前言
在之前的文章中，我们介绍了 Bean 的核心概念、Bean 定义的解析过程以及 Bean 创建的准备工作。在今天的文章中，我们将深入探讨 Bean 的创建过程，并主要讲解 createBean 方法的实现。在这个过程中，我们将了解 Bean 的实例化、属性注入、初始化和销毁等步骤，以及各个步骤的具体实现细节。通过本文的学习，读者将能够更深入地理解 Spring 框架中 Bean 的创建过程，从而为后续的学习和实践打下坚实的基础。好了，我们开始！
createBean
前面我们说过，最开始的bean定义（合并后的），解析类的元数据时，用到的是ASM技术并不会真正开始解析class文件，所以也只是提取出来bean的name值作为beanClass属性，知道这个前提，那么这一步就好说了，下面是他的源码：
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
// 马上就要实例化Bean了，确保beanClass被加载了
Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
}
// Prepare method overrides.
try {
mbdToUse.prepareMethodOverrides();
}
try {
// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
// 实例化前
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
}
try {
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
......
return beanInstance;
}
}
- resolveBeanClass:真正的开始加载bean。
- mbdToUse.prepareMethodOverrides();和@lookUp注解有关系，不看
- resolveBeforeInstantiation：实例化前的BeanPostProcessors，如果初始化了那么就返回了，不走其他创建逻辑了。
- doCreateBean：正常开始实例化、初始化bean。
resolveBeanClass
如果当前bean被加载了，那么直接返回了，如果没加载那么开始解析当前bean
@Nullable
protected Class<?> resolveBeanClass(RootBeanDefinition mbd, String beanName, Class<?>... typesToMatch)
throws CannotLoadBeanClassException {
try {
// 如果beanClass被加载了
if (mbd.hasBeanClass()) {
return mbd.getBeanClass();
}
// 如果beanClass没有被加载
if (System.getSecurityManager() != null) {
return AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Class<?>>)
() -> doResolveBeanClass(mbd, typesToMatch), getAccessControlContext());
}
else {
return doResolveBeanClass(mbd, typesToMatch);
}
}
}
是否已经加载的判断依据就是我说的，是否是class，正常下我们的beanClass为字符串，也就是beanname，看下源码：
public boolean hasBeanClass() {
return (this.beanClass instanceof Class);
}
doResolveBeanClass
真正开始加载class，如果需要加载class那肯定离不开类加载器，看下源码：
@Nullable
private Class<?> doResolveBeanClass(RootBeanDefinition mbd, Class<?>... typesToMatch)
throws ClassNotFoundException {
ClassLoader beanClassLoader = getBeanClassLoader();
ClassLoader dynamicLoader = beanClassLoader;
boolean freshResolve = false;
if (!ObjectUtils.isEmpty(typesToMatch)) {
// When just doing type checks (i.e. not creating an actual instance yet),
// use the specified temporary class loader (e.g. in a weaving scenario).
ClassLoader tempClassLoader = getTempClassLoader();
if (tempClassLoader != null) {
dynamicLoader = tempClassLoader;
freshResolve = true;
if (tempClassLoader instanceof DecoratingClassLoader) {
DecoratingClassLoader dcl = (DecoratingClassLoader) tempClassLoader;
for (Class<?> typeToMatch : typesToMatch) {
dcl.excludeClass(typeToMatch.getName());
}
}
}
}
String className = mbd.getBeanClassName();
if (className != null) {
// 解析Spring表达式，有可能直接返回了一个Class对象
Object evaluated = evaluateBeanDefinitionString(className, mbd);
if (!className.equals(evaluated)) {
// A dynamically resolved expression, supported as of 4.2...
if (evaluated instanceof Class) {
return (Class<?>) evaluated;
}
else if (evaluated instanceof String) {
className = (String) evaluated;
freshResolve = true;
}
else {
throw new IllegalStateException("Invalid class name expression result: " + evaluated);
}
}
if (freshResolve) {
// When resolving against a temporary class loader, exit early in order
// to avoid storing the resolved Class in the bean definition.
