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《Spring源码深度解析（第2版）》

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本文章基于 Spring 5.3.15

Bean 的生命周期示意图（存在循环依赖和 AOP）

执行创建 Bean

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException

AbstractAutowireCapableBeanFactory

  1. protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
  2.     // 实例化 Bean
  3.     BeanWrapper instanceWrapper = null;
  4.     // 是否为单例
  5.     if (mbd.isSingleton()) {
  6.         // 有可能在本 Bean 创建之前
  7.         // 就有其他 Bean 把当前 Bean 给创建出来了（比如依赖注入过程中）
  8.         // 所以这里先将其删除
  9.         instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
  10.     }
  11.     if (instanceWrapper == null) {
  12.         // 创建 Bean 实例
  13.         // 根据指定 bean 使用对应的策略创建新的实例
  14.         // 如：工厂方法、构造函数自动注入、简单初始化
  15.         instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
  16.     }
  17.     // 获得 Bean 对象
  18.     Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
  19.     Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
  20.     if (beanType != NullBean.class) {
  21.         mbd.resolvedTargetType = beanType;
  22.     }
  24.     // 后置处理合并的 BeanDefinition
  25.     synchronized (mbd.postProcessingLock) {
  26.         if (!mbd.postProcessed) {
  27.             try {
  28.                 // 应用 MergedBeanDefinitionPostProcessors
  29.                 applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
  30.             } catch (Throwable ex) {
  31.                 throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Post-processing of merged bean definition failed", ex);
  32.             }
  33.             mbd.postProcessed = true;
  34.         }
  35.     }
  37.     // 是否提前暴露
  38.     // 为了解决循环依赖提早缓存单例创建工厂
  39.     // 是否需要提早曝光：单例 & 允许循环依赖 & 当前 bean 正在创建中
  40.     // 用于检测循环依赖
  41.     boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
  42.     if (earlySingletonExposure) {
  43.         if (logger.isTraceEnabled()) {
  44.             logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName + "' to allow for resolving potential circular references");
  45.         }
  46.         // 添加到三级缓存
  47.         // 为避免后期循环依赖，可以在 bean 初始化完成前将创建实例的 ObjectFactory 加入工厂
  48.         addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  49.     }
  51.     Object exposedObject = bean;
  52.     try {
  53.         // 属性填充
  54.         // 对 bean 进行填充，将各个属性值注入，其中，可能存在依赖于其他 bean 的属性，则会递归初始依赖 bean
  55.         populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
  56.         // 初始化
  57.         // 调用初始化方法，比如 init-method
  58.         exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
  59.     } catch (Throwable ex) {
  60.         if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
  61.             throw (BeanCreationException) ex;
  62.         } else {
  63.             throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
  64.         }
  65.     }
  67.     if (earlySingletonExposure) {
  68.         // 获取单例对象
  69.         Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
  70.         // 在检测到有循环依赖的情况下才会不为空
  71.         if (earlySingletonReference != null) {
  72.             // 如果 exposedObject 没有在初始化方法中被改变，也就是没有被增强
  73.             if (exposedObject == bean) {
  74.                 exposedObject = earlySingletonReference;
  75.             } else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
  76.                 String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
  77.                 Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
  78.                 for (String dependentBean : dependentBeans) {
  79.                     // 检测依赖
  80.                     if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
  81.                         actualDependentBeans.add(dependentBean);
  82.                     }
  83.                 }
  84.                 // 因为 bean 创建后其所依赖的 bean 一定是已经创建的
  85.                 // actualDependentBeans 不为空则表示当前bean 创建后其依赖的 bean 却没有全部创建完，也就是说存在循环依赖
  86.                 if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
  87.                     throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
  88.                                                                "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
  89.                                                                StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
  90.                                                                "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
  91.                                                                "wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
  92.                                                                "bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
  93.                                                                "'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
  94.                 }
  95.             }
  96.         }
  97.     }
  99.     try {
  100.         // 根据 scope 注册 bean
  101.         registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
  102.     } catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
  103.         throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
  104.     }
  106.     return exposedObject;
  107. }

