彻底搞懂依赖注入(一)Bean实例创建过程-阿里云开发者社区

上一章介绍了Bean的加载过程(IOC初始化过程)，加载完成后，紧接着就要用到它的依赖注入(IOC 依赖注入)。

那什么是依赖注入呢?

所谓依赖注入，就是由IOC容器在运行期间，动态地将某种依赖关系注入到对象之中。

再完成IOC容器初始化之后，也就是所谓的Bean加载完成后，我们需要对这些Bean进行调用和获取，这个过程就叫依赖注入。

那什么时候会触发依赖注入呢?

通过getBean()方法获取Bean对象。

给Bean配置了懒加载，ApplicationContext启动完成后调用getBean()来实例化对象。

现在计算机性能已经足够，不是特殊要求下尽量别做懒加载，这样的话可以减少web运行时的调用时间开销。

好了，介绍完这些就开始我们的DI之旅。

1. BeanFactory

通过Spring获取Bean的最根本的接口。

// 如果myJndiObject时FactoryBean，则 &myJndiObject 将返回工厂而不是返回实例。
String FACTORY_BEAN_PREFIX ="&";
// 获取bean实例
Object getBean(String name)throwsBeansException;
// 判断一个bean是否时单例
boolean isSingleton(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
// 判断一个bean是否是原型
boolean isPrototype(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
// 检查bean的name和type是否匹配
boolean isTypeMatch(String name,Class targetType)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
// 获取bean类型
Class<?> getType(String name)throwsNoSuchBeanDefinitionException;
// 获取bean别名
String[] getAliases(String name);

getBean()方法有很多重载方法，上面只总结了一个。这个方法是DI的入口方法，接下来会从这个方法开始往下研究。

2. AbstractBeanFactory

从名字也能看出，这是BeanFactory的抽象实现类。

publicObject getBean(String name)throwsBeansException{
return doGetBean(name,null,null,false);
}

doGetBean()方法也是该类中的方法。

// 依赖注入从这里开始发生
private<T> T doGetBean(
finalString name,finalClass<T> requiredType,finalObject[] args,boolean typeCheckOnly)
throwsBeansException{
// 根据指定名字获取被管理Bean的名称
// 如果是别名，则转换为真正的bean名
finalString beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
// 先从缓存中取单例 bean
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if(sharedInstance !=null&& args ==null){
if(logger.isDebugEnabled()){
// 如果有，则直接返回该bean
if(isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)){
logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '"+ beanName +
"' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
}
else{
logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '"+ beanName +"'");
}
}
//获取 bean 的实例对象
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName,null);
}
else{
// Fail if we're already creating this bean instance:
// We're assumably within a circular reference.
// 如果不是单例对象，而且缓存中有原型模式bean，就抛异常
if(isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)){
thrownewBeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
// 检查 BeanDefinition 是否再当前的factory中，如果不在则委托父类容器取查找
// Check if bean definition exists in this factory.
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if(parentBeanFactory !=null&&!containsBeanDefinition(beanName)){
// Not found -> check parent.
String nameToLookup = originalBeanName(name);
if(args !=null){
// Delegation to parent with explicit args.
// 委托父类容器取找(名字+参数)
return(T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
}
else{
// 委托父类容器取找(名称+类型)
// No args -> delegate to standard getBean method.
return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
}
}
if(!typeCheckOnly){
// 标记 bean 被创建
markBeanAsCreated(beanName);
}
// 根据bean名称获取父类的 beanDefinition，合并继承公共属性
finalRootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
// Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
// 获取当前bean 所有依赖Bean 的集合
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
if(dependsOn !=null){
for(String dependsOnBean : dependsOn){
// 递归调用，获取当前Bean的依赖Bean
getBean(dependsOnBean);
// 把依赖Bean注册给当前的Bean
registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);
}
}
// Create bean instance.
// 创建bean 实例
if(mbd.isSingleton()){
// 创建 bean 实例对象，并且注册给所依赖的对象
sharedInstance = getSingleton(beanName,newObjectFactory(){
publicObject getObject()throwsBeansException{
try{
// 创建一个指定bean 实例对象
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.
// 清除该单例
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
elseif(mbd.isPrototype()){
// It's a prototype -> create a new instance.
Object prototypeInstance =null;
try{
beforePrototypeCreation(beanName);
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally{
afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
// 如果创建的bean 不是单例也不是原型，则根据声明周期选择实例化bean的方法
// 如 request session 等不同范围的实例
else{
String scopeName = mbd.getScope();
finalScope scope =this.scopes.get(scopeName);
// 如果 scope 是空，则抛异常
if(scope ==null){
thrownewIllegalStateException("No Scope registered for scope '"+ scopeName +"'");
}
// 否则
try{
// 获取一个指定了scope的bean实例
Object scopedInstance = scope.get(beanName,newObjectFactory(){
publicObject getObject()throwsBeansException{
beforePrototypeCreation(beanName);
try{
return createBean(beanName, mbd, args);
}
finally{
afterPrototypeCreation(beanName);
}
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
}
catch(IllegalStateException ex){
thrownewBeanCreationException(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);
}
}
}
// Check if required type matches the type of the actual bean instance.
// 检查是否需要类型检测
if(requiredType !=null&& bean !=null&&!requiredType.isAssignableFrom(bean.getClass())){
thrownewBeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
}
return(T) bean;
}

