实例化,但是实例化的过程都是一样的,这篇文章就讲一下IOC启动之后,单利Bean的实例化过程吧。

refresh() 单利Bean实例化

代码还得回到 AbstractApplicationContext#refresh 方法中,在《IOC启动流程》一文中我们对容器刷新refresh方法已经有过研究

@Override
   public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   
   
       synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
   
   
           // Prepare this context for refreshing.
           //准备刷新工作 ,记录开始时间,初始化属性,校验配置文件,准备事件的存储Set
           prepareRefresh();

           // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
           //告诉子类,刷新Bean工厂,销毁旧beanFactory,创建新beanFactory,默认DefaultListableBeanFactory
           //从子容器的refreshBeanFactory方法中载入Bean的资源文件
           ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        ...省略...

        // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
        //实例化所有剩余的(非延迟初始化)单例的Bean
        finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

           ...省略...
   }

在 obtainFreshBeanFactory方法中完成了Bean的资源文件加载,Bean的解析,BeanDefinition的注册等一些列过程。最终把BeanDefinition保存到了DefaultListableBeanFactory管理的一个ConcurrentHashMap中。

我们接下来要探讨的是finishBeanFactoryInitialization; 方法,它里面实现了急切初始化的单例的Bean的创建流程。

/**
     * Finish the initialization of this context's bean factory,
     * initializing all remaining singleton beans.
     * 完成此上下文的 bean 工厂的初始化,初始化所有剩余的单例 bean。
     */
    protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
   
   
        // Initialize conversion service for this context.
        //用于类型转换的服务接口
        if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
                beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
   
   
            beanFactory.setConversionService(
                    beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
        }

        // Register a default embedded value resolver if no bean post-processor
        // (such as a PropertyPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
        // at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
        if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
   
   
            beanFactory.addEmbeddedValueResolver(strVal -> getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal));
        }

        // Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
        String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
        for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
   
   
            getBean(weaverAwareName);
        }

        // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
        //停止使用临时类加载器进行类型匹配
        beanFactory.setTempClassLoader(null);

        // Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
        //允许缓存所有 beandefinition 元数据,防止更改
        beanFactory.freezeConfiguration();

        // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
        //[重要]入口在这 ,实例化 lazy-init= false的单利Bean
        beanFactory.preInstantiateSingletons();
    }

这里初始化Bean Factory后,调用 beanFactory.preInstantiateSingletons 方法实例化 lazy-init= false的单利Bean, DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons源码如下:

@Override
    public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
   
   
        if (logger.isTraceEnabled()) {
   
   
            logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
        }

        // Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions.
        // While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine.
        //获取到所有Bean的名字
        List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

        // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
        for (String beanName : beanNames) {
   
   
            //获取Bean的BeanDefinition 定义对象
            RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            //如果不是抽象类,如果是单利,如果lazyInit为false,触发实例化逻辑
            if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
   
   
                //判断是否是FactoryBean
                if (isFactoryBean(beanName)) {
   
   
                    //调用 getBean 方法得到FactoryBean工厂类实例。
                    //【重要】getBean方法是实例化Bean的核心,后面我们要重点分析这个方法
                    Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                    //如果是FactoryBean
                    if (bean instanceof FactoryBean) {
   
   
                        FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
                        //是否要马上初始化
                        boolean isEagerInit;
                        if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
   
   
                            isEagerInit = AccessController.doPrivileged(
                                    (PrivilegedAction<Boolean>) ((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit,
                                    getAccessControlContext());
                        }
                        else {
   
   
                            isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                                    ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
                        }
                        if (isEagerInit) {
   
   
                            //【重要】 如果需要马上实例化,就调用getBean方法进行Bean的实例化
                            getBean(beanName);
                        }
                    }
                }
                else {
   
   
                    //【重要】 如果是普通的单利Bean,就调用getBean方法进行Bean的实例化
                    getBean(beanName);
                }
            }
        }

        // Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
        // 触发所有的Bean的生命周期方法的 init初始化方法.
        for (String beanName : beanNames) {
   
   
            //获取到单利Bean的实例
            Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
            //判断Bean有没有实现 SmartInitializingSingleton接口,SmartInitializingSingleton是针对单利Bean的初始化接口
            if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
   
   
                SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
                if (System.getSecurityManager() != null) {
   