实例化

创建 Bean 实例

根据指定 bean 使用对应的策略创建新的实例

如：工厂方法、构造函数自动注入、简单初始化

createBeanInstance(beanName, mbd, args)

AbstractAutowireCapableBeanFactory

  1. protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
  2.    // 解析 class
  3.    Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
  5.    if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
  6.       throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
  7.    }
  9.    Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
  10.    if (instanceSupplier != null) {
  11.       return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
  12.    }
  13.    // 如果工厂方法不为空则使用工厂方法初始化策略
  14.    if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
  15.       return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
  16.    }
  18.    boolean resolved = false;
  19.    boolean autowireNecessary = false;
  20.    if (args == null) {
  21.       synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
  22.          // 一个类有多个构造函数，每个构造函数都有不同的参数， 所以调用前需要先根据参数锁定构造函数或对应的工厂方法
  23.          if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
  24.             resolved = true;
  25.             autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
  26.          }
  27.       }
  28.    }
  29.    // 如果已经解析过则使用解析好的构造函数方法不需要再次锁定
  30.    if (resolved) {
  31.       // 构造函数自动注入
  32.       if (autowireNecessary) {
  33.          return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
  34.       }
  35.       // 使用默认构造函数构造
  36.       else {
  37.          return instantiateBean(beanName, mbd);
  38.       }
  39.    }
  41.    // 需要根据参数解析构造函数
  42.    Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
  43.    if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR || mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
  44.       // 构造函数自动注入
  45.       return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
  46.    }
  48.    ctors = mbd.getPreferredConstructors();
  49.    if (ctors != null) {
  50.       return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
  51.    }
  52.    // 使用默认构造函数构造
  53.    return instantiateBean(beanName, mbd);
  54. }

是否提早暴露

是否提前暴露

为了解决循环依赖提早缓存单例创建工厂

是否需要提早曝光：单例 & 允许循环依赖 & 当前 bean 正在创建中

boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName))

DefaultSingletonBeanRegistry

  1. /**
  2.  * 单例是否正在创建中
  3.  */
  4. private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
  6. public boolean isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName) {
  7.    return this.singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName);
  8. }

添加到三级缓存

添加到三级缓存

为避免后期循环依赖，可以在 bean 初始化完成前将创建实例的 ObjectFactory 加入工厂

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean))

DefaultSingletonBeanRegistry

  1. // 一级缓存：也叫单例池。
  2. // 用于保存 BeanName 和创建 bean 实例之间的关系，bean name -> bean instance
  3. private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
  5. // 二级缓存：存放提前AOP生成的代理对象，保持代理对象的单例。
  6. private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
  8. // 三级缓存：存放用于生成代理对象的Lambda，用于循环依赖中生成代理对象，以打破循环依赖。
  9. // 用于保存 BeanName 和创建 bean 的工厂之间的关系，bean name -> ObjectFactory
  10. private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
  12. // 用来保存当前所有已注册的 bean
  13. private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<>(256);
  15. protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
  16.    Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
  17.    // 为了保持操作的原子性，加锁
  18.    synchronized (this.singletonObjects) {
  19.       // 单例池中是否存在
  20.       if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
  21.          // 对应记录放人三级缓存
  22.          this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
  23.          // 二级缓存移除对应记录
  24.          this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
  25.          // 添加到已注册的 Bean
  26.          this.registeredSingletons.add(beanName);
  27.       }
  28.    }
  29. }

获取单例对象

获取单例对象

getSingleton(beanName, false)

