揭秘SpringIOC初始化过程

作者：小毛毛

cnblogs.com/zgwjava/p/10839732.html

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相信大家都知道Spring，我们经常来用他一些特性，比如说他的AOP，IOC，那今天就带大家解析下SpringIOC的加载过程。

我们来看一个例子

    AnnotationConfigApplicationContext context=new AnnotationConfigApplicationContext(JobService.class);for (String beanname:context.getBeanDefinitionNames()){System.out.println("--------"+beanname);}System.out.println("context.getBean(JobService.class) = " + context.getBean(JobService.class));

这点代码很简单 初始化bean，然后再来拿bean，我们点进AnnotationConfigApplicationContext来看

进⼊之后 会调用 this()默认无参构造方法

调⽤这个⽆参构造⽅法的同时 他会调用⽗类的构造方法，在调用父类构造⽅方法时 他new了一个对象

也就是 DefaultListableBeanFactory，当然 这个就是所谓我们平常所说的 bean工厂，其父类就是 BeanFactory，BeanFactory有很多子类，DefaultListableBeanFactory就是其中一个⼦类。

那么 bean的⽣命周期是围绕那个⽅法呢，就是refresh()⽅法。也就是bean的整个生命周期是围绕refresh() 来进行的

在refresh()我们可以看到

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {synchronized (this.startupShutdownMonitor) {// 准备好刷新上下文.prepareRefresh();// 返回一个Factory 为什么需要返回一个工厂  因为要对工厂进行初始化ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();// 准备bean工厂，以便在此上下文中使用。prepareBeanFactory(beanFactory);try {// 允许在上下文子类中对bean工厂进行后处理。 在spring5  并未对此接口进行实现postProcessBeanFactory(beanFactory);// 在spring的环境中去执行已经被注册的 Factory processors//设置执行自定义的postProcessBeanFactory和spring内部自己定义的invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);// 注册postProcessorregisterBeanPostProcessors(beanFactory);// 初始化此上下文的消息源。initMessageSource();// 初始化此上下文的事件多播程序。initApplicationEventMulticaster();// 在特定上下文子类中初始化其他特殊bean。onRefresh();//检查侦听器bean并注册它们。registerListeners();// 实例化所有剩余的(非懒加载)单例。//new 单例对象finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// 最后一步:发布相应的事件finishRefresh();}catch (BeansException ex) {if (logger.isWarnEnabled()) {logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +"cancelling refresh attempt: " + ex);}// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.destroyBeans();// Reset 'active' flag.cancelRefresh(ex);// Propagate exception to caller.throw ex;}finally {// Reset common introspection caches in Spring's core, since we// might not ever need metadata for singleton beans anymore...resetCommonCaches();}}
}

那么这里面最重要就是finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);这个方法就是描述 spring的一个bean如何初始化

protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {// Initialize conversion service for this context.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.beanFactory.setTempClassLoader(null);// Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.beanFactory.freezeConfiguration();// 实例化所有单例对象beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

可以看到前面是一些判断 最重要的就是最后一个方法 beanFactory.preInstantiateSingletons();我们看下preInstantiateSingletons()方法，它是ConfigurableListableBeanFactory这个接口的一个方法 我们直接来看这个接口的实现 是由DefaultListableBeanFactory这个类 来实现

@Override
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("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.//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) {RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {if (isFactoryBean(beanName)) {Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);if (bean instanceof FactoryBean) {final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;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) {getBean(beanName);}}}else {getBean(beanName);}}}

我们可以看到用

List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

来保存bean的名字，那this.beanDefinitionNames是一个什么东西

/** List of bean definition names, in registration order */
private volatile List<String> beanDefinitionNames = new ArrayList<>(256);

可以看到是beanDefinition的一个名字，那beanDefinition是个什么呢？它是spring当中非常重要的一个概念，在这里简单的提一嘴 我们传统用纯java的方式怎么new对象 是 Student stu=new Student();的方式来实例化对象，但是要交给spring的话，

先通过springScan的方式扫描到类，当他扫描到的时候 他会去new一个beanDefinition对象 他有很多子类 比如说 GenericBeanDefinition generic=new GenericBeanDefinition();然后他会把扫描到的类的各种信息给拿出来，比如说Student的名字是什么：

等等很多很多，然后把这个对象放到哪里呢？ 在DefaultListableBeanFactory中有一个Map，叫做

private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

就放到这个Map当中 也就是

beanDefinitionMap.put("studentService",generic)这样放进去之后，spring会看你有没有调用拓展接口，拓展接口我们到后面再说 如果没有拓展接口，就会继续调用我们刚刚接着继续的 preInstantiateSingletons()方法，这个方法来完成bean的实例化 总的一句话 BeanDefinition就是用来描述bean的，当然BeanDefinition的知识不仅仅是这些，今天只是简单提一嘴

那么我们现在继续 beanDefinitionNames也就是刚刚那个Map中Key的集合，然后开始循环

//触发所有非延迟加载单例beans的初始化，只要步骤调用getBean
//根据List名字从Map当中把BeanDefinition依次拿出来开始new对象
for (String beanName : beanNames) {//合并父BeanDefinition//通过Map的名字拿BeanDefinitionRootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);//判断当前类是否抽象 是否为单例  是否为懒加载  如果条件都成立 则继续if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {//判断该类是否为FactoryBean FactoryBean这里不进行讲解 不懂得朋友可以去了解下//如果不是FactoryBeanif (isFactoryBean(beanName)) {Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);if (bean instanceof FactoryBean) {final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;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) {getBean(beanName);}}}else {//则直接调用getBeangetBean(beanName);}}
}

protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {/***通过name获取beanName。这里不使用name直接做beanName* name可能会以&字符开头，表用调用者想获取FactoryBean本身，而非FactoryBean*实现类所创建的bean。在BeanFactory中，FactoryBean的实现类和其他的bean存储方式是一致的即* <beanName, bean> ,beanName中没有&字符的。所以我们需要将name的首字母&移除，这样才能取到*FactoryBean实例*/final String beanName = transformedBeanName(name);Object bean;// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.Object sharedInstance = getSingleton(beanName);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 + "'");}}bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);}else {// Fail if we're already creating this bean instance:// We're assumably within a circular reference.if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);}// 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 (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);}else 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);}try {final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);// 一个注解叫@DependsOn：A类创建 必须B类创建出来再创建A类String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();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 + "'");}registerDependentBean(dep, beanName);try {getBean(dep);}catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,"'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);}}}// Create bean instance.if (mbd.isSingleton()) {//真正开始创建对象sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {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, () -> {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 && !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.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;
}

Object sharedInstance = getSingleton(beanName);重点为这行代码，我们点进去getSingleton(beanName)这个方法来看

正在要new一个对象的时候 他会调用getSingleton方法，那么在这个方法中

Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);

这行代码是本质，那他是什么东西 我们点进来看

/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
//用于存放完全初始化好的bean从该缓存中取出bean可以直接使用
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

很明显 他就是个Map ConcurrentHashMap线程安全的Map，什么意思 这个Map也就是我们常常说说的Spring的容器 如果从微观角度来讲 没错spring容器就是这个Map，如果从宏观上讲，他就不能称之为map 我希望大家能理解什么意思，因为spring环境包含很多组件，各种组件包含在一起以及singletonObjects以及一些后置处理器配合完成一些工作我们称之为Spring容器。

singletonObjects 是什么？没错他就是单例池 他什么要在单例池拿？为什么要调用他？

因为他要解决Spring当中的循环依赖问题，相信大家既然有看源码的能力，相信大家也明白什么是循环依赖这里不再细说

在这个类里也有介绍

/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
//存放原始的bean对象用于解决循环依赖，注意：存到里面的对象还没被填充到属性
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

什么意思 一个bean放到singletonObjects之后，把一个对象new出来之后，如果这个对象要循环引用那spring就会先把他放到earlySingletonObjects这个当中.get是因为怕对象已经放到early当中所以先去get一遍，这里也只是简单题一嘴

那我们继续看

if (sharedInstance != null && args == null) {//如果条件成立的话bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);//直接返回调//如果条件不成立直接elseif (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) //判断这个类是否正在创建，什么意思 因为spring正在创建一类的时候他会进行标识这个类我正在创建中，然后获取bean工厂BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();//这里不重要