   
                    AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
   
   
                        smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                        return null;
                    }, getAccessControlContext());
                }
                else {
   
   
                    //触发afterSingletonsInstantiated方法的调用
                    smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                }
            }
        }
    }

该方法中先是获取到IOC容器注册的所有的Bean的名字,然后循环拿到每个Bean的BeanDefinition定义对象,然后做了三个判断:不能是抽象,必须是单利,必须是急切初始化, 如果满足条件再看是普通的Bean还是FactoryBean,最终都会调用 getBean(beanName); 方法,该方法调用 AbstractBeanFactory#doGetBean 该方法创建Bean。

创建好Bean之后,会判断Bean是否实现了 SmartInitializingSingleton 初始化接口,这个是针对单利Bean的初始化接口,然后调用afterSingletonsInstantiated进行Bean的初始化。

Bean实例化流程图

先上一个流程图,待会儿你可以根据这个图来看代码。
在这里插入图片描述

AbstractBeanFactory#doGetBean

protected <T> T doGetBean(
            String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
            throws BeansException {
   
   
        //得到Bean的名字,如果指定的是别名,将别名转换为规范的 Bean 名称
        String beanName = transformedBeanName(name);
        Object bean;

        // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
        //从缓存中获取单利的Bean,对于单利只会创建一次,创建好之后就会缓存到map中
        //默认情况下Bean都是迫切加载的,在容器启动的过程中就实例化好缓存到Map中
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        if (sharedInstance != null && args == null) {
   
   
            if (logger.isTraceEnabled()) {
   
   
                //判断bean是否在  singletonsCurrentlyInCreation set集合中,该集合中存储的是正在创建的单利Bean
                if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
   
   
                    logger.trace("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
                            "' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
                }
                else {
   
   
                    logger.trace("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
                }
            }
            //获取 Bean 实例的对象,主要是完成 FactoryBean 的相关处理
            //即:naem是是以  $ 开头 ,就返回FactoryBean工厂
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
        }

        else {
   
   
            //代码走到这里,说明单利缓存的map中是没有正在创建的bean。

            // Fail if we're already creating this bean instance:
            // We're assumably within a circular reference.
            //如果缓存中没有单利Bean,但是缓存中有一个多利的Bean,目前正在创建,由于循环依赖问题,抛出异常
            if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
   
   
                throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
            }

            // Check if bean definition exists in this factory.
            //得到容器IOC工厂
            BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
            //通过beanName检查,如果容器中不包含这个Bean
            //如果容器中没有Bean,沿着继承体系交给父级去找
            if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
   
   
                // Not found -> check parent.
                //得到Bean的原始名字,将别名解析为规范名称
                String nameToLookup = originalBeanName(name);
                if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
   
   
                    //根据名字,类型,参数找Bean
                    return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(
                            nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
                }
                else if (args != null) {
   
   
                    //委托父工厂去找Bean , 根据名字和参数
                    // Delegation to parent with explicit args.
                    return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
                }
                else if (requiredType != null) {
   
   
                    // 无参数 -> 委托给标准的 getBean 方法,根据名字和类型
                    // No args -> delegate to standard getBean method.
                    return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
                }
                else {
   
   
                    //根据名字找Bean
                    return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup);
                }
            }
            //创建Bean是否要类型检查
            if (!typeCheckOnly) {
   
   
                //标记Bean被创建
                markBeanAsCreated(beanName);
            }

            try {
   
   
                //合并Bean,主要解决Bean继承时子类和父类的公共属性
                RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
                checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

                // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
                //保证当前 bean 所依赖的 bean 的初始化。
                String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
                //如果当前Bean依赖了其他Bean
                if (dependsOn != null) {
   
   
                    for (String dep : dependsOn) {
   
   
                        //
                        if (isDependent(beanName, dep)) {
   
   
                            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                    "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
                        }
                        //为给定的 bean 注册一个依赖 bean
                        registerDependentBean(dep, beanName);
                        try {
   
   
                            //递归,从容器中获取依赖的Bean
                            getBean(dep);
                        }
                        catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
   
   
                            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                    "'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
                        }
                    }
                }

                // Create bean instance.
                //创建单利Bean
                if (mbd.isSingleton()) {
   
