谈谈Spring Bean的生命周期和作用域？

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-03-22 10:21 5阅读 0赞

### 典型回答 ###

Spring Bean 生命周期比较复杂，可以分为创建和销毁两个过程。

首先，创建 Bean 会经过一系列的步骤，主要包括：

*  实例化 Bean 对象。
 *  设置 Bean 属性。
 *  如果我们通过各种 Aware 接口声明了依赖关系，则会注入 Bean 对容器基础设施层面的依赖。具体包括 BeanNameAware、BeanFactoryAware 和 ApplicationContextAware，分别会注入 Bean ID、Bean Factory 或者 ApplicationContext。
 *  调用 BeanPostProcessor 的前置初始化方法 postProcessBeforeInitialization。
 *  如果实现了 InitializingBean 接口，则会调用 afterPropertiesSet 方法。
 *  调用 Bean 自身定义的 init 方法。
 *  调用 BeanPostProcessor 的后置初始化方法 postProcessAfterInitialization。
 *  创建过程完毕。

你可以参考下面示意图理解这个具体过程和先后顺序。

![134beb4708351c2c5a78e3a0ecc8d272.png][]

第二，Spring Bean 的销毁过程会依次调用 DisposableBean 的 destroy 方法和 Bean 自身定制的 destroy 方法。

Spring Bean 有五个作用域，其中最基础的有下面两种：

*  Singleton，这是 Spring 的默认作用域，也就是为每个 IOC 容器创建唯一的一个 Bean 实例。
 *  Prototype，针对每个 getBean 请求，容器都会单独创建一个 Bean 实例。

从 Bean 的特点来看，Prototype 适合有状态的 Bean，而 Singleton 则更适合无状态的情况。另外，使用 Prototype 作用域需要经过仔细思考，毕竟频繁创建和销毁 Bean 是有明显开销的。

如果是 Web 容器，则支持另外三种作用域：

*  Request，为每个 HTTP 请求创建单独的 Bean 实例。
 *  Session，很显然 Bean 实例的作用域是 Session 范围。
 *  GlobalSession，用于 Portlet 容器，因为每个 Portlet 有单独的 Session，GlobalSession 提供一个全局性的 HTTP Session。

### 考点分析 ###

今天我选取的是一个入门性质的高频 Spring 面试题目，我认为相比于记忆题目典型回答里的细节步骤，理解和思考 Bean 生命周期所体现出来的 Spring 设计和机制更有意义。

你能看到，Bean 的生命周期是完全被容器所管理的，从属性设置到各种依赖关系，都是容器负责注入，并进行各个阶段其他事宜的处理，Spring 容器为应用开发者定义了清晰的生命周期沟通界面。

如果从具体 API 设计和使用技巧来看，还记得我在[专栏第 13 讲][13]提到过的 Marker Interface 吗，Aware 接口就是个典型应用例子，Bean 可以实现各种不同 Aware 的子接口，为容器以 Callback 形式注入依赖对象提供了统一入口。

言归正传，还是回到 Spring 的学习和面试。关于 Spring，也许一整本书都无法完整涵盖其内容，专栏里我会有限地补充：

*  Spring 的基础机制。
 *  Spring 框架的涵盖范围。
 *  Spring AOP 自身设计的一些细节，前面[第 24 讲][24]偏重于底层实现原理，这样还不够全面，毕竟不管是动态代理还是字节码操纵，都还只是基础，更需要 Spring 层面对切面编程的支持。

### 知识扩展 ###

首先，我们先来看看 Spring 的基础机制，至少你需要理解下面两个基本方面。

*  控制反转（Inversion of Control），或者也叫依赖注入（Dependency Injection），广泛应用于 Spring 框架之中，可以有效地改善了模块之间的紧耦合问题。

从 Bean 创建过程可以看到，它的依赖关系都是由容器负责注入，具体实现方式包括带参数的构造函数、setter 方法或者[AutoWired][]方式实现。

*  AOP，我们已经在前面接触过这种切面编程机制，Spring 框架中的事务、安全、日志等功能都依赖于 AOP 技术，下面我会进一步介绍。

第二，Spring 到底是指什么？

我前面谈到的 Spring，其实是狭义的[Spring Framework][]，其内部包含了依赖注入、事件机制等核心模块，也包括事务、O/R Mapping 等功能组成的数据访问模块，以及 Spring MVC 等 Web 框架和其他基础组件。

广义上的 Spring 已经成为了一个庞大的生态系统，例如：

*  Spring Boot，通过整合通用实践，更加自动、智能的依赖管理等，Spring Boot 提供了各种典型应用领域的快速开发基础，所以它是以应用为中心的一个框架集合。
 *  Spring Cloud，可以看作是在 Spring Boot 基础上发展出的更加高层次的框架，它提供了构建分布式系统的通用模式，包含服务发现和服务注册、分布式配置管理、负载均衡、分布式诊断等各种子系统，可以简化微服务系统的构建。
 *  当然，还有针对特定领域的 Spring Security、Spring Data 等。

上面的介绍比较笼统，针对这么多内容，如果将目标定得太过宽泛，可能就迷失在 Spring 生态之中，我建议还是深入你当前使用的模块，如 Spring MVC。并且，从整体上把握主要前沿框架（如 Spring Cloud）的应用范围和内部设计，至少要了解主要组件和具体用途，毕竟如何构建微服务等，已经逐渐成为 Java 应用开发面试的热点之一。

