Spring的bean加载流程

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿
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IOC容器就像是一个工厂,里面有很多流水线生产出一个个产品(bean)。bean的加载流程大概分为:

  • 容器启动阶段
  • bean加载阶段

容器启动阶段:

1.配置元信息
当你生产物品的时候总得知道产品得规格型号信息,元信息就是这个意思。来源于XML文件,注解等。

2.BeanDefination:
相当于java中得pojo,当元信息被加载到内存以后就是以BeanDefination的形式存在。

3、BeanDefinationReader:如果我们要读取xml配置元信息,那么可以使用XmlBeanDefinationReader。如果我们要读取properties配置文件,那么可以使用PropertiesBeanDefinitionReader加载。而如果我们要读取注解配置元信息,那么可以使用 AnnotatedBeanDefinitionReader加载。我们也可以很方便的自定义BeanDefinationReader来自己控制配置元信息的加载。总的来说,BeanDefinationReader的作用就是加载配置元信息,并将其转化为内存形式的BeanDefination,并存在BeanDefinationRegistry中。通过键值对的方式,键是通过特定的bean定义的id,映射到相应的BeanDefination。

4、BeanDefinationRegistry:

执行到这里,Spring已经将存在于各处的配置元信息加载到内存,并转化为BeanDefination的形式,这样我们需要创建某一个对象实例的时候,找到相应的BeanDefination然后创建对象即可。那么我们需要某一个对象的时候,去哪里找到对应的BeanDefination呢?这种通过Bean定义的id找到对象的BeanDefination的对应关系或者说映射关系又是如何保存的呢?这就引出了BeanDefinationRegistry了。

Spring通过BeanDefinationReader将配置元信息加载到内存生成相应的BeanDefination之后,就将其注册到BeanDefinationRegistry中,BeanDefinationRegistry就是一个存放BeanDefination的大篮子,它也是一种键值对的形式,通过特定的Bean定义的id,映射到相应的BeanDefination。

5、BeanFactoryPostProcessor:

BeanFactoryPostProcessor是容器启动阶段Spring提供的一个扩展点,主要负责对注册到BeanDefinationRegistry中的一个个的BeanDefination进行一定程度上的修改与替换。例如我们的配置元信息中有些可能会修改的配置信息散落到各处,不够灵活,修改相应配置的时候比较麻烦,这时我们可以使用占位符的方式来配置。例如配置Jdbc的DataSource连接的时候可以这样配置:

<bean id="dataSource"  
    class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource"  
    destroy-method="close">  
    <property name="maxIdle" value="${jdbc.maxIdle}"></property>  
    <property name="maxActive" value="${jdbc.maxActive}"></property>  
    <property name="maxWait" value="${jdbc.maxWait}"></property>  
    <property name="minIdle" value="${jdbc.minIdle}"></property>  
  
    <property name="driverClassName"  
        value="${jdbc.driverClassName}">  
    </property>  
    <property name="url" value="${jdbc.url}"></property>  
  
    <property name="username" value="${jdbc.username}"></property>  
    <property name="password" value="${jdbc.password}"></property>  
</bean> 

BeanFactoryPostProcessor就会对注册到BeanDefinationRegistry中的BeanDefination做最后的修改,替换$占位符为配置文件中的真实的数据。
Spring的bean加载流程

二、Bean的获取阶段
在容器的启动阶段就完成了bean的注册,以BeanDefination储存在BeanDefinationRegister中,如果不是选择懒加载(BeanFactory是懒加载)的话,在容器启动完成后执行finishBeanFactoryInitialization()方法,隐式的调用所有对象的getBean()方法实例化所有配置的Bean,完成类的加载。
1.doGetBean():bean的获取
doGetBean的方法就是创建Bean之前,先去缓存中或BeanFactory工厂中查看是否存在bean,如果存在,则返回,不存在则进行相应的创建流程。

  1. 检查是不是别名,需要进行解析转换
  2. 尝试从缓存中加载实例,如果获取直接返回,在缓存中获取的bean是原始bean还需要进行实例化,如合并RootBeandefination、BeanPostProcessor进行实例前置处理,实例化,实例后置处理。
  3. 如果缓存中没有对应的bean,则先进行依赖循环检查,存在则报错,如果缓存中没有数据,就会转到父类加工厂(有点像双亲委任制),如果当前的xml文件不报换beanname所对应的配置,就只能到父类工厂中尝试加载
  4. 存储XML配置文件的GernericBeanDefinition转换成RootBeanDefinition,即为合并父类定义。
  5. 初始化依赖的bean,即进行被依赖bean的实例化初始化流程。
  6. 创建bean,默认是单例
protected <T> T doGetBean(
			final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
			throws BeansException {
 
