Spring（Bean详解）

GoF之工厂模式

GoF是指二十三种设计模式

GoF23种设计模式可分为三大类：

• 创建型（5个）：解决对象创建问题。

• • • 单例模式

    • 工厂方法模式

    • 抽象工厂模式

    • 建造者模式

    • 原型模式

• 结构型（7个）：一些类或对象组合在一起的经典结构。

• • • 代理模式

    • 装饰模式

    • 适配器模式

    • 组合模式

    • 享元模式

    • 外观模式

    • 桥接模式

• 行为型（11个）：解决类或对象之间的交互问题。

• • • 策略模式

    • 模板方法模式

    • 责任链模式

    • 观察者模式

    • 迭代子模式

    • 命令模式

    • 备忘录模式

    • 状态模式

    • 访问者模式

    • 中介者模式

    • 解释器模式

工厂模式是解决对象创建问题的，所以工厂模式属于创建型设计模式。这里为什么学习工厂模式呢？这是因为Spring框架底层使用了大量的工厂模式。

1.1工厂模式的三种形态

工厂模式通常有三种形态：

• 第一种：简单工厂模式（Simple Factory）：不属于23种设计模式之一。简单工厂模式又叫做静态工厂模式。简单工厂模式是工厂模式的一种特殊实现。

• 工厂方法模式（Factory Method）：是二十三种设计模式之一。

• 抽象工厂模式（Abstract Factory）：是二十三种设计模式之一。

1.2 简单工厂模式

简单工厂模式的角色包括三个：

• 抽象产品：角色

• 具体产品：角色

• 工厂类：角色

代码如下：

抽象产品角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 武器（抽象产品角色）
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Weapon
 * @since 1.0
 **/
public abstract class Weapon {
    /**
     * 所有的武器都有攻击行为
     */
    public abstract void attack();
}

具体产品角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 坦克（具体产品角色）
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Tank
 * @since 1.0
 **/
public class Tank extends Weapon{
    @Override
    public void attack() {
        System.out.println("坦克开炮！");
    }
}
​

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 战斗机（具体产品角色）
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Fighter
 * @since 1.0
 **/
public class Fighter extends Weapon{
    @Override
    public void attack() {
        System.out.println("战斗机投下原子弹！");
    }
}
​

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 匕首（具体产品角色）
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Dagger
 * @since 1.0
 **/
public class Dagger extends Weapon{
    @Override
    public void attack() {
        System.out.println("砍他丫的！");
    }
}
​

工厂类角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 工厂类角色
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className WeaponFactory
 * @since 1.0
 **/
public class WeaponFactory {
    /**
     * 根据不同的武器类型生产武器
     * @param weaponType 武器类型
     * @return 武器对象
     */
    public static Weapon get(String weaponType){
        if (weaponType == null || weaponType.trim().length() == 0) {
            return null;
        }
        Weapon weapon = null;
        if ("TANK".equals(weaponType)) {
            weapon = new Tank();
        } else if ("FIGHTER".equals(weaponType)) {
            weapon = new Fighter();
        } else if ("DAGGER".equals(weaponType)) {
            weapon = new Dagger();
        } else {
            throw new RuntimeException("不支持该武器！");
        }
        return weapon;
    }
}
​

测试程序（客户端程序）：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * @author 耀耀1
 * @version 1.0
 * @className Client
 * @since 1.0
 **/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Weapon weapon1 = WeaponFactory.get("TANK");
        weapon1.attack();
​
        Weapon weapon2 = WeaponFactory.get("FIGHTER");
        weapon2.attack();
​
        Weapon weapon3 = WeaponFactory.get("DAGGER");
        weapon3.attack();
    }
}
​

简单工厂模式的优点：

• 客户端程序不需要关心对象的创建细节，需要哪个对象时，只需要向工厂索要即可，初步实现了责任的分离。客户端只负责“消费”，工厂负责“生产”。生产和消费分离。

简单工厂模式的缺点：

• 缺点1：工厂类集中了所有产品的创造逻辑，形成一个无所不知的全能类，有人把它叫做上帝类。显然工厂类非常关键，不能出问题，一旦出问题，整个系统瘫痪。

• 缺点2：不符合OCP开闭原则，在进行系统扩展时，需要修改工厂类。

Spring中的BeanFactory就使用了简单工厂模式。

1.3 工厂方法模式

工厂方法模式既保留了简单工厂模式的优点，同时又解决了简单工厂模式的缺点。

工厂模式的角色包括：

• 抽象工厂角色

• 具体工厂角色

• 抽象产品角色

• 具体产品角色

代码如下：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 武器类（抽象产品角色）
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Weapon
 * @since 1.0
 **/
public abstract class Weapon {
    /**
     * 所有武器都有攻击行为
     */
    public abstract void attack();
}
​

具体产品角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 具体产品角色
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Gun
 * @since 1.0
 **/
public class Gun extends Weapon{
    @Override
    public void attack() {
        System.out.println("开枪射击！");
    }
}
​

抽象工厂角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 武器工厂接口(抽象工厂角色)
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className WeaponFactory
 * @since 1.0
 **/
public interface WeaponFactory {
    Weapon get();
}
​
​

具体工厂角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 具体工厂角色
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className GunFactory
 * @since 1.0
 **/
public class GunFactory implements WeaponFactory{
    @Override
    public Weapon get() {
        return new Gun();
    }
}
​

具体工厂角色：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * 具体工厂角色
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className FighterFactory
 * @since 1.0
 **/
public class FighterFactory implements WeaponFactory{
    @Override
    public Weapon get() {
        return new Fighter();
    }
}
​

客户端程序：

package com.powernode.factory;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Client
 * @since 1.0
 **/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WeaponFactory factory = new GunFactory();
        Weapon weapon = factory.get();
        weapon.attack();
​
        WeaponFactory factory1 = new FighterFactory();
        Weapon weapon1 = factory1.get();
        weapon1.attack();
    }
}
​

如果想扩展一个新的产品，只要新增一个产品类，再新增一个该产品对应的工厂即可，例如新增：匕首

增加：具体产品角色

package com.powernode.factory;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Dagger
 * @since 1.0
 **/
public class Dagger extends Weapon{
    @Override
    public void attack() {
        System.out.println("砍丫的！");
    }
}
​

增加：具体工厂角色

package com.powernode.factory;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className DaggerFactory
 * @since 1.0
 **/
public class DaggerFactory implements WeaponFactory{
    @Override
    public Weapon get() {
        return new Dagger();
    }
}
​

我们可以看到在进行功能扩展的时候，不需要修改之前的源代码，显然工厂方法模式符合OCP原则。

工厂方法模式的优点：

• 一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。

• 扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。

• 屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

工厂方法模式的缺点：

• 每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

2，Bean的实例化方式

Spring为Bean提供了多种实例化方式，通常包括4种方式。（也就是说在Spring中为Bean对象的创建准备了多种方案，目的是：更加灵活）

第一种：通过构造方法实例化

默认情况下，会调用Bean的无参数构造方法

第二种：通过简单工厂模式实例化

第一步：定义一个Bean

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Vip
 * @since 1.0
 **/
public class Vip {
}
​

第二步：编写简单工厂模式当中的工厂类

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className VipFactory
 * @since 1.0
 **/
public class VipFactory {
    public static Vip get(){
        return new Vip();
    }
}
​

第三步：在Spring配置文件中指定创建该Bean方法（使用factory-method属性指定）

<bean id="vipBean" class="com.powernode.spring6.bean.VipFactory" factory-method="get"/>

第四步：编写测试程序

@Test
public void testSimpleFactory(){
    ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
    Vip vip = applicationContext.getBean("vipBean", Vip.class);
    System.out.println(vip);
}

第三种：通过factory-bean实例化

这种方式本质上是：通过工厂方法模式经行实例化。

第一步：定义一个Bean

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Order
 * @since 1.0
 **/
public class Order {
}
​

第二步：定义具体工厂类，工厂类中定义实力方法

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className OrderFactory
 * @since 1.0
 **/
public class OrderFactory {
    public Order get(){
        return new Order();
    }
}
​

第三步：在Spring配置文件中指定factory-bean以及factory-method

<bean id="orderFactory" class="com.powernode.spring6.bean.OrderFactory"/>
<bean id="orderBean" factory-bean="orderFactory" factory-method="get"/>

第四步：编写测试程序

@Test
public void testSelfFactoryBean(){
    ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
    Order orderBean = applicationContext.getBean("orderBean", Order.class);
    System.out.println(orderBean);
}

第四种：通过FactoryBean接口实例化

以上的第三种方式中，factory-bean是我们自定义的，factory-method也是我们自己定义的。

在Spring中，当你编写的类直接实现FactoryBean接口之后，factory-bean不需要指定了，factory-method也不需要指定了。

factory-bean会自动指向实现FactoryBean接口的类，factory-method会自动指向getObject()方法。

第一步：定义一个Bean

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Person
 * @since 1.0
 **/
public class Person {
}
​

第二步：编写一个类实现FactoryBean接口

package com.powernode.spring6.bean;
​
import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className PersonFactoryBean
 * @since 1.0
 **/
public class PersonFactoryBean implements FactoryBean<Person> {
​
    @Override
    public Person getObject() throws Exception {
        return new Person();
    }
​
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return null;
    }
​
    @Override
    public boolean isSingleton() {
        // true表示单例
        // false表示原型
        return true;
    }
}
​

第三步：在Spring配置文件中配置FactoryBean

<bean id="personBean" class="com.powernode.spring6.bean.PersonFactoryBean"/>

测试程序

@Test
public void testFactoryBean(){
    ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
    Person personBean = applicationContext.getBean("personBean", Person.class);
    System.out.println(personBean);
​
    Person personBean2 = applicationContext.getBean("personBean", Person.class);
    System.out.println(personBean2);
}

FactoryBean在Spring中是一个接口。被称为“工厂Bean”。“工厂Bean”是一种特殊的Bean。所有的“工厂Bean”都是用来协助Spring框架来创建其他Bean对象的

6.5 BeanFactory 和 FactoryBean的区别

BeanFactory

Spring IoC容器的顶级对象，BeanFactory被翻译为“Bean工厂”，在Spring的IoC容器中，"Bean工厂"负责创建Bean对象。

FactoryBean

FactoryBean：它是一个Bean，是一个能够辅助Spring实例化其它Bean对象的一个Bean。

在Spring中，Bean可以分为两类：

• 第一类：普通Bean

• 第二类：工厂Bean（记住：工厂Bean也是一种Bean，只不过这种Bean比较特殊，它可以辅助Spring实例化其它Bean对象。）

3，Bean的生命周期

3.1 什么是Bean的生命周期

Spring其实就是一个管理Bean对象的工厂。它负责对象的创建，对象的销毁等。

所谓的生命周期就是：对象从创建开始到最终销毁的整个过程。

什么时候创建Bean对象？

创建Bean对象的前后会调用什么方法？

Bean对象什么时候销毁？

Bean对象的销毁前后调用什么方法？

3.2 为什么要知道Bean的生命周期

其实生命周期的本质是：在哪个时间节点上调用了哪个类的哪个方法。

我们需要充分的了解在这个生命线上，都有哪些特殊的时间节点。

只有我们知道了特殊的时间节点都在哪，到时我们才可以确定代码写到哪。

我们可能需要在某个特殊的时间点上执行一段特定的代码，这段代码就可以放到这个节点上。当生命线走到这里的时候，自然会被调用。

3.3 Bean的生命周期之五步

Bean生命周期的管理，可以参考Spring的：AbstractAutowireCapableBeanFactory类的doCreateBean()方法。

Bean生命周期可以粗略的划分为五大步：

• 第一步：实例化Bean

• 第二步：Bean属性赋值

• 第三步：初始化Bean

• 第四步：使用Bean

• 第五步：销毁Bean

代码测试一下

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className User
 * @since 1.0
 **/
public class User {
    private String name;
​
    public User() {
        System.out.println("1.实例化Bean");
    }
​
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("2.Bean属性赋值");
    }
​
    public void initBean(){
        System.out.println("3.初始化Bean");
    }
​
    public void destroyBean(){
        System.out.println("5.销毁Bean");
    }
​
}
​

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
​
    <!--
    init-method属性指定初始化方法。
    destroy-method属性指定销毁方法。
    -->
    <bean id="userBean" class="com.powernode.spring6.bean.User" init-method="initBean" destroy-method="destroyBean">
        <property name="name" value="zhangsan"/>
    </bean>
​
</beans>

测试程序

package com.powernode.spring6.test;
​
import com.powernode.spring6.bean.User;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className BeanLifecycleTest
 * @since 1.0
 **/
public class BeanLifecycleTest {
    @Test
    public void testLifecycle(){
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring.xml");
        User userBean = applicationContext.getBean("userBean", User.class);
        System.out.println("4.使用Bean");
        // 只有正常关闭spring容器才会执行销毁方法
        ClassPathXmlApplicationContext context = (ClassPathXmlApplicationContext) applicationContext;
        context.close();
    }
}
​