第三，我们来探讨一下更多有关 Spring AOP 自身设计和实现的细节。

先问一下自己，我们为什么需要切面编程呢？

切面编程落实到软件工程其实是为了更好地模块化，而不仅仅是为了减少重复代码。通过 AOP 等机制，我们可以把横跨多个不同模块的代码抽离出来，让模块本身变得更加内聚，进而业务开发者可以更加专注于业务逻辑本身。从迭代能力上来看，我们可以通过切面的方式进行修改或者新增功能，这种能力不管是在问题诊断还是产品能力扩展中，都非常有用。

在之前的分析中，我们已经分析了 AOP Proxy 的实现原理，简单回顾一下，它底层是基于 JDK 动态代理或者 cglib 字节码操纵等技术，运行时动态生成被调用类型的子类等，并实例化代理对象，实际的方法调用会被代理给相应的代理对象。但是，这并没有解释具体在 AOP 设计层面，什么是切面，如何定义切入点和切面行为呢？

Spring AOP 引入了其他几个关键概念：

*  Aspect，通常叫作方面，它是跨不同 Java 类层面的横切性逻辑。在实现形式上，既可以是 XML 文件中配置的普通类，也可以在类代码中用“@Aspect”注解去声明。在运行时，Spring 框架会创建类似[Advisor][]来指代它，其内部会包括切入的时机（Pointcut）和切入的动作（Advice）。
 *  Join Point，它是 Aspect 可以切入的特定点，在 Spring 里面只有方法可以作为 Join Point。
 *  [Advice][Spring Framework]，它定义了切面中能够采取的动作。如果你去看 Spring 源码，就会发现 Advice、Join Point 并没有定义在 Spring 自己的命名空间里，这是因为他们是源自[AOP 联盟][AOP]，可以看作是 Java 工程师在 AOP 层面沟通的通用规范。

Java 核心类库中同样存在类似代码，例如 Java 9 中引入的 Flow API 就是 Reactive Stream 规范的最小子集，通过这种方式，可以保证不同产品直接的无缝沟通，促进了良好实践的推广。

具体的 Spring Advice 结构请参考下面的示意图。

![fdf8c0ae61a0b330dc4822ded879d096.png][]

其中，BeforeAdvice 和 AfterAdvice 包括它们的子接口是最简单的实现。而 Interceptor 则是所谓的拦截器，用于拦截住方法（也包括构造器）调用事件，进而采取相应动作，所以 Interceptor 是覆盖住整个方法调用过程的 Advice。通常将拦截器类型的 Advice 叫作 Around，在代码中可以使用“@Around”来标记，或者在配置中使用“”。

如果从时序上来看，则可以参考下图，理解具体发生的时机。

![47ff86bf60937576e106395b9b43e6cb.png][]

*  Pointcut，它负责具体定义 Aspect 被应用在哪些 Join Point，可以通过指定具体的类名和方法名来实现，或者也可以使用正则表达式来定义条件。

你可以参看下面的示意图，来进一步理解上面这些抽象在逻辑上的意义。

![f04683765fcf161c1c87c63a344d5ff2.png][]

*  Join Point 仅仅是可利用的机会。
 *  Pointcut 是解决了切面编程中的 Where 问题，让程序可以知道哪些机会点可以应用某个切面动作。
 *  而 Advice 则是明确了切面编程中的 What，也就是做什么；同时通过指定 Before、After 或者 Around，定义了 When，也就是什么时候做。

在准备面试时，如果在实践中使用过 AOP 是最好的，否则你可以选择一个典型的 AOP 实例，理解具体的实现语法细节，因为在面试考察中也许会问到这些技术细节。

如果你有兴趣深入内部，最好可以结合 Bean 生命周期，理解 Spring 如何解析 AOP 相关的注解或者配置项，何时何地使用到动态代理等机制。为了避免被庞杂的源码弄晕，我建议你可以从比较精简的测试用例作为一个切入点，如[CglibProxyTests][]。

另外，Spring 框架本身功能点非常多，AOP 并不是它所支持的唯一切面技术，它只能利用动态代理进行运行时编织，而不能进行编译期的静态编织或者类加载期编织。例如，在 Java 平台上，我们可以使用 Java Agent 技术，在类加载过程中对字节码进行操纵，比如修改或者替换方法实现等。在 Spring 体系中，如何做到类似功能呢？你可以使用 AspectJ，它具有更加全面的能力，当然使用也更加复杂。

今天我从一个常见的 Spring 面试题开始，浅谈了 Spring 的基础机制，探讨了 Spring 生态范围，并且补充分析了部分 AOP 的设计细节，希望对你有所帮助。

[134beb4708351c2c5a78e3a0ecc8d272.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/028f2370828345369439ca711ef481eb.png
[13]: http://time.geekbang.org/column/article/8471
[24]: http://time.geekbang.org/column/article/10076
[AutoWired]: https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.0.3.RELEASE/javadoc-api/org/springframework/beans/factory/annotation/Autowired.html
[Spring Framework]: https://github.com/spring-projects/spring-framework/blob/67ea4b3a050af3db5545f58ff85a0d132ee91c2a/spring-aop/src/main/java/org/aopalliance/aop/Advice.java
[Advisor]: https://github.com/spring-projects/spring-framework/blob/master/spring-aop/src/main/java/org/springframework/aop/Advisor.java
[AOP]: http://aopalliance.sourceforge.net/
[fdf8c0ae61a0b330dc4822ded879d096.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/ce6282566bf444fb809f783f7d99afb5.png
[47ff86bf60937576e106395b9b43e6cb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/cb9c3254f4eb468b83574213f2315623.png
[f04683765fcf161c1c87c63a344d5ff2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/6b22f3a84bed4537a14abe86bcad2173.png
[CglibProxyTests]: https://github.com/spring-projects/spring-framework/blob/da80502ea6ed4860f5bf7b668300644cdfe3bb5a/spring-context/src/test/java/org/springframework/aop/framework/CglibProxyTests.java