if (dynamicLoader != null) {
try {
return dynamicLoader.loadClass(className);
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Could not load class [" + className + "] from " + dynamicLoader + ": " + ex);
}
}
}
return ClassUtils.forName(className, dynamicLoader);
}
}
// Resolve regularly, caching the result in the BeanDefinition...
return mbd.resolveBeanClass(beanClassLoader);
}
我们自己的bean走不了这么多逻辑，我们既没有传typesToMatch，也没有写Spring表达式，所以就是拿了一个类加载器和使用类加载器加载class，如果我们没有自定义类加载器那么使用默认的，看下源码：
@Nullable
public static ClassLoader getDefaultClassLoader() {
ClassLoader cl = null;
// 优先获取线程中的类加载器
try {
cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
catch (Throwable ex) {
// Cannot access thread context ClassLoader - falling back...
}
// 线程中类加载器为null的情况下，获取加载ClassUtils类的类加载器
if (cl == null) {
// No thread context class loader -> use class loader of this class.
cl = ClassUtils.class.getClassLoader();
if (cl == null) {
// getClassLoader() returning null indicates the bootstrap ClassLoader
// 加入ClassUtils是被Bootstrap类加载器加载的，则获取系统类加载器
try {
cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
}
catch (Throwable ex) {
// Cannot access system ClassLoader - oh well, maybe the caller can live with null...
}
}
}
return cl;
}
- 优先获取线程中的类加载器
- 线程中类加载器为null的情况下，获取加载ClassUtils类的类加载器，这里Spring注意到了java的boostrap加载器，所以会有为null的情况
- 如果为null，那么使用ClassUtils当前工具类使用的是哪个加载器
- 假如ClassUtils是被Bootstrap类加载器加载的，则获取系统类加载器
public Class<?> resolveBeanClass(@Nullable ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException {
String className = getBeanClassName();
if (className == null) {
return null;
}
Class<?> resolvedClass = ClassUtils.forName(className, classLoader);
this.beanClass = resolvedClass;
return resolvedClass;
}
public String getBeanClassName() {
Object beanClassObject = this.beanClass;
if (beanClassObject instanceof Class) {
return ((Class<?>) beanClassObject).getName();
}
else {
return (String) beanClassObject;
}
}
通过这一步也可以看出bean定义中最初的beanClass属性，都是String类型的beanname
resolveBeforeInstantiation
这一步走的是实例化前的工作，当然如果你想在这一步中直接返回实体类也可，而且最离谱的是Spring并没有校验你返回的类是否是当前beanname的类，可以看下源码：
@Nullable
protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
Object bean = null;
if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) {
// Make sure bean class is actually resolved at this point.
// synthetic表示合成，如果某些Bean式合成的，那么则不会经过BeanPostProcessor的处理
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
Class<?> targetType = determineTargetType(beanName, mbd);
if (targetType != null) {
bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);
if (bean != null) {
bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
}
}
}
mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null);
}
return bean;
}
- hasInstantiationAwareBeanPostProcessors：直接从缓存list中获取有关实例化的BeanPostProcessors，这里是一个优化，要不然每次获取有关实例化的BeanPostProcessors都是遍历整个BeanPostProcessors再加个校验
- determineTargetType：获取类
- applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation：执行InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation的方法，该方法可以返回bean。
- postProcessAfterInstantiation：执行BeanPostProcessor的postProcessAfterInstantiation的方法，正常我们的bean不会走到这里，因为实例化前根本没有创建出来bean，所以也就是bean != null一直为false
当然除非你自己写一个InstantiationAwareBeanPostProcessors，其实真没看见这么玩的，主要是没有啥意义，比如这样：
@Component
public class MyInstantiationAwareBeanPostProcessors implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
if (beanName.equals("userService")) {
System.out.println("MyInstantiationAwareBeanPostProcessors.postProcessBeforeInstantiation");
return new First();
}
return null;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (beanName.equals("userService")) {
System.out.println("MyInstantiationAwareBeanPostProcessors.postProcessAfterInitialization");
return new Second();
}
return bean;
}
}
再坚持一下，让我把实例化过程先讲完！
现在的逻辑已经走完了实例化前的postProcessBeforeInstantiation方法，那么现在我们的bean要进行实例化了，
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// 实例化bean
// Instantiate the bean.