   
                    //根据Bean名字获取单利Bean,这里是真正创建Bean的地方,通过ObjectFactory创建
                      //这里是匿名内部类
                    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
   
   
                        try {
   
   
                            //创建Bean
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        catch (BeansException ex) {
   
   
                            // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
                            // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
                            // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
                            //销毁实例,从缓存的map中清除单利Bean
                            destroySingleton(beanName);
                            throw ex;
                        }
                    });
                    //返回bean实例,主要处理FactoryBean相关
                    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                }
                //如果是多利
                else if (mbd.isPrototype()) {
   
   
                    // It's a prototype -> create a new instance.
                    //如果是prototype模式,每次都会创建新的实例
                    Object prototypeInstance = null;
                    try {
   
   
                        beforePrototypeCreation(beanName);
                        //创建指定 Bean 对象实例 ,如果是prototype模式,每次都会创建新的实例
                        prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                    }
                    finally {
   
   
                        //默认实现将原型标记为不再创建
                        afterPrototypeCreation(beanName);
                    }
                    //返回bean实例,主要处理FactoryBean相关
                    bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
                }

                else {
   
   
                    String scopeName = mbd.getScope();
                    //如果不是单利,不是多利,Bean没有 scope属性,则不合法
                    if (!StringUtils.hasLength(scopeName)) {
   
   
                        throw new IllegalStateException("No scope name defined for bean ´" + beanName + "'");
                    }
                    Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
                    if (scope == null) {
   
   
                        throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
                    }
                    try {
   
   
                        Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
   
   
                            beforePrototypeCreation(beanName);
                            try {
   
   
                                return createBean(beanName, mbd, args);
                            }
                            finally {
   
   
                                afterPrototypeCreation(beanName);
                            }
                        });
                        bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
                    }
                    catch (IllegalStateException ex) {
   
   
                        throw new BeanCreationException(beanName,
                                "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " +
                                "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
                                ex);
                    }
                }
            }
            catch (BeansException ex) {
   
   
                cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
                throw ex;
            }
        }
        //检查所需类型是否与实际 bean 实例的类型匹配。
        // Check if required type matches the type of the actual bean instance.
        if (requiredType != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
   
   
            try {
   
   
                T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
                if (convertedBean == null) {
   
   
                    throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
                }
                return convertedBean;
            }
            catch (TypeMismatchException ex) {
   
   
                if (logger.isTraceEnabled()) {
   
   
                    logger.trace("Failed to convert bean '" + name + "' to required type '" +
                            ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "'", ex);
                }
                throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
            }
        }
        return (T) bean;
    }

上面这个方法中代码量有点多,这里做一下总结

  • transformedBeanName(name):转换Bean的名字,如果传入的name是别名需要找到真实的Bean的名字,如果传入的name是FactoryBean,比如“&bean” ,要去掉 “&”。
  • getSingleton(name):从缓存中查找Bean(ConcurrentHashMap中),单利Bean只会在容器中创建一次,后续都从缓存中加载,如果缓存中没有就就会进行创建。默认情况下Bean都是迫切创建的,即在容器启动的过程中就会根据BeaDefinition创建好Bean的实例存储到缓存中。
    在创建单利Bean的时候会存在依赖注入的情况,为了解决循环依赖(A依赖B,B依赖A),在创建Bean的时候会提前将ObjectFactory 加入缓存,如果下个Bean创建时需要依赖上一个Bean就会直接使用ObejctFactory(后面讲循环依赖)
  • createBean :Bean的实例化,从BeanDefinition的缓存中获取当前Bean的BeanDefinition定义对象,根据BeanDefinition进行Bean的创建。如果是通过工厂Bea 方式实例化,则需要得到工厂Bean中的factory-method方法返回的的Bean的实例,通过getObjectForBeanInstance 处理的。
  • isPrototypeCurrentlyInCreation:Prototype依赖检查,单利情况下才会解决循环依赖,如果A中依赖了B,B中依赖了A,在创建依赖的时候就会产生循环依赖。

  • 如果是多利Bean直接走createBean创建一个新的Bean

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(String, ObjectFactory)

对于 getSingleton从缓存中获取单利Bean的方法,这里有两个重载方法第一个方法是在 Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
时候调用,源码如下:

//allowEarlyReference :是否创建早期应用,主要用来解决循环依赖
    @Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
   
