【探索Spring底层】3.Bean生命周期与Bean后处理器

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-04-08 11:49 77阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  【探索Spring底层】Bean生命周期与Bean后处理器
 *  1. Bean生命周期
 *   *  1.1 Bean后处理器之Bean生命周期扩展
 *  2. 常见的Bean后处理器
 *   *  2.1 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
     *  2.2 CommonAnnotationBeanPostProcessor
     *  2.3 ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor
 *  3. 分析@Autowired Bean后处理器（AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 运行分析）
 *   *  3.1 使用InjectionMetadata模拟@Autowired 依赖注入
     *  3.2 使用DependencyDescriptor模拟@Autowired基于类型查找实现注入

## 【探索Spring底层】Bean生命周期与Bean后处理器 ##

## 1. Bean生命周期 ##

Spring管理的Bean，生命周期的由以下阶段：

1.  **创建**，可以根据Bean的构造方法或者工厂方法来创建Bean实例对象
2.  **依赖注入**，对Bean内部使用@Autowired，@Value 或其它一些手段进行依赖注入的成员变量，为其填充值、创建关系
3.  **初始化**，调用对象各种初始化方法
4.  **销毁**，在容器关闭的时候，会销毁所有的单例对象（即调用它们的销毁方法）
    
     *  prototype 对象也能够销毁，不过需要容器这边主动调用

**这里就演示一下Bean的生命周期**

准备一个Bean，交给Spring管理

@Component
    public class LifeCycleBean {
        
        private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(LifeCycleBean.class);
    
        public LifeCycleBean() {
        
            log.debug("构造");
        }
    
        @Autowired
        public void autowire(@Value("${JAVA_HOME}") String home) {
        
            log.debug("依赖注入: {}", home);
        }
    
        @PostConstruct
        public void init() {
        
            log.debug("初始化");
        }
    
        //单例的时候才会调用
        @PreDestroy
        public void destroy() {
        
            log.debug("销毁");
        }
    }

这里面由两个注解需要解释一下，**分别是@PostConstruct 和 @PreDestroy**

*  @PostConstruct， 该注解是用来修饰一个非静态的void( )方法，被@PostConstruct修饰的方法会在服务器加载Servlet的时候运行，并且只会被调用一次
 *  @PreDestroy， 该注解也是是用来修饰一个非静态的void( )方法，被@PreDestroy修饰的方法会在服务器卸载Servlet的时候运行，并且只会被调用一次

**除了这两个注释，里面的@Autowired的位置相信应该觉得奇怪吧，一般来说@Autowired的注解都是方法某个变量上面，为的是注入某个变量，但是这里却是放置在方法上。**

@Autowired
    public void autowire(UserService userService) {
        
        log.debug("依赖注入: {}", home);
    }

**这方法的方法参数是UserService，然后方法中有@Autowired注解，所以Spring就在在Bean工厂中寻找有没有UserService这个Bean，找到之后就会注入进去。**

**其实这是一种写法，就比如说，这种注入只能是自己定义的对象，比如String这种，就不能像上面这样写，因为Bean工厂中并没有String的Bean，所以上面添加了@Value注解，通过@Value注解就可以找到环境变量JDK的位置**

接下来准备一个SpringBoot启动类测试一下

@SpringBootApplication
    public class A03 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(A03.class, args);
            context.close();
        }
    }

![在这里插入图片描述][c6a43df499a14f3386a60f5db92eb631.png_pic_center]

在这里就可以清晰看到Bean的生命周期

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### 1.1 Bean后处理器之Bean生命周期扩展 ###

这里准备了一个Bean后处理器类，它实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor和DestructionAwareBeanPostProcessor两个接口

*  postProcessBeforeDestruction，这个方法是在销毁之前执行
 *  postProcessBeforeInstantiation，这个方法是在Bean实例化之前执行，若返回null则保持原有对象不变，不为nukk则会替换原来的Bean
 *  postProcessAfterInstantiation，此方法在Bean实例化之后执行，如果返回值是true继续后续依赖注入阶段，否则跳过依赖注入阶段
 *  postProcessProperties，这个方法是在依赖注入阶段执行，比如@Autowired、@Value、@Resource
 *  postProcessBeforeInitialization，和postProcessBeforeInstantiation方法差不多，返回的Bean会替换掉原来的Bean，解析@PostConstruct、@ConfigurationProperties等注解
 *  postProcessAfterInitialization，这个方法在初始化之后执行，如果返回Bean则会替换对象，这里做的是一些代理增强

@Component
    public class MyBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor, DestructionAwareBeanPostProcessor {
        
    
        private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyBeanPostProcessor.class);
    
        @Override
        public void postProcessBeforeDestruction(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean")) {
        
                log.debug("<<<<<< 销毁之前执行, 如 @PreDestroy");
            }
        }
    
        /**
         * bean实例化之前，返回null则是保持原有对象不变，不为null则会替换掉原来的bean
         * @param beanName
         * @return
         * @throws BeansException
         */
    
        @Override
        public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean")) {
        
                log.debug("<<<<<< 实例化之前执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean");
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 实例化之后，如果是true继续后续依赖注入阶段，否则跳过依赖注入阶段
         * @param bean
         * @param beanName
         * @return
         * @throws BeansException
         */
        @Override
        public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean")) {
        
                log.debug("<<<<<< 实例化之后执行, 这里如果返回 false 会跳过依赖注入阶段");
    //            return false;
            }
            return true;
        }
    
        /**
         * 依赖注入阶段
         * @param pvs
         * @param bean
         * @param beanName
         * @return
         * @throws BeansException
         */
        @Override
        public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
                log.debug("<<<<<< 依赖注入阶段执行, 如 @Autowired、@Value、@Resource");
            return pvs;
        }
    
        /**
         * 初始化之前执行，返回的对象会被替换
         * @param bean
         * @param beanName
         * @return
         * @throws BeansException
         */
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
                log.debug("<<<<<< 初始化之前执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean, 如 @PostConstruct、@ConfigurationProperties");
            return bean;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
                log.debug("<<<<<< 初始化之后执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean, 如代理增强");
            return bean;
        }
    }

![在这里插入图片描述][39b91fbbd74442f4be9c125720508a68.png_pic_center]

**Bean生命周期的各个时期都会有增强，是靠Bean后处理器实现的**

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## 2. 常见的Bean后处理器 ##

学习Bean后处理器之前先准备一个干净的容器，然后注册几个Bean

public class A04 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // ⬇️GenericApplicationContext 是一个【干净】的容器
            GenericApplicationContext context = new GenericApplicationContext();
    
            // ⬇️用原始方法注册三个 bean
            //不指定Bean的配置范围默认为单例
            context.registerBean("bean1", Bean1.class);
            context.registerBean("bean2", Bean2.class);
            context.registerBean("bean3", Bean3.class);
            
    
            // ⬇️初始化容器
            context.refresh(); // 执行beanFactory后处理器, 添加bean后处理器, 初始化所有单例
    
    
            // ⬇️销毁容器
            context.close();
    
        }
    }

**这个容器之所以说是干净的，是因为这里面没有添加有Bean处理器**

public class Bean1 {
        
        private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Bean1.class);
    
        private Bean2 bean2;
    
        @Autowired
        public void setBean2(Bean2 bean2) {
        
            log.debug("@Autowired 生效: {}", bean2);
            this.bean2 = bean2;
        }
    
        @Autowired
        private Bean3 bean3;
    
        @Resource
        public void setBean3(Bean3 bean3) {
        
            log.debug("@Resource 生效: {}", bean3);
            this.bean3 = bean3;
        }
    
        private String home;
    
        @Autowired
        public void setHome(@Value("${JAVA_HOME}") String home) {
        
            log.debug("@Value 生效: {}", home);
            this.home = home;
        }
    
        @PostConstruct
        public void init() {
        
            log.debug("@PostConstruct 生效");
        }
    
        @PreDestroy
        public void destroy() {
        
            log.debug("@PreDestroy 生效");
        }
    
        @Override
        public String toString() {
        
            return "Bean1{" +
                   "bean2=" + bean2 +
                   ", bean3=" + bean3 +
                   ", home='" + home + '\'' +
                   '}';
        }
    }

public class Bean2 {
        
    }

public class Bean3 {
        
    }

这里根据Bean1的注解来讲些相关注解是由哪些Bean处理器实现的

现在运行一下程序发现，什么东东也没有

![在这里插入图片描述][860f049277b04564bea60552b5387e1a.png_pic_center]

证明Bean1的相关注解并没有被解析

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### 2.1 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor ###

//拿到BeanFactory
    //AutowireCandidateResolver默认解析器不能解析字符串
    context.getDefaultListableBeanFactory().setAutowireCandidateResolver(new ContextAnnotationAutowireCandidateResolver());
    
    //解析@Autowired @Value注解
    context.registerBean(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class); // @Autowired @Value

**添加AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，使得可以解析@Autowired @Value注解**

**但是AutowireCandidateResolver默认解析器不能解析字符串，所以还需要拿到Bean工厂设置自动装配候选者，设置为ContextAnnotationAutowireCandidateResolver的对象**

这时候运行程序发现@Autowired @Value都生效了

![在这里插入图片描述][661cc311035440a590a22d58694d6296.png_pic_center]

但是@Resource @PostConstruct @PreDestroy这些注解并没有生效

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### 2.2 CommonAnnotationBeanPostProcessor ###

**接着添加CommonAnnotationBeanPostProcessor Bean后处理器就可以解析 @Resource @PostConstruct @PreDestroy这些注解**

context.registerBean(CommonAnnotationBeanPostProcessor.class);

![在这里插入图片描述][248c91d81df244cfa2691b7554c303a6.png_pic_center]

这里可以发现，这里是先解析 @Resource，再解析@Autowired，这是因为有排序，前面的[【探索Spring底层】2.容器的实现][Spring_2.]中的1.1小节有提到过

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### 2.3 ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor ###

这个Bean后处理器是用来处理@ConfigurationProperties注解的，@ConfigurationProperties是SpringBoot的一个注解

@ConfigurationProperties(prefix = "java")
    public class Bean4 {
        
    
        private String home;
    
        private String version;
    
        public String getHome() {
        
            return home;
        }
    
        public void setHome(String home) {
        
            this.home = home;
        }
    
        public String getVersion() {
        
            return version;
        }
    
        public void setVersion(String version) {
        
            this.version = version;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
        
            return "Bean4{" +
                   "home='" + home + '\'' +
                   ", version='" + version + '\'' +
                   '}';
        }
    }

**当Bean被实例化时，@ConfigurationProperties会将对应前缀的后面的属性与Bean对象的属性匹配。符合条件则进行赋值。**

**比如上面的前缀是java，然后它就会找java.home和java.version这些属性**

给容器添加Bean后处理器，就可以解析@ConfigurationProperties注解了

当然前提是要先将Bean4添加到容器中

context.registerBean("bean4", Bean4.class);

ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor.register(context.getDefaultListableBeanFactory());

在初始化容器之后获取到Bean4并打印出来

// ⬇️初始化容器
    context.refresh(); // 执行beanFactory后处理器, 添加bean后处理器, 初始化所有单例
    
    System.out.println(context.getBean(Bean4.class));

![在这里插入图片描述][d36bb6490f874519b9e42a4a79b359c7.png_pic_center]

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## 3. 分析@Autowired Bean后处理器（AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 运行分析） ##

先初始化，创建beanFactory和添加Bean

DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
    beanFactory.registerSingleton("bean2", new Bean2()); // 创建过程,依赖注入,初始化
    beanFactory.registerSingleton("bean3", new Bean3());
    beanFactory.setAutowireCandidateResolver(new ContextAnnotationAutowireCandidateResolver()); // @Value
    beanFactory.addEmbeddedValueResolver(new StandardEnvironment()::resolvePlaceholders); // ${} 的解析器

**这里使用了beanFactory的registerSingleton方法来注册Bean，较为方便，但是因为这里new了一个对象，所以创建过程、依赖注入、初始化这些操作都不会再进行一遍了**

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### 3.1 使用InjectionMetadata模拟@Autowired 依赖注入 ###

之前都是将这个后处理器添加到beanFactory中，由beanFactory间接调用，为了更加清除AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 的流程，可以把它单拿出来

// 1. 查找哪些属性、方法加了 @Autowired, 这称之为 InjectionMetadata
    AutowiredAnnotationBeanPostProcessor processor = new AutowiredAnnotationBeanPostProcessor();
    processor.setBeanFactory(beanFactory);

**给这个@Autowired Bean后处理器设置BeanFctory，这是因为@Autowired需要根据成员变量的类型或者方法参数类型找到要注入的对象，但是这些Bean都注册再BeanFactory中，所以需要需要给这个Bean后处理器添加BeanFactory，也就是间接使用Bean工厂**

Bean1 bean1 = new Bean1();
    System.out.println(bean1);
    //第一个参数是指定对象的值，也就是这个bean1第一个参数什么值、第二个参数什么值，这里设置为null，是因为这些成员变量参数不需要我们自己设置，而是需要在bean工厂中寻找
    processor.postProcessProperties(null, bean1, "bean1"); // 执行依赖注入 @Autowired @Value
    System.out.println(bean1);

**可以发现一开始Bean1没有值，但是执行依赖注入之后，Bean1的成员变量就有值了**

![在这里插入图片描述][dd65b90e181a4ca190414e7991ad2682.png_pic_center]

通过查看postProcessProperties的源码

@Override
    public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
        
       InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
       try {
        
          metadata.inject(bean, beanName, pvs);
       }
       catch (BeanCreationException ex) {
        
          throw ex;
       }
       catch (Throwable ex) {
        
          throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
       }
       return pvs;
    }