注意事项：

• 第一：只有正常关闭的spring容器，bean的销毁才会被调用。

• 第二：ClassPathXmlApplicationContex类才有ckose（）方法。

• 第三：配置文件中的int-method指定初始化方法。destroy-method指定销毁方法。

3.4 Bean生命周期之七步走

在以上的5步中，第3步是初始化Bean，如果你还想在初始化前和初始化后添加代码，可以加入“Bean后处理器”。

编写一个类实现BeanPostProcessor类，并且重写before和after方法：

package com.powernode.spring6.bean;
​
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className LogBeanPostProcessor
 * @since 1.0
 **/
public class LogBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("Bean后处理器的before方法执行，即将开始初始化");
        return bean;
    }
​
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("Bean后处理器的after方法执行，已完成初始化");
        return bean;
    }
}
​

在spring.xml文件中配置“Bean后处理器”：

<!--配置Bean后处理器。这个后处理器将作用于当前配置文件中所有的bean。-->
<bean class="com.powernode.spring6.bean.LogBeanPostProcessor"/>

一定要注意：在spring.xml文件中配置的Bean后处理器将作用于当前配置文件中所有的Bean。

4，Bean的循环依赖问题

4.1什么是Bena的循环依赖

A对象中有B属性。B对象中有A属性。这就是循环依赖。我依赖你，你也依赖我。

比如：丈夫类Husband，妻子类Wife。Husband中有Wife的引用。Wife中有Husband的引用。

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Husband
 * @since 1.0
 **/
public class Husband {
    private String name;
    private Wife wife;
}
​

package com.powernode.spring6.bean;
​
/**
 * @author 耀耀
 * @version 1.0
 * @className Wife
 * @since 1.0
 **/
public class Wife {
    private String name;
    private Husband husband;
}
​

在singleton + set注入的情况下，循环依赖是没有问题的。Spring可以解决这个问题。

当循环依赖的所有Bean的scope="prototype"的时候，产生的循环依赖，Spring是无法解决的，会出现BeanCurrentlyInCreationException异常。

大家可以测试一下，以上两个Bean，如果其中一个是singleton，另一个是prototype，是没有问题的。

构造方法注入会导致**实例化对象的过程和对象属性赋值的过程没有分离开，必须在一起完成导致的。**

Spring为什么可以解决set + singleton模式下循环依赖？

根本的原因在于：这种方式可以做到将“实例化Bean”和“给Bean属性赋值”这两个动作分开去完成。

实例化Bean的时候：调用无参数构造方法来完成。此时可以先不给属性赋值，可以提前将该Bean对象“曝光”给外界。

给Bean属性赋值的时候：调用setter方法来完成。

两个步骤是完全可以分离开去完成的，并且这两步不要求在同一个时间点上完成。

也就是说，Bean都是单例的，我们可以先把所有的单例Bean实例化出来，放到一个集合当中（我们可以称之为缓存），所有的单例Bean全部实例化完成之后，以后我们再慢慢的调用setter方法给属性赋值。这样就解决了循环依赖的问题。

那么在Spring框架底层源码级别上是如何实现的呢？请看：

在以上类中包含三个重要的属性：

• *Cache of singleton objects: bean name to bean instance.* 单例对象的缓存：key存储bean名称，value存储Bean对象【一级缓存】

• *Cache of early singleton objects: bean name to bean instance.* 早期单例对象的缓存：key存储bean名称，value存储早期的Bean对象【二级缓存】

• *Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory.* 单例工厂缓存：key存储bean名称，value存储该Bean对应的ObjectFactory对象【三级缓存】

这三个缓存其实本质上是三个Map集合。

我们再来看，在该类中有这样一个方法addSingletonFactory()，这个方法的作用是：将创建Bean对象的ObjectFactory对象提前曝光。

从源码中可以看到，spring会先从一级缓存中获取Bean，如果获取不到，则从二级缓存中获取Bean，如果二级缓存还是获取不到，则从三级缓存中获取之前曝光的ObjectFactory对象，通过ObjectFactory对象获取Bean实例，这样就解决了循环依赖的问题。

总结：

Spring只能解决setter方法注入的单例bean之间的循环依赖。ClassA依赖ClassB，ClassB又依赖ClassA，形成依赖闭环。Spring在创建ClassA对象后，不需要等给属性赋值，直接将其曝光到bean缓存当中。在解析ClassA的属性时，又发现依赖于ClassB，再次去获取ClassB，当解析ClassB的属性时，又发现需要ClassA的属性，但此时的ClassA已经被提前曝光加入了正在创建的bean的缓存中，则无需创建新的的ClassA的实例，直接从缓存中获取即可。从而解决循环依赖问题。