   
        // Quick check for existing instance without full singleton lock
        //从Map中 singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); 获取单利Bean

        //singletonObject缓存中是否有Bean
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        //如果singletonObjects中没有Bean,但是 Set<String> singletonsCurrentlyInCreation中有Bean,代表Bean正在创建
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
   
   
            //从早期单例对象的缓存 earlySingletonObjects 中获取
            singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
   
   
                synchronized (this.singletonObjects) {
   
   
                    // Consistent creation of early reference within full singleton lock
                    singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
                    if (singletonObject == null) {
   
   
                        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                        if (singletonObject == null) {
   
   
                            //获取ObjectFactory , 对象创建工厂
                            ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                            if (singletonFactory != null) {
   
   
                                //获取对象实例
                                singletonObject = singletonFactory.getObject();
                                //把对象存储到缓存中
                                this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                                this.singletonFactories.remove(beanName);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

这个代码看着就晕,先理一下这几个缓存

  • singletonObjects:保存beanName和Bean的关系
  • singletonFactories:保存beanName和Bean的工厂之间的关系,ObjectFactory
  • earlySingletonObjects:存放beanName和Bean组件的关系,这个Map中的Bean代表正在创建中,用来检测循环依赖用的
  • registeredSingletons:保存所有已经注册成功的Bean

这个方法首先从 singletonObjects 获取Bean,如果没有就从earlySingletonObjects中获取正在创建的Bean,如果也没有就从singletonFactories中得到ObjectFactory,通过ObjectFactory.getObject 来创建Bean,并且放到earlySingletonObjects中。且把ObjectFactory从 singletonFactories移除。

如果上面 getSingleton 返回实例为空,就会走到 if (mbd.isSingleton()) 然后调用 另外一个 getSingleton方法 ,这个方法需要传入ObjectFactory,源码如下:

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
   
   
        Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
   
   
            //从singletonObjects获取Bean 
            Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null) {
   
   
                ...省略...
                //把 beanName 添加到 singletonsCurrentlyInCreation 中,用来做循环依赖检查
                beforeSingletonCreation(beanName);

                try {
   
   
                    //通过工厂获取Bean
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                    newSingleton = true;
                }
                ...省略...
                if (newSingleton) {
   
   
                    //把Bean添加到缓存
                    addSingleton(beanName, singletonObject);
                }
            }
            return singletonObject;
        }
    }


    //注册到registeredSingletons
    protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
   
   
        synchronized (this.singletonObjects) {
   
   
            this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
            this.singletonFactories.remove(beanName);
            this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
            this.registeredSingletons.add(beanName);
        }
    }

这里先从singletonObjects获取Bean,如果没有,就调用ObjectFactory.getObject方法创建Bean的实例,然后调用addSingletion 把Bean添加到 singletonObjects ,和registeredSingletons中。且从 singletonFactories和 earlySingletonObjects移除该Bean。

上面讲的都是走缓存获取Bean,当缓存没有Bean就会走 ObjectFactory.getObject 创建Bean。

AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean

创建Bean的工作是交给 ObjectFactory#createBean方法完成,代码中采用了匿名内部类的方式实现。而又把具体的实例化过程委派给 AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean 方法来完成

下面是 AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean 创建Bean方法源码

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

        ...省略...

        try {
   
   
            //创建Bean【重要】
            Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
            if (logger.isTraceEnabled()) {
   
   
                logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
            }
            return beanInstance;
        }
        ...省略...
    }

下面是 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法源码

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

        // Instantiate the bean.
        //对Bean的装饰
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (mbd.isSingleton()) {
   
   
            //如果是单利,清除缓存
            instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
        }
        if (instanceWrapper == null) {
   
   
            //创建Bean方法【重要】
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
        Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
        if (beanType != NullBean.class) {
   
   
            mbd.resolvedTargetType = beanType;
        }
        //允许后处理器修改合并的 bean 定义。
        // Allow post-processors to modify the merged bean definition.
        synchronized (mbd.postProcessingLock) {
   
   
            if (!mbd.postProcessed) {
   
   
                try {
   
   
                    //调用后置处理器
                    applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
                }
                catch (Throwable ex) {
   