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
// 有可能在本Bean创建之前，就有其他Bean把当前Bean给创建出来了（比如依赖注入过程中）
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
// 创建Bean实例
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
if (beanType != NullBean.class) {
mbd.resolvedTargetType = beanType;
}
// 后置处理合并后的BeanDefinition
// Allow post-processors to modify the merged bean definition.
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Post-processing of merged bean definition failed", ex);
}
mbd.postProcessed = true;
}
}
// 为了解决循环依赖提前缓存单例创建工厂
// 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");
}
// 循环依赖-添加到三级缓存
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
// 属性填充
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
......
return exposedObject;
}
跟这篇无关的内容能删除的都删除了，主要有这几步我们需要注意下：
- createBeanInstance：创建实例，前提是之前没有创建过
- applyMergedBeanDefinitionPostProcessors：找到注入点，比如AutowiredAnnotationBeanPostProcessor（@Autowired、@Value、@Inject）和CommonAnnotationBeanPostProcessor（@Resource），这在实例化前和实例化后方法中间夹了一个处理合并bean定义的逻辑，注意一下
- addSingletonFactory：添加缓存，用来解决循环依赖，以后单独讲解
- populateBean：这一方法主要是属性填充也就是依赖注入的，但是官方把实例化后的PostProcessors方法写到这里了，所以也得贴出来，但是我们只看实例化相关的。
createBeanInstance
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
// Make sure bean class is actually resolved at this point.
Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
}
// BeanDefinition中添加了Supplier，则调用Supplier来得到对象
Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
if (instanceSupplier != null) {
return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
}
// @Bean对应的BeanDefinition
if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
}
......
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
- resolveBeanClass:之前讲解过了，不重复讲了，就是拿到class
- obtainFromSupplier：通过Supplier函数获取bean，前提是你得声明bean定义
- instantiateUsingFactoryMethod：这种是使用@Bean方法实例化对象，
- 后面省略了推断构造方法进行实例化对象，以后单独讲解推断构造方法
obtainFromSupplier
这一步其实我们用到的很少，主要是考虑到Spring自动注入的开销，我们自己可以就行实例化而已，比如我们这样写照样可以获取bean，但是不会由Spring帮我们注入，得靠自己了：
// 创建一个Spring容器
AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(UserService.class);
beanDefinition.setInstanceSupplier(() -> new UserService());
applicationContext.registerBeanDefinition("userService", beanDefinition);
UserService userService = (UserService) applicationContext.getBean(UserService.class);
userService.test();
其实用法和@bean注解相似，除了减少Spring自动注入的开销，实在没想到有啥用
instantiateUsingFactoryMethod
该方法内部逻辑很多，为了更加直观的展现，只贴出关键代码：
@Override
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, @Nullable String beanName, BeanFactory owner,
@Nullable Object factoryBean, final Method factoryMethod, Object... args) {
try {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
ReflectionUtils.makeAccessible(factoryMethod);
return null;
});
}
else {
ReflectionUtils.makeAccessible(factoryMethod);
}
Method priorInvokedFactoryMethod = currentlyInvokedFactoryMethod.get();
try {
currentlyInvokedFactoryMethod.set(factoryMethod);
// factoryBean就是AppConfig的代理对象（如果加了@Configuration）
// factoryMethod就是@Bean修饰的方法
Object result = factoryMethod.invoke(factoryBean, args);
if (result == null) {
result = new NullBean();
}
return result;
}
finally {
if (priorInvokedFactoryMethod != null) {
currentlyInvokedFactoryMethod.set(priorInvokedFactoryMethod);
}
else {
currentlyInvokedFactoryMethod.remove();
}
}
}
......