我们继续来看

sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { try { return createBean(beanName, mbd, args); } 到这一步的时候，才开始真正创建对象，这里又一个getSingleton这个方法跟上面那个不是同一个方法，这个地方用到lambdas表达式，我们点进去看这个getSingleton

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");synchronized (this.singletonObjects) {Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null) {if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) {throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName,"Singleton bean creation not allowed while singletons of this factory are in destruction " +"(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)");}if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Creating shared instance of singleton bean '" + beanName + "'");}beforeSingletonCreation(beanName);boolean newSingleton = false;boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);if (recordSuppressedExceptions) {this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();}try {singletonObject = singletonFactory.getObject();newSingleton = true;}catch (IllegalStateException ex) {// Has the singleton object implicitly appeared in the meantime ->// if yes, proceed with it since the exception indicates that state.singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null) {throw ex;}}catch (BeanCreationException ex) {if (recordSuppressedExceptions) {for (Exception suppressedException : this.suppressedExceptions) {ex.addRelatedCause(suppressedException);}}throw ex;}finally {if (recordSuppressedExceptions) {this.suppressedExceptions = null;}afterSingletonCreation(beanName);}if (newSingleton) {addSingleton(beanName, singletonObject);}}return singletonObject;}
}

Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);

这里关键：

第一个getSingleton：单例池拿，拿不到到缓存池拿，拿不到返回null 第二个：也是先从单例池拿 如果为null， if (this.singletonsCurrentlyInDestruction)判断对象有没有开始创建，

然后 beforeSingletonCreation(beanName);我们点进去来看

protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);}}

singletonsCurrentlyInCreation是什么意思

/** Names of beans that are currently in creation */
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));

也是一个Lsit，什么意思 把它放到这个List当中表示正在创建

紧接着调用createBean(beanName, mbd, args);开始创建对象

我们来看createBean

@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)throws BeanCreationException {if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");}RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;// Make sure bean class is actually resolved at this point, and// clone the bean definition in case of a dynamically resolved Class// which cannot be stored in the shared merged bean definition.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();}catch (BeanDefinitionValidationException ex) {throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(),beanName, "Validation of method overrides failed", ex);}try {// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);if (bean != null) {return bean;}}catch (Throwable ex) {throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName,"BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);}try {Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");}return beanInstance;}catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {// A previously detected exception with proper bean creation context already,// or illegal singleton state to be communicated up to DefaultSingletonBeanRegistry.throw ex;}catch (Throwable ex) {throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName, "Unexpected exception during bean creation", ex);}
}

到这里 不要以为完了，其实还没完最重要的部分

Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);

这个是第一次调用spring的后置处理器，spring的生命周期一共围绕了9个后置处理器，这个是第一个

我们先不管这些后置处理器是干嘛的 先把他找出来我们点进resolveBeforeInstantiation

@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.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;
}

bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);点进来看

@Nullable
protected Object applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) {for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;Object result = ibp.postProcessBeforeInstantiation(beanClass, beanName);if (result != null) {return result;}}}return null;
}

他会先拿出来所有后置处理器 然后判断是不是属于他

我们返回刚刚

Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);

在doCreateBean里面调用第二个后置处理器，我这里都不再一一寻找了，直接列出来吧

第一次：InstantiationAwareBeanPostProcessor --postProcessBeforeInstantiation
第二次：SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor—determineCandidateConstructors—由后置处理器决定返回那些构造方法
第三次：MergedBeanDefinitionPostProcessor——postProcessMergedBeanDefinition------缓存的
第四次：SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor—getEarlyBeanReference----把对象放到Early当中--处理循环引用
第五次：InstantiationAwareBeanPostProcessor—postProcessAfterInstantiation---判断要不要填充属性
第六次：InstantiationAwareBeanPostProcessor—postProcessPropertyValues—处理属性的值
第七次：BeanPostProcessor—postProcessBeforeInitialization —处理AOP
第八次：BeanPostProcessor----postProcessAfterInitialization
第九次为销毁

那么到这里一个完整的springBean的初始化。