   
                    throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                            "Post-processing of merged bean definition failed", ex);
                }
                mbd.postProcessed = true;
            }
        }
        //急切地缓存单例,以便能够解析循环引用
        //是否允许提前曝光:单利&&允许循环依赖&&Bean在创建中
        // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
        // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
        boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
        if (earlySingletonExposure) {
   
   
            if (logger.isTraceEnabled()) {
   
   
                logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
            }
            //匿名内部类,防止循环引用,尽早持有对象的引用
            //为了解决循环依赖,在Bean初始化完成前把ObjectFactory放入工厂
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
        }

        //初始化Bean,处理依赖注入
        // Initialize the bean instance.
        Object exposedObject = bean;
        try {
   
   
            //填充Bean , 主要是赋值属性,使用 bean 定义中的属性值填充给定 BeanWrapper 中的 bean 实例。
            //如果依赖其他Bean,会进行递归初始化依赖的Bean
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            //初始化Bean,如果Bean实现了InitializingBean接口,就会在这里调用afterPropertiesSet方法
            //同时会调用init-method方法
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }
        catch (Throwable ex) {
   
   
            if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
   
   
                throw (BeanCreationException) ex;
            }
            else {
   
   
                throw new BeanCreationException(
                        mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
            }
        }

        if (earlySingletonExposure) {
   
   
            //获取已经注册的单利的Bean
            Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
            if (earlySingletonReference != null) {
   
   
                if (exposedObject == bean) {
   
   
                    exposedObject = earlySingletonReference;
                }
                else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
   
   
                    String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
                    Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);

                    for (String dependentBean : dependentBeans) {
   
   
                        if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
   
   
                            actualDependentBeans.add(dependentBean);
                        }
                    }
                    if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
   
   
                        throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
                                "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
                                StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
                                "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
                                "wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
                                "bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
                                "'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
                    }
                }
            }
        }

        // Register bean as disposable.
        try {
   
   
            //注册一个 DisposableBean 实现销毁回调
             //注册其 DisposableBean 接口和/或在工厂关闭时调用的给定销毁方法
            registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
        }
        catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
   
   
            throw new BeanCreationException(
                    mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
        }

        return exposedObject;
    }

总结一下方法的步骤

  • 如果是单利,清除缓存
  • createBeanInstance: 调用了createBeanInstance方法创建实例,转换成BeanWrapper
  • createBeanInstance ,创建BeanDean的实例
  • addSingletonFactory:添加ObjectFactory到缓存中
    依赖处理 :当A中有属性B,B中有属性A的时候,实例化A时发现依赖了B,此时会实例化B,而实例化B时发现依赖了A,此时不会直接实例化A,而是通过缓存中的ObjectFactory来创建,目的是解决循环依赖。
  • populateBean,对Bean的属性进行依赖注入.
  • initializeBean,对Bean进行初始化,如果Bean实现了InitializingBean接口,就会在这里调用afterPropertiesSet方法
  • registerDisposableBeanIfNecessary :销毁方法支持,如果Bean实现了DisposableBean接口,通过 DefaultSingletonBeanRegistry 把Bean包装成一个DisposableBeanAdapter,注册到一个disposableBeans = new LinkedHashMap 中。当容器关闭如:applicaiton.close() ,就会触发 AbstractApplicationContext#destroyBeans方法遍历该集合中的所有Bean,执行Bean的destroy方法。

下面是 AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance 创建实例的代码 ,该方法中使用了策略模式,

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
   
   
        // Make sure bean class is actually resolved at this point.
        //获取到Bean的class
        Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

        Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
        if (instanceSupplier != null) {
   
   
            return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
        }
        //如果BeanDefinition中有 工厂方法,通过工厂方式实例化
        if (mbd.getFactoryMethodName() != null)  {
   
   
             //通过工厂方法实例化Bean
            return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
        }

        //使用自动装配功能实例化Bean
        // Shortcut when re-creating the same bean...
        boolean resolved = false;
        boolean autowireNecessary = false;
        if (args == null) {
   
   
            synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
   
   
                if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
   
   
                    resolved = true;
                    autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
                }
            }
        }
        if (resolved) {
   
   
            if (autowireNecessary) {
   
   
                    //如果配置了自动装配属性,通过自动装配方式实例化
                    //构造器函数主动注入
                return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
            }
            else {
   