        /*
        1、转换beanName(别名转换):传入的参数name可能只是别名,也可能是FactoryBean,所以需要进行解析转换:
        (1)消除修饰符,比如工厂引用前缀 String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";
        (2)解决spring中alias标签的别名问题
        */ 
		final String beanName = transformedBeanName(name);
		Object bean;
 
        //2、尝试从缓存中去加载实例,如果获取到了就直接返回
		// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
		Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
		//如果缓存中存在对应的bean
		if (sharedInstance != null && args == null) {
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				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 + "'");
				}
			}
			
			//3、缓存渠道的bean的实例化。从缓存中获取的bean是原始状态的bean,需要在这里对bean进行bean实例化。
			// 此时会进行 合并RootBeanDefinition、BeanPostProcessor进行实例前置处理、实例化、实例后置处理。
			bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
		}
        // 如果缓存中没有对应bean
		else { 
		    //4、循环依赖检查。 (构造器的循环依赖)循环依赖存在,则报错。
			// Fail if we're already creating this bean instance:
			// We're assumably within a circular reference.
			if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
				throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
			}
 
            // 5、如果缓存中没有数据,就会转到父类工厂去加载
            //获取父工厂
			// Check if bean definition exists in this factory.
			BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
			
            //!containsBeanDefinition(beanName)就是检测如果当前加载的xml配置文件中不包含beanName所对应的配置,就只能到parentBeanFacotory去尝试加载bean。
			if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
				// Not found -> check parent.
				String nameToLookup = originalBeanName(name);
				if (args != null) {
					// Delegation to parent with explicit args.
					return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
				}
				else {
					// No args -> delegate to standard getBean method.
					return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
				}
			}
 
			if (!typeCheckOnly) {
				markBeanAsCreated(beanName);
			}
 
            //6、存储XML配置文件的GernericBeanDefinition转换成RootBeanDefinition,即为合并父类定义。
			try {
                // XML配置文件中读取到的bean信息是存储在GernericBeanDefinition中的,但Bean的后续处理是针对于RootBeanDefinition的,所以需要转换后才能进行后续操作。
				final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
				checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
 
				// Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
				//7、初始化依赖的bean
				String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
				//bean中可能依赖了其他bean属性,在初始化bean之前会先初始化这个bean所依赖的bean属性。
				if (dependsOn != null) {
					for (String dependsOnBean : dependsOn) {
						if (isDependent(beanName, dependsOnBean)) {
							throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
									"Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dependsOnBean + "'");
						}
						registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);
						getBean(dependsOnBean);
					}
				}
 
                //8、创建bean
				// Create bean instance.
				if (mbd.isSingleton()) {
					sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
						@Override
						public Object getObject() throws BeansException {
							try {
								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.
								destroySingleton(beanName);
								throw ex;
							}
						}
					});
					bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
				}
 
				else if (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);
				}
 
				else {
					String scopeName = mbd.getScope();
					final 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, new ObjectFactory<Object>() {
							@Override
							public Object getObject() throws BeansException {
								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;
			}
		}
 
		// Check if required type matches the type of the actual bean instance.
		if (requiredType != null && bean != null && !requiredType.isAssignableFrom(bean.getClass())) {
			try {
				return getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
			}
			catch (TypeMismatchException ex) {
				if (logger.isDebugEnabled()) {
					logger.debug("Failed to convert bean '" + name + "' to required type [" +
							ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "]", ex);
				}
				throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
			}
		}
		return (T) bean;
	}
 

2.在缓存中获取单例bean 调用getSingleton(beanname,allowearlyReference)方法
1).从一级缓存中获取,若为空,则检查是否在创建中
2).检查的时候要加锁,防止并发创建
3).从二级bean中获取bean,如果正在加载,则不处理,否则调用addSingletonFactory 方法将对应的objectFactory 初始化策略存储在 singletonFactories,也就是三级缓存中,三级缓存存储的也是早期bean。在解决循环依赖中,三级缓存是可以对早期的类对象进行自定义处理,将处理完的对象,放在二级缓存中,若还有循环依赖的处理,拿的是二级循环中的对象。

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
	// 从缓存池中获取bean:singletonObjects 一级缓
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
	
    // 如果一级缓存中为null,再判断是否正在创建
	if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
		// 加锁,防止并发创建
		synchronized (this.singletonObjects) {
			// 从二级缓存中获取bean,如果此 bean 正在加载则不处理
			singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
				// 当某些方法需要提前初始化,调用 addSingletonFactory 方法将对应的objectFactory 初始化策略存储在 singletonFactories
				ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
				if (singletonFactory != null) {
					singletonObject = singletonFactory.getObject();
					this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
					this.singletonFactories.remove(beanName);
				}
			}
		}
	}
	return singletonObject;
}

Bean实例化阶段执行的顺序
Spring的bean加载流程

版权声明:程序员胖胖胖虎阿 发表于 2022年9月22日 下午5:32。
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