总结以下它都做了什么事情:

1、根据传来的 bean的 name(有可能是别名)来获取真正的 bean名称: beanName。

2、根据 beanName获取单例实例，如果有直接获取到 bean实例并返回，DI完成。

3、如果根据 beanName没有获得到单例实例：

3.1 判断是不是原型实例，如果是，则抛出创建失败异常，如果不是，下一步。

3.2 检查 BeanDefinition 是否在当前的容器中，如果不在那可能在父类容器中，所以委托父类容器查找，如果还没有，则再上一级容器...递归查找。

3.3 检查这个实例是否是为了类型检查而获取，而不是用来使用，如果是，标记这个bean已经被创建，如果不是，下一步。

3.4 根据 beanName获取 父类的BeanDefinition，并检查该对象类类型，比如不能是抽象类等。

3.5 根据 beanName获取所有该 bean依赖的 Bean集合，如果该集合有值，则遍历DI(递归调用 getBean())该 bean集合里的bean，并把bean注册给当前的bean(维护了一个 map来存放关系)。

3.6 如果3.4中获取的 BeanDefinition是单例，则根据该单例对象和 beanName和 args创建一个实例对象；否则，判断 BeanDefinition是否是原型，如果是则根据 beanName,该对象, args创建一个实例；否则拿到3.4获取的 BeanDefinition对象的生命周期 Scope,然后根据 scope来创建实例对象，参数 (beanName,bd,args)。

3.7检查是否需要类型检测
3.8返回`3.1-3.7 `生成的实例。

然后我们再看看 createBean()方法的实现。

protectedabstractObject createBean(String beanName,RootBeanDefinition mbd,Object[] args)
throwsBeanCreationException;

3. AbstractAutowireCapableBeanFactory.java

// 创建bean 实例
@Override
protectedObject createBean(finalString beanName,finalRootBeanDefinition mbd,finalObject[] args)
throwsBeanCreationException{
if(logger.isDebugEnabled()){
logger.debug("Creating instance of bean '"+ beanName +"'");
}
// Make sure bean class is actually resolved at this point.
// 解析和确定 bean 可以实例化
resolveBeanClass(mbd, beanName);
// Prepare method overrides.
// 准备方法覆盖
try{
mbd.prepareMethodOverrides();
}
catch(BeanDefinitionValidationException ex){
thrownewBeanDefinitionStoreException(mbd.getResourceDescription(),
beanName,"Validation of method overrides failed", ex);
}
try{
// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
// 给 Bean处理器一个机会，返回一个目标bean实例
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbd);
if(bean !=null){
return bean;
}
}
catch(Throwable ex){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
}
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbd, args);
if(logger.isDebugEnabled()){
logger.debug("Finished creating instance of bean '"+ beanName +"'");
}
return beanInstance;
}

