Spring复杂的BeanFactory继承体系该如何理解? ----中

Posted 2022-03-21 大忽悠爱忽悠

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Spring复杂的BeanFactory继承体系该如何理解? ----中相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Spring复杂的BeanFactory继承体系该如何理解? ----中

了解Bean的一生
小结

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本系列重点不在于对源码的讲解，而在于让大家认识到spring为什么这样设计，重在思想的传递

了解Bean的一生

在已经可以借助于BeanFactoryPostProcessor来干预Magic实现的第一个阶段(容器启动阶段)活动之后，我们就可以开始探索下一个阶段，即bean实例化阶段的实现逻辑了。

容器启动之后，并不会马上就实例化相应的bean定义。

我们知道，容器现在仅仅拥有所有对象的BeanDefinition来保存实例化阶段将要用的必要信息。只有当请求方通过BeanFactory的getBean()
方法来请求某个对象实例的时候，才有可能触发Bean实例化阶段的活动。

BeanFactory的getBean()方法可以被客户端对象显式调用，也可以在容器内部隐式地被调用。隐式调用有如下两种情况。

对于BeanFactory来说，对象实例化默认采用延迟初始化。通常情况下，当对象A被请求而需要第一次实例化的时候，如果它所依赖的对象B之前同样没有被实例化，那么容器会先实例化对象A所依赖的对象。这时容器内部就会首先实例化对象B，以及对象 A依赖的其他还没有被实例化的对象。这种情况是容器内部调用getBean()，对于本次请求的请求方是隐式的。
ApplicationContext启动之后会实例化所有的bean定义，这个特性在本书中已经多次提到。但ApplicationContext在实现的过程中依然遵循Spring容器实现流程的两个阶段，只不过它会在启动阶段的活动完成之后，紧接着调用注册到该容器的所有bean定义的实例化方法
getBean()。这就是为什么当你得到ApplicationContext类型的容器引用时，容器内所有对象已经被全部实例化完成。不信你查一下类org.springframework.context.support. AbstractApplicationContext的refresh()方法。

之所以说getBean()方法是有可能触发Bean实例化阶段的活动，是因为只有当对应某个bean定义的getBean()方法第一次被调用时，不管是显式的还是隐式的，Bean实例化阶段的活动才会被触发，第二次被调用则会直接返回容器缓存的第一次实例化完的对象实例（prototype类型bean除外）。

当getBean()方法内部发现该bean定义之前还没有被实例化之后，会通过createBean()方法来进行具体的对象实例化，实例化过程如图所示。

Spring容器将对其所管理的对象全部给予统一的生命周期管理，这些被管理的对象完全摆脱了原来那种“new完后被使用，脱离作用域后即被回收”的命运。下面我们将详细看一看现在的每个bean在容器中是如何走过其一生的。

提示 可以在org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory类的代码中查看到getBean()方法的完整实现逻辑，可以在其子类org.springframework.beans. factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory的代码中一窥createBean()方法的全貌。

1. Bean的实例化与BeanWrapper

容器在内部实现的时候，采用“策略模式（Strategy Pattern）”来决定采用何种方式初始化bean实例。通常，可以通过反射或者CGLIB动态字节码生成来初始化相应的bean实例或者动态生成其子类。

org.springframework.beans.factory.support.InstantiationStrategy定义是实例化策略的抽象接口，其直接子类SimpleInstantiationStrategy实现了简单的对象实例化功能，可以通过反射来实例化对象实例，但不支持方法注入方式的对象实例化。

CglibSubclassingInstantiationStrategy继承了SimpleInstantiationStrategy的以反射方式实例化对象的功能，并且通过CGLIB的动态字节码生成功能，该策略实现类可以动态生成某个类的子类，进而满足了方法注入所需的对象实例化需求。

默认情况下，容器内部采用的是CglibSubclassingInstantiationStrategy。

容器只要根据相应bean定义的BeanDefintion取得实例化信息，结合CglibSubclassingInstantiationStrategy以及不同的bean定义类型，就可以返回实例化完成的对象实例。