**可以发现，第一步是执行findAutowiringMetadata方法，这个方法的作用是寻找有没有加@Autowired 的成员变量和方法参数，找到之后将信息封装在InjectionMetadata对象中**

**然后执行metadata.inject(bean, beanName, pvs);，通过反射对成员变量或者方法参数赋值**

接下来就深究一下这个findAutowiringMetadata方法

查看源码之后发现这是一个私有方法

private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
        
       // Fall back to class name as cache key, for backwards compatibility with custom callers.
       String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName());
       // Quick check on the concurrent map first, with minimal locking.
       InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
       if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
        
          synchronized (this.injectionMetadataCache) {
        
             metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
             if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
        
                if (metadata != null) {
        
                   metadata.clear(pvs);
                }
                metadata = buildAutowiringMetadata(clazz);
                this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
             }
          }
       }
       return metadata;
    }

但是我们可以通过反射去获取这个方法

**首先通过反射获取findAutowiringMetadata方法，String.class, Class.class, PropertyValues.class这些为findAutowiringMetadata的参数**

Method findAutowiringMetadata = AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class.getDeclaredMethod("findAutowiringMetadata", String.class, Class.class, PropertyValues.class);

**因为这个findAutowiringMetadata方法是私有的，通过setAccessible方法，设置为true，就可以屏蔽Java语言的访问检查，使得对象的私有属性以及方法也能被调用**

findAutowiringMetadata.setAccessible(true);

**然后用反射来执行这个findAutowiringMetadata方法，要传的参数为findAutowiringMetadata方法中要传的参数**

// 获取 Bean1 上加了 @Value @Autowired 的成员变量，方法参数信息
    InjectionMetadata metadata = (InjectionMetadata) findAutowiringMetadata.invoke(processor, "bean1", Bean1.class, null);

由于返回的InjectionMetadata对象应该没有重写toString方法，所以可以使用DEBUG形式查到值

![在这里插入图片描述][41c3d0976e5140528e1ea3a1cae54138.png_pic_center]

**可以看到里面有一个集合，集合里面有三个元素，这是因为Bean里面有两个方法和一个成员变量添加了@Autowired注解，所以找到的是三个**

![在这里插入图片描述][cb74e9fcb8e340db995f45a21e390641.png_pic_center]

然后调用inject注入bean1

// 2. 调用 InjectionMetadata 来进行依赖注入, 注入时按类型查找值
    metadata.inject(bean1, "bean1", null);
    System.out.println(bean1);

**也就是源码中的这一步**

![在这里插入图片描述][b6d4e5b0623740b6a9ee8dae3df4d0f4.png_pic_center]

运行程序看可以发现Bean1注入成功

![在这里插入图片描述][df33f2ece160464ebc551dcd9f9b52f0.png_pic_center]

--------------------

### 3.2 使用DependencyDescriptor模拟@Autowired基于类型查找实现注入 ###

**首先利用反射获取这个成员变量**

Field bean3 = Bean1.class.getDeclaredField("bean3");

然后Spring会在InjectionMetadata内部将它封装成一个DependencyDescriptor对象

**第一个参数为成员变量，第二个参数true代表必选，到时候在BeanFactory找不到这个Bean的话就会注入；false的话到时候找不到也不会报错**

DependencyDescriptor dd1 = new DependencyDescriptor(bean3, false);

接着InjectionMetadata也就是上面的metadata就会调用beanFactory的doResolveDependency方法

**根据成员变量找需要注入的数据，也就是根据封装好的DependencyDescriptor对象找**

第一个参数为DependencyDescriptor

第二个参数为bean的名字，可以不指定

Object o = beanFactory.doResolveDependency(dd1, null, null, null);

那为什么给了DependencyDescriptor对象就可以找到要注入谁呢？

**这是因为@Autowired是根据类型来找，成员变量有了，就可以知道这个成员变量的类型，进而在容器中找到符合类型的Bean**

同样的方法也类似，以方法参数为标准

new MethodParameter(setBean2, 0)是指setBean2方法的第一个参数

Method setBean2 = Bean1.class.getDeclaredMethod("setBean2", Bean2.class);
    DependencyDescriptor dd2 =
            new DependencyDescriptor(new MethodParameter(setBean2, 0), true);
    Object o1 = beanFactory.doResolveDependency(dd2, null, null, null);
    System.out.println(o1);
    
    Method setHome = Bean1.class.getDeclaredMethod("setHome", String.class);
    DependencyDescriptor dd3 = new DependencyDescriptor(new MethodParameter(setHome, 0), true);
    Object o2 = beanFactory.doResolveDependency(dd3, null, null, null);
    System.out.println(o2);

![在这里插入图片描述][791a39685ddb4e3aa8db944d803c27e9.png_pic_center]

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[c6a43df499a14f3386a60f5db92eb631.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/2b726c84a2c242baa243470bf9670eab.png
[39b91fbbd74442f4be9c125720508a68.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/cb8bbcd4b9674ff5b0658b16de2c558b.png
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