}
比如我们定义的配置类中有很多@Bean形式的方法，最终Spring会直接invoke调用被@Bean修饰的方法从而实现实例化对象。
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors
这里关于MergedBeanDefinitionPostProcessors的实现类不全讲解了，主要讲解下工作常用的注解AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，他是用来解析@Autowired、@Value、@Inject，看下他的默认源码：
public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() {
this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class);
this.autowiredAnnotationTypes.add(Value.class);
try {
this.autowiredAnnotationTypes.add((Class<? extends Annotation>)
ClassUtils.forName("javax.inject.Inject", AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class.getClassLoader()));
}
}
看下他主要做了那些工作，关键代码附上：
private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz) {
// 如果一个Bean的类型是String...，那么则根本不需要进行依赖注入
if (!AnnotationUtils.isCandidateClass(clazz, this.autowiredAnnotationTypes)) {
return InjectionMetadata.EMPTY;
}
List<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new ArrayList<>();
Class<?> targetClass = clazz;
do {
final List<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new ArrayList<>();
// 遍历targetClass中的所有Field
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
// field上是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中一个
MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(field);
if (ann != null) {
// static filed不是注入点，不会进行自动注入
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
}
return;
}
// 构造注入点
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
}
});
// 遍历targetClass中的所有Method
ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, method -> {
Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod)) {
return;
}
// method上是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中一个
MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) {
// static method不是注入点，不会进行自动注入
if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) {
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method);
}
return;
}
// set方法最好有入参
if (method.getParameterCount() == 0) {
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Autowired annotation should only be used on methods with parameters: " +
method);
}
}
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
}
});
elements.addAll(0, currElements);
targetClass = targetClass.getSuperclass();
}
while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
return InjectionMetadata.forElements(elements, clazz);
}
- 如果一个Bean的类型是String，那么则根本不需要进行依赖注入
- 遍历targetClass中的所有Field，是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中一个，如果是static字段则不注入否则记录构造注入点
- 遍历targetClass中的所有Method，是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中一个，如果是static字段则不注入否则记录构造注入点
populateBean
这个方法主要是属性填充，也就是所说的依赖注入的过程，我们不讲解这一部分，只讲解关于实例化最后的阶段postProcessAfterInstantiation方法，方法进来第一步就是调用postProcessAfterInstantiation方法。但是只看Spring源码的话，其实并没有太多实现，都是默认实现方法：
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (InstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().instantiationAware) {
if (!bp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
return;
}
}
}
总结
在本文中，我们深入探讨了 Spring 框架中 Bean 的实例化过程，关于某些细节以后我会单独拿出一篇文章单独讲解，我们来总结下实例化都做了哪些事情：
- 先从bean定义中加载当前类，因为最初Spring使用ASM技术解析元数据时只获取了当前类的名称
- 寻找所有InstantiationAwareBeanPostProcessors实现类，并调用实例化前的方法postProcessBeforeInstantiation
- 进行实例化，这里会使用构造方法进行实例化
- 调用applyMergedBeanDefinitionPostProcessors找到所有MergedBeanDefinitionPostProcessors的实现类，比如我们的注入点（@Autowired等）
- 寻找所有InstantiationAwareBeanPostProcessors实现类，并调用实例化后的方法postProcessAfterInstantiation
通过本文的学习，读者将能够更深入地了解 Spring 框架中 Bean 的实例化过程，为后续的学习和实践打下坚实的基础。下一篇文章，我们将深入探讨 Bean 的初始化过程。