但是，返回方式上有些“点缀”。不是直接返回构造完成的对象实例，而是以BeanWrapper对构造完成的对象实例进行包裹，返回相应的BeanWrapper实例

至此，第一步结束。

BeanWrapper接口通常在Spring框架内部使用，它有一个实现类org.springframework.beans. BeanWrapperImpl。其作用是对某个bean进行“包裹”，然后对这个“包裹”的bean进行操作，比如设置或者获取bean的相应属性值。而在第一步结束后返回BeanWrapper实例而不是原先的对象实例，就是为了第二步“设置对象属性”。

BeanWrapper定义继承了org.springframework.beans.PropertyAccessor接口，可以以统一的方式对对象属性进行访问；BeanWrapper定义同时又直接或者间接继承了PropertyEditorRegistry和TypeConverter接口。

不知你是否还记得CustomEditorConfigurer？

当把各种PropertyEditor注册给容器时，知道后面谁用到这些PropertyEditor吗？

对，就是BeanWrapper！在第一步构造完成对象之后，Spring会根据对象实例构造一个BeanWrapperImpl实例，然后将之前CustomEditorConfigurer注册的PropertyEditor复制一份给BeanWrapperImpl实例（这就是BeanWrapper同时又是PropertyEditorRegistry的原因）。

这样，当BeanWrapper转换类型、设置对象属性值时，就不会无从下手了。

使用BeanWrapper对bean实例操作很方便，可以免去直接使用Java反射API（Java Reflection API）操作对象实例的烦琐。来看一段代码，之后我们就会更加清楚Spring容器内部是如何设置对象属性的了！

使用BeanWrapper操作对象

Object provider = Class.forName("package.name.FXNewsProvider").newInstance(); 
Object listener = Class.forName("package.name.DowJonesNewsListener").newInstance(); 
Object persister = Class.forName("package.name.DowJonesNewsPersister").newInstance(); 

BeanWrapper newsProvider = new BeanWrapperImpl(provider);  
newsProvider.setPropertyValue("newsListener", listener); 
newsProvider.setPropertyValue("newPersistener", persister); 

assertTrue(newsProvider.getWrappedInstance() instanceof FXNewsProvider); 
assertSame(provider, newsProvider.getWrappedInstance()); 
assertSame(listener, newsProvider.getPropertyValue("newsListener")); 
assertSame(persister, newsProvider.getPropertyValue("newPersistener"));

我想有了BeanWrapper的帮助，你不会想直接使用Java反射API来做同样事情的。下面演示了同样的功能，即直接使用Java反射API是如何实现的（忽略了异常处理相关代码）。

直接使用Java反射API操作对象

Object provider = Class.forName("package.name.FXNewsProvider").newInstance(); 
Object listener = Class.forName("package.name.DowJonesNewsListener").newInstance(); 
Object persister = Class.forName("package.name.DowJonesNewsPersister").newInstance(); 

Class providerClazz = provider.getClass(); 
Field listenerField = providerClazz.getField("newsListener"); 
listenerField.set(provider, listener); 
Field persisterField = providerClazz.getField("newsListener"); 
persisterField.set(provider, persister); 

assertSame(listener, listenerField.get(provider)); 
assertSame(persister, persisterField.get(provider));

如果你觉得没有太大差别，那是因为没有看到紧随其后的那些异常（exception）还有待处理！

2. 各色的Aware接口

当对象实例化完成并且相关属性以及依赖设置完成之后，Spring容器会检查当前对象实例是否实现了一系列的以Aware命名结尾的接口定义。

如果是，则将这些Aware接口定义中规定的依赖注入给当前对象实例。

这些Aware接口为如下几个。

org.springframework.beans.factory.BeanNameAware。如果Spring容器检测到当前对象实例实现了该接口，会将该对象实例的bean定义对应的beanName设置到当前对象实例。
org.springframework.beans.factory.BeanClassLoaderAware。如果容器检测到当前对象实例实现了该接口，会将对应加载当前bean的Classloader注入当前对象实例。默认会使用加载org.springframework.util.ClassUtils类的Classloader。
org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware。在介绍方法注入的时候，我们提到过使用该接口以便每次获取prototype类型bean的不同实例。如果对象声明实现了BeanFactoryAware接口，BeanFactory容器会将自身设置到当前对象实例。这样，当前对象
实例就拥有了一个BeanFactory容器的引用，并且可以对这个容器内允许访问的对象按照需要进行访问。