总结以下它都做了什么:

确定 beanName和 RootBeanDefinition可以被实例化。

执行方法覆盖

看 BeanPostProcessors能否再解析之前获取到bean，如果能则直接返回，否则下一步。

调用 doCreateBean()方法，获取 bean实例.

doCreateBean()方法也是该类中的。

// 真正创建bean实例
protectedObject doCreateBean(finalString beanName,finalRootBeanDefinition mbd,finalObject[] args){
// Instantiat|e the bean.
// 封装bean
BeanWrapper instanceWrapper =null;
if(mbd.isSingleton()){
// 如果是单例模式的bean，从容器中获取同名bean
instanceWrapper =this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
// 如果没有同名bean，则创建bean实例
if(instanceWrapper ==null){
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
// 如果有同名bean，则获取到封装实例
finalObject bean =(instanceWrapper !=null? instanceWrapper.getWrappedInstance():null);
// 获取实例化对象类型
Class beanType =(instanceWrapper !=null? instanceWrapper.getWrappedClass():null);
// Allow post-processors to modify the merged bean definition.
// 调用后置处理器
synchronized(mbd.postProcessingLock){
if(!mbd.postProcessed){
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
mbd.postProcessed =true;
}
}
// 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.isDebugEnabled()){
logger.debug("Eagerly caching bean '"+ beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
addSingletonFactory(beanName,newObjectFactory(){
publicObject getObject()throwsBeansException{
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
}
});
}
// Initialize the bean instance.
// bean对象初始化，依赖注入开始，exposedObject就是完成后的bean
Object exposedObject = bean;
try{
// 将bean 实例封装，并且 bean 定义中配置的属性值赋值给实例对象
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 初始化 bean对象
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch(Throwable ex){
if(ex instanceofBeanCreationException&& beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())){
throw(BeanCreationException) ex;
}
else{
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,"Initialization of bean failed", ex);
}
}
// 如果指定名称bean已经注册单例模式
if(earlySingletonExposure){
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName,false);
if(earlySingletonReference !=null){
if(exposedObject == bean){
// 如果两个对象相等， bean初始化完成
exposedObject = earlySingletonReference;
}
// 如果不相等，则找出当前bean的依赖bean
elseif(!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)){
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans =newLinkedHashSet<String>(dependentBeans.length);
for(String dependentBean : dependentBeans){
// 检查依赖bean （是否继承接口，是否是父子关系。。）
if(!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)){
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if(!actualDependentBeans.isEmpty()){
thrownewBeanCurrentlyInCreationException(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 "+
"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
// Register bean as disposable.
// 注册完成依赖注入的bean
try{
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
catch(BeanDefinitionValidationException ex){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,"Invalid destruction signature", ex);
}
return exposedObject;
}

同样，总结以下它干的事情：

根据 beanName获取 beanWrapper对象。如果 beanWrapper对象是空，则调用 createBeanInstance()方法创建 bean实例。否则，下一步

通过 beanWrapper对象获取bean实例和 class类型。

允许 postProcessors 调整组合 BeanDefinition。

如果 RootBeanDefinition是单例并且允许循环引用并且 beanName正在进行单例创建，将 beanName添加到单例工厂。

调用 populateBean()方法给bean的属性值赋值，然后初始化bean对象并返回创建的bean实例，如果抛异常，则下一步。

如果该 beanName对象已经注册单例模式，则从单例中获取，并判断获取到的bean实例( B)与 BeanWrapper中的bean实例( A)是同一个实例，如果是，则返回 A或者 B，如果不是，则递归找出它的依赖 bean。

返回 1-6产生的 bean实例。

我们首次获取bean实例的时候，bean工厂是肯定没有的，所以我们首次获取到的BeanWrapper应该是空对象，但是它调用了 createBeanInstance()方法后，可以看到spring是很确定它能拿到对象，那么我们看看这个方法的实现。它仍然是这个类中的方法。

protectedBeanWrapper createBeanInstance(String beanName,RootBeanDefinition mbd,Object[] args){
// Make sure bean class is actually resolved at this point.
// 确保bean可实例化(不能是抽象类等)
Class beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
// 如果这个bean 不是public 修饰符或者不被允许公共访问，抛出异常
if(beanClass !=null&&!Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers())&&!mbd.isNonPublicAccessAllowed()){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Bean class isn't public, and non-public access not allowed: "+ beanClass.getName());
}
if(mbd.getFactoryMethodName()!=null) {
// 通过工厂方法实例化
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
}
// Shortcut when re-creating the same bean...
// 是否有构造器
if(mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod !=null&& args ==null){
if(mbd.constructorArgumentsResolved){
return autowireConstructor(beanName, mbd,null,null);
}
else{
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
}
// Need to determine the constructor...
// 需要确认构造器
Constructor[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
if(ctors !=null||
mbd.getResolvedAutowireMode()==RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
mbd.hasConstructorArgumentValues()||!ObjectUtils.isEmpty(args)) {
// 自动装配，调用匹配的构造方法进行实例化
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
}
// No special handling: simply use no-arg constructor.
// 使用默认无参构造
return instantiateBean(beanName, mbd);
}

这个类用来创建 Bean实例，然后返回 BeanWrapper对象。注释写的很详细了。其中有个 instantiateBean()方法，当没有参数和构造方法的时候，就会调用该方法来实例化bean。

// 使用默认无参构造方法实例化bean
protectedBeanWrapper instantiateBean(finalString beanName,finalRootBeanDefinition mbd){
try{
Object beanInstance;
finalBeanFactory parent =this;
// 获取JDK安全管理
if(System.getSecurityManager()!=null){
// 根据实例化策略实例化对象
beanInstance =AccessController.doPrivileged(newPrivilegedAction<Object>(){
publicObject run(){
return getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
}
}, getAccessControlContext());
}
else{
beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
}
// 对实例化对象进行封装
BeanWrapper bw =newBeanWrapperImpl(beanInstance);
initBeanWrapper(bw);
return bw;
}
catch(Throwable ex){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,"Instantiation of bean failed", ex);
}
}

这个方法是使用默认无参构造方法实例化bean的，它的核心代码是 getInstantiationStrategy().instantiate(mbd,beanName,parent);,因为它，我们可以得到一个bean实例对象，然后封装成 BeanWrapper并返回。

4. SimpleInstantiationStrategy.java

用于BeanFactory的简单对象实例化策略。不支持方法注入，尽管它提供了子类的hook来覆盖以添加方法注入支持，例如通过重写方法。

// 使用初始化策略实例化bean
publicObject instantiate(
RootBeanDefinition beanDefinition,String beanName,BeanFactory owner){
// Don't override the class with CGLIB if no overrides.
// 如果beanDefinition 中没有方法覆盖，就用jdk，否则用cglib
if(beanDefinition.getMethodOverrides().isEmpty()){
// 获取对象的构造方法和工厂方法
Constructor constructorToUse =(Constructor) beanDefinition.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
if(constructorToUse ==null){
// 如果没有构造方法和工厂方法，使用JDK反射，判断实例化的bean是不是接口
finalClass clazz = beanDefinition.getBeanClass();
if(clazz.isInterface()){
thrownewBeanInstantiationException(clazz,"Specified class is an interface");
}
try{
if(System.getSecurityManager()!=null){
// 使用反射获取bean构造方法
constructorToUse =AccessController.doPrivileged(newPrivilegedExceptionAction<Constructor>(){
publicConstructor run()throwsException{
return clazz.getDeclaredConstructor((Class[])null);
}
});
}else{
constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor((Class[])null);
}
beanDefinition.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
}
catch(Exception ex){
thrownewBeanInstantiationException(clazz,"No default constructor found", ex);
}
}
// 使用beanUtils实例化构造方法.newInstance(arg) 来实例化
returnBeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
}
else{
//如果有覆盖或者重写，则用CGLIB来实例化对象
// Must generate CGLIB subclass.
return instantiateWithMethodInjection(beanDefinition, beanName, owner);
}
}