   
                //使用默认的无参构造方法实例化
                return instantiateBean(beanName, mbd);
            }
        }

        ...省略...
        //确定构造器,用来创建实例
        //需要根据参数解析构造函数
        // Candidate constructors for autowiring?
        Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
        if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
                mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
   
   
            return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
        }

        ...省略...
        //实例化Bean[重要]
         //使用默认的无参构造方法实例化
        // No special handling: simply use no-arg constructor.
        return instantiateBean(beanName, mbd);
    }

上面代码体现出了几种实例化方式,通过工厂方法实例化,或者通过自动装配特性实例化Bean,这需要调用对应的构造器完成,但是我们通常使用的是默认无参构造,这就要用到了反射机制来实例化了,见: instantiateBean 方法。下面是 AbstractAutowireCapableBeanFactory#instantiateBean 方法源码如下:

protected BeanWrapper instantiateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
   
   
        try {
   
   
            Object beanInstance;
            if (System.getSecurityManager() != null) {
   
   
                beanInstance = AccessController.doPrivileged(
                        (PrivilegedAction<Object>) () -> getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, this),
                        getAccessControlContext());
            }
            else {
   
   
                //重要的代码在这里,通过 InstantiationStrategy 实例化Bean
                beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, this);
            }
            BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
            initBeanWrapper(bw);
            return bw;
        }
        catch (Throwable ex) {
   
   
            throw new BeanCreationException(
                    mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
        }
    }

方法中通过 InstantiationStrategy 实例化策略来实例化Bean,单利的Bean使用的是 SimpleInstantiationStrategy策略来实例化。得到实例对象后包装到BeanWrapper对象中。

SimpleInstantiationStrategy#instantiate

下面是 SimpleInstantiationStrategy#instantiate() 方法源码

@Override
    public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, @Nullable String beanName, BeanFactory owner) {
   
   
        // Don't override the class with CGLIB if no overrides.
        //如果Bean定义没有覆盖方法,不要用 CGLIB 覆盖类。
        if (!bd.hasMethodOverrides()) {
   
   
            Constructor<?> constructorToUse;
            synchronized (bd.constructorArgumentLock) {
   
   
                constructorToUse = (Constructor<?>) bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
                if (constructorToUse == null) {
   
   
                    //反射,得到Bean的类型
                    final Class<?> clazz = bd.getBeanClass();
                    //接口没法实例化
                    if (clazz.isInterface()) {
   
   
                        throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
                    }
                    try {
   
   
                        if (System.getSecurityManager() != null) {
   
   
                            //匿名内部类,得到构造器
                            constructorToUse = AccessController.doPrivileged(
                                    (PrivilegedExceptionAction<Constructor<?>>) clazz::getDeclaredConstructor);
                        }
                        else {
   
   
                            //反射,获取到构造器
                            constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor();
                        }
                        bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
                    }
                    catch (Throwable ex) {
   
   
                        throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
                    }
                }
            }
            //使用Bean工具,通过反射创建Bean,通过构造方法.newInstance(arg)创建Bean
            return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
        }
        else {
   
   
            // Must generate CGLIB subclass.
            //使用CGLIB 实例化Bean
            //调用子类 CglibSubclassingInstantiationStrategy.instantiateWithMethodInjection 来实例化

            return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner);
        }
    }


    public static <T> T instantiateClass(Constructor<T> ctor, Object... args) throws BeanInstantiationException {
   
   
        Assert.notNull(ctor, "Constructor must not be null");
        try {
   
   
            ReflectionUtils.makeAccessible(ctor);
            //通过  ctor.newInstance 构造器实例化Bean
            return (KotlinDetector.isKotlinType(ctor.getDeclaringClass()) ?
                    KotlinDelegate.instantiateClass(ctor, args) : ctor.newInstance(args));
        }

方法中做了一个判断如果Bean有方法被覆盖,就使用JDK反射来创建Bean的实例,否则使用CGLIB来实例化。 CGLIB调用的是子类 CglibSubclassingInstantiationStrategy 来完成的 , 如果一个类没有接口,就只能使用CGLIB

CglibSubclassingInstantiationStrategy#instantiateWithMethodInjection

下面是 CglibSubclassingInstantiationStrategy#instantiateWithMethodInjection CGLIB创建对象的代码

@Override
    protected Object instantiateWithMethodInjection(RootBeanDefinition bd, @Nullable String beanName, BeanFactory owner,
            @Nullable Constructor<?> ctor, Object... args) {
   
   

        // Must generate CGLIB subclass...
        return new CglibSubclassCreator(bd, owner).instantiate(ctor, args);
    }


public Object instantiate(@Nullable Constructor<?> ctor, Object... args) {
   
   
        //【重要】创建代理子类,返回class
        Class<?> subclass = createEnhancedSubclass(this.beanDefinition);
        Object instance;
        if (ctor == null) {
   
   
            //通过反射把class变成对象
            instance = BeanUtils.instantiateClass(subclass);
        }
        else {
   
   
            try {
   
   
                //代理子类构造器
                Constructor<?> enhancedSubclassConstructor = subclass.getConstructor(ctor.getParameterTypes());
                //通过构造器创建实例
                instance = enhancedSubclassConstructor.newInstance(args);
            }
            catch (Exception ex) {
   
   
                throw new BeanInstantiationException(this.beanDefinition.getBeanClass(),
                                                     "Failed to invoke constructor for CGLIB enhanced subclass [" + subclass.getName() + "]", ex);
            }
        }
        // SPR-10785: set callbacks directly on the instance instead of in the
        // enhanced class (via the Enhancer) in order to avoid memory leaks.
        Factory factory = (Factory) instance;
        factory.setCallbacks(new Callback[] {
   
   NoOp.INSTANCE,
                                             //查找覆盖方法拦截器
                                             //CGLIB MethodInterceptor 覆盖方法,将它们替换为返回在容器中查找的 bean 的实现。
                                             new LookupOverrideMethodInterceptor(this.beanDefinition, this.owner),
                                             //CGLIB MethodInterceptor 来覆盖方法,将它们替换为对通用 MethodReplacer 的调用
                                             new ReplaceOverrideMethodInterceptor(this.beanDefinition, this.owner)});
        return instance;
    }


    private Class<?> createEnhancedSubclass(RootBeanDefinition beanDefinition) {
   
   
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            //增强类(代理类)将会把当前类作为父类
            enhancer.setSuperclass(beanDefinition.getBeanClass());
            enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);
            if (this.owner instanceof ConfigurableBeanFactory) {
   
   
                ClassLoader cl = ((ConfigurableBeanFactory) this.owner).getBeanClassLoader();
                enhancer.setStrategy(new ClassLoaderAwareGeneratorStrategy(cl));
            }
            enhancer.setCallbackFilter(new MethodOverrideCallbackFilter(beanDefinition));
            enhancer.setCallbackTypes(CALLBACK_TYPES);
            return enhancer.createClass();
        }

上面就是CGLIB创建代理的代码,对于JDK动态代理而言被代理类必须有接口,JDK动态代理会为被代理类生成一个代理类和被代理类实现相同的接口,从而实现相同的方法,只不过在代理类的方法中可以持有并调用被代理类,从而实现对被代理类的方法做了增强的目的。但是如果被代理类么有接口,那就必须切换成CGLIB代理方式。

这种方式生成的代理类会把被代理类作为父类,对被代理类的方法进行复写和增强。如果没有接触过CGLIB动态代理这一块的可能看起来就比较晕菜了。

总结

到这里,我已经把IOC容器创建Bean的具体过程分析完毕,下面做个小结

  1. 我们讨论了Bean的实例化时机,IOC启动之后对单利Bean实例化,手动getBean时触发实例化,自动注入时触发实例化
  2. Bean的实例化是通过AbstractBeanFactory#doGetBean方法完成的。如果是单利的Bean,从单利Bean缓存的map中查找(ConcurrentHashMap中),找到直接返回,保证了单利,如果缓存中没有就就会进行创建。如果是多利Bean则每次都会创建一个新的Bean
  3. 创建Bean的过程主要是通过Bean的BeanDeifnition对象,使用JDK反射,或者CGLIB方式创建Bean。
  4. 当Bean创建成功之后会触发Bean的依赖注入,以及Bean的初始化方法。
  5. 最后注册了DisposableBean 来支持Bean的销毁方法调用

好了,本篇文章就到这吧,喜欢的话就给个好评吧,如果好评上500,我就是头发掉光,也出下章!!!

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