DefaultSingletonBeanRegistry

  1. // 一级缓存：也叫单例池。
  2. // 用于保存 BeanName 和创建 bean 实例之间的关系，bean name -> bean instance
  3. private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
  5. // 二级缓存：存放提前AOP生成的代理对象，保持代理对象的单例。
  6. private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
  8. // 三级缓存：存放用于生成代理对象的Lambda，用于循环依赖中生成代理对象，以打破循环依赖。
  9. // 用于保存 BeanName 和创建 bean 的工厂之间的关系，bean name -> ObjectFactory
  10. private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
  12. protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
  13.    // 检查单例池中是否存在实例
  14.    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  15.    // 想要获取的 Bean 正在创建中，说明出现了循环依赖
  16.    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
  17.       // 从二级缓存中获取该 Bean 的代理对象
  18.       singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  19.       if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
  20.          // 如果二级缓存没有，则锁定单例池并进行处理
  21.          synchronized (this.singletonObjects) {
  22.             // 检查单例池中是否存在实例
  23.             singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  24.             if (singletonObject == null) {
  25.                // 从二级缓存中获取该 Bean 的代理对象
  26.                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  27.                if (singletonObject == null) {
  28.                   // 当某些方法需要提前初始化的时候则会调用 addSingletonFactory 方法将对应的 ObjectFactory 初始化策略存储在三级缓存中
  29.                   ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
  30.                   // 从三级缓存中找到了
  31.                   if (singletonFactory != null) {
  32.                      // 调用预先设定的 getObject 方法
  33.                      // 这里会执行 Lambda 表达式
  34.                      singletonObject = singletonFactory.getObject();
  35.                      // 记录在二级缓存中，删除三级缓存对应记录
  36.                      // 二级缓存和三级缓存互斥
  37.                      this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
  38.                      this.singletonFactories.remove(beanName);
  39.                   }
  40.                }
  41.             }
  42.          }
  43.       }
  44.    }
  45.    return singletonObject;
  46. }

提前 AOP

提前 AOP 就是三级缓存中存放的 Lambda 表达式执行的方法

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean))

AbstractAutowireCapableBeanFactory

  1. protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
  2.    Object exposedObject = bean;
  3.    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
  4.       for (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().smartInstantiationAware) {
  5.           // 提前 AOP
  6.           exposedObject = bp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
  7.       }
  8.    }
  9.    return exposedObject;
  10. }

提前 AOP

getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName)

AbstractAutoProxyCreator

  1. public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
  2.    Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
  3.    // 早期进行 AOP，则将标识传入
  4.    // 供后面再进行 AOP 时进行判断
  5.    this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
  6.    // 必要时填充
  7.    return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
  8. }

正常 AOP

初始化

initializeBean(beanName, exposedObject, mbd)

AbstractAutowireCapableBeanFactory

  1. protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
  2.    if (System.getSecurityManager() != null) {
  3.       AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
  4.          invokeAwareMethods(beanName, bean);
  5.          return null;
  6.       }, getAccessControlContext());
  7.    } else {
  8.       // 对特殊的 bean 处理：Aware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware
  9.       invokeAwareMethods(beanName, bean);
  10.    }
  12.    Object wrappedBean = bean;
  13.    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
  14.       // 初始化前
  15.       wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
  16.    }
  18.    try {
  19.       // 激活用户自定义的 init 方法
  20.       invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
  21.    } catch (Throwable ex) {
  22.       throw new BeanCreationException(
  23.             (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
  24.             beanName, "Invocation of init method failed", ex);
  25.    }
  26.    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
  27.       // 初始化后
  28.       wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
  29.    }
  31.    return wrappedBean;
  32. }

初始化后

applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName)

AbstractAutowireCapableBeanFactory

  1. public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName) throws BeansException {
  3.    Object result = existingBean;
  4.    for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
  5.       // 初始化后的后处理
  6.       Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
  7.       if (current == null) {
  8.          return result;
  9.       }
  10.       result = current;
  11.    }
  12.    return result;
  13. }

初始化后的后处理

postProcessAfterInitialization(result, beanName)

AbstractAutoProxyCreator

  1. public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
  2.    if (bean != null) {
  3.       Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
  4.       // 如果前面没有进行过 AOP，这里进行 AOP
  5.       // 如果前面进行过 AOP，删除对应记录，这里不进行 AOP
  6.       if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
  7.          return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
  8.       }
  9.    }
  10.    return bean;
  11. }

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