以上几个Aware接口只是针对BeanFactory类型的容器而言，对于ApplicationContext类型的容器，也存在几个Aware相关接口。

不过在检测这些接口并设置相关依赖的实现机理上，与以上几个接口处理方式有所不同，使用的是下面将要说到的BeanPostProcessor方式。不过，设置Aware接口这一步与BeanPostProcessor是相邻的，把这几个接口放到这里一起提及，也没什么不可以的。

对于ApplicationContext类型容器，容器在这一步还会检查以下几个Aware接口并根据接口定义设置相关依赖。

org.springframework.context.ResourceLoaderAware 。 ApplicationContext 实现了Spring的ResourceLoader接口（后面会提及详细信息）。当容器检测到当前对象实例实现了ResourceLoaderAware接口之后，会将当前ApplicationContext自身设置到对象实例，这样
当前对象实例就拥有了其所在ApplicationContext容器的一个引用。
org.springframework.context.ApplicationEventPublisherAware。ApplicationContext作为一个容器，同时还实现了ApplicationEventPublisher接口，这样，它就可以作为ApplicationEventPublisher来使用。所以，当前ApplicationContext容器如果检测到当前实例化的对象实例声明了ApplicationEventPublisherAware接口，则会将自身注入当前对象。
org.springframework.context.MessageSourceAware。ApplicationContext通过MessageSource接口提供国际化的信息支持，即I18n（Internationalization）。它自身就实现了MessageSource接口，所以当检测到当前对象实例实现了MessageSourceAware接口，则会将自身注入当前对象实例。
org.springframework.context.ApplicationContextAware。如果ApplicationContext容器检测到当前对象实现ApplicationContextAware接口，则会将自身注入当前对象实例。

3.BeanPostProcessor

BeanPostProcessor的概念容易与BeanFactoryPostProcessor的概念混淆。但只要记住BeanPostProcessor是存在于对象实例化阶段，而BeanFactoryPostProcessor则是存在于容器启动阶段，这两个概念就比较容易区分了。

与BeanFactoryPostProcessor通常会处理容器内所有符合条件的BeanDefinition类似，BeanPostProcessor会处理容器内所有符合条件的实例化后的对象实例。该接口声明了两个方法，分别在两个不同的时机执行，见如下代码定义：

public interface BeanPostProcessor
 
 Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException; 
 Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;

postProcessBeforeInitialization()方法是BeanPostProcessor前置处理这一步将会执行的方法，postProcessAfterInitialization()则是对应BeanPostProcessor后置处理那一步将会执行的方法。

BeanPostProcessor的两个方法中都传入了原来的对象实例的引用，这为我们扩展容器的对象实例化过程中的行为提供了极大的便利，我
们几乎可以对传入的对象实例执行任何的操作。

通常比较常见的使用BeanPostProcessor的场景，是处理标记接口实现类，或者为当前对象提供代理实现。

ApplicationContext对应的那些Aware接口实际上就是通过BeanPostProcessor的方式进行处理的。

当ApplicationContext中每个对象的实例化过程走到BeanPostProcessor前置处理这一步时，ApplicationContext容器会检测到之前注册到容器的ApplicationContextAwareProcessor这个BeanPostProcessor的实现类，然后就会调用其postProcessBeforeInitialization()方法，检查并设置Aware相关依赖。

ApplicationContextAwareProcessor的postProcessBeforeInitialization()代码很简单明了。

postProcessBeforeInitialization方法定义

class ApplicationContextAwareProcessor implements BeanPostProcessor 
    private final ConfigurableApplicationContext applicationContext;
    private final StringValueResolver embeddedValueResolver;

    public ApplicationContextAwareProcessor(ConfigurableApplicationContext applicationContext) 
        this.applicationContext = applicationContext;
        this.embeddedValueResolver = new EmbeddedValueResolver(applicationContext.getBeanFactory());
    

    @Nullable
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException 
        if (!(bean instanceof EnvironmentAware) && !(bean instanceof EmbeddedValueResolverAware) && !(bean instanceof ResourceLoaderