5.0:Spring-bean的加载

内容来自<Spring深度解析>,之后的不一一复述!

在Spring中，最基本的IOC容器接口是BeanFactory - 这个接口为具体的IOC容器的实现作了最基本的功能规定 - 不管怎么着，作为IOC容器，这些接口你必须要满足应用程序的最基本要求：

对bean加载的探索。bean加载的功能实现远比bean的解析要复杂得多， 对于加载bean的功能，在Spring中的调用方式为：

MyBean bean=(MyBean) bf.getBean("myBean")

这句代码实现了什么样的功能呢？我们可以先快速体验一下Spring中代码是如何实现的。

 public Object getBean(String name) throws BeansException {
          return doGetBean(name, null, null, false);
 }

 @SuppressWarnings("unchecked")
     protected <T> T doGetBean(final String name, final Class<T> requiredType,
             final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
         // 提取对应的beanName
         final String beanName = transformedBeanName(name);
         Object bean;

         // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
         /*
          * 检查缓存中或者实例工厂中是否有对应的实例 为什么首先会使用这段代码呢, 因为在创建单例bean的时候会存在依赖注入的情况，而在创建依赖的时候为了避免循环依赖，
          * Spring创建bean的原则是不等bean创建完成就会将创建bean的ObjectFactory提早曝光
          * 也就是将ObjectFactory加入到缓存中，一旦下个bean创建时候需要依赖上个bean则直接使用Object　　　　　　　　Factory
          */
         // 直接尝试从缓存获取或者singletonFactories中的ObjectFactory中获取
         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 + "'");
                 }
             }
             // 返回对应的实例，有时候存在诸如BeanFactory的情况并不是直接返回实例本身而是返回指定方法返回的实例
             bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
         }

         else {
             // Fail if we're already creating this bean instance:
             // We're assumably within a circular reference.
             // 只有在单例情况才会尝试解决循环依赖，原型模式情况下，如果存在
             // A中有B的属性，B中有A的属性，那么当依赖注入的时候，就会产生当A还未创建完的时候因为
             // 对于B的创建再次返回创建A，造成循环依赖，也就是下面的情况
             if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
                 throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
             }

             // Check if bean definition exists in this factory.
             // 如果beanDefinitionMap中也就是在所有已经加载的类中不包括beanName则尝试从parentBeanFactory中检测
             BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
             if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
                 // Not found -> check parent.
                 String nameToLookup = originalBeanName(name);
                 // 递归到BeanFactory中寻找
                 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);
                 }
             }
             // 如果不是仅仅做类型检查则是创建bean，这里要进行记录
             if (!typeCheckOnly) {
                 markBeanAsCreated(beanName);
             }

             try {
                 // 将存储XML配置文件的GernericBeanDefinition转换为RootBeanDefinition，如果指定BeanName是子Bean的话同时会合并父类的相关属性
                 final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
                 checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

                 // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
                 String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
                 // 若存在依赖则需要递归实例化依赖的bean
                 if (dependsOn != null) {
                     for (String dependsOnBean : dependsOn) {
                         if (isDependent(beanName, dependsOnBean)) {
                             throw new BeanCreationException(
                                     "Circular depends-on relationship between '"
                                             + beanName + "' and '" + dependsOnBean + "'");
                         }
                         // 缓存依赖调用
                         registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);
                         getBean(dependsOnBean);
                     }
                 }

                 // 实例化依赖的bean后便可以实例化mbd本身了
                 // Create bean instance.
                 if (mbd.isSingleton()) {// singleton模式的创建
                     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()) { // prototype模式的创建(new)
                     // 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 {// 指定的scope上实例化bean
                     String scopeName = mbd.getScope();
                     final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
                     if (scope == null) {
                         throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope '"
                                 + 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.
         // 检查需要的类型是否符合bean的实际类型
         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;
     }

仅从代码量上就能看出来bean的加载经历了一个相当复杂的过程，其中涉及各种各样的考虑。相信读者细心阅读上面的代码，并参照部分代码注释，是可以粗略地了解整个Spring加载bean的过程。对于加载过程中所涉及的步骤大致如下。

（1）转换对应beanName。

或许很多人不理解转换对应beanName是什么意思，传入的参数name不就是beanName吗？其实不是，这里传入的参数可能是别名，也可能是FactoryBean，所以需要进行一系列的解析，这些解析内容包括如下内容。

去除FactoryBean的修饰符，也就是如果name="&aa"，那么会首先去除&而使name="aa"。

取指定alias所表示的最终beanName，例如别名A指向名称为B的bean则返回B；若别名A指向别名B，别名B又指向名称为C的bean则返回C。

（2）尝试从缓存中加载单例。

单例在Spring的同一个容器内只会被创建一次，后续再获取bean，就直接从单例缓存中获取了。当然这里也只是尝试加载，首先尝试从缓存中加载，如果加载不成功则再次尝试从singletonFactories中加载。因为在创建单例bean的时候会存在依赖注入的情况，而在创建依赖的时候为了避免循环依赖，在Spring中创建bean的原则是不等bean创建完成就会将创建bean的ObjectFactory提早曝光加入到缓存中，一旦下一个bean创建时候需要依赖上一个bean则直接使用ObjectFactory（后面章节会对循环依赖重点讲解）。

（3）bean的实例化。

如果从缓存中得到了bean的原始状态，则需要对bean进行实例化。这里有必要强调一下，缓存中记录的只是最原始的bean状态，并不一定是我们最终想要的bean。举个例子，假如我们需要对工厂bean进行处理，那么这里得到的其实是工厂bean的初始状态，但是我们真正需要的是工厂bean中定义的factory-method方法中返回的bean，而getObjectForBeanInstance就是完成这个工作的，后续会详细讲解。

（4）原型模式的依赖检查。

只有在单例情况下才会尝试解决循环依赖，如果存在A中有B的属性，B中有A的属性，那么当依赖注入的时候，就会产生当A还未创建完的时候因为对于B的创建再次返回创建A，造成循环依赖，也就是情况：isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)判断true。

（5）检测parentBeanFactory。

从代码上看，如果缓存没有数据的话直接转到父类工厂上去加载了，这是为什么呢？

可能读者忽略了一个很重要的判断条件：parentBeanFactory != null && !containsBean Definition (beanName)，parentBeanFactory != null。parentBeanFactory如果为空，则其他一切都是浮云，这个没什么说的，但是!containsBeanDefinition(beanName)就比较重要了，它是在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parentBeanFactory去尝试下了，然后再去递归的调用getBean方法。

（6）将存储XML配置文件的GernericBeanDefinition转换为RootBeanDefinition。

因为从XML配置文件中读取到的Bean信息是存储在GernericBeanDefinition中的，但是所有的Bean后续处理都是针对于RootBeanDefinition的，所以这里需要进行一个转换，转换的同时如果父类bean不为空的话，则会一并合并父类的属性。

（7）寻找依赖。

因为bean的初始化过程中很可能会用到某些属性，而某些属性很可能是动态配置的，并且配置成依赖于其他的bean，那么这个时候就有必要先加载依赖的bean，所以，在Spring的加载顺寻中，在初始化某一个bean的时候首先会初始化这个bean所对应的依赖。

（8）针对不同的scope进行bean的创建。

我们都知道，在Spring中存在着不同的scope，其中默认的是singleton，但是还有些其他的配置诸如prototype、request之类的。在这个步骤中，Spring会根据不同的配置进行不同的初始化策略。

（9）类型转换。

程序到这里返回bean后已经基本结束了，通常对该方法的调用参数requiredType是为空的，但是可能会存在这样的情况，返回的bean其实是个String，但是requiredType却传入Integer类型，那么这时候本步骤就会起作用了，它的功能是将返回的bean转换为requiredType所指定的类型。当然，String转换为Integer是最简单的一种转换，在Spring中提供了各种各样的转换器，用户也可以自己扩展转换器来满足需求。

经过上面的步骤后bean的加载就结束了，这个时候就可以返回我们所需要的bean了，图5-1直观地反映了整个过程。其中最重要的就是步骤（8），针对不同的scope进行bean的创建，你会看到各种常用的Spring特性在这里的实现。

在细化分析各个步骤提供的功能前，我们有必要先了解下FactoryBean的用法。

图5-1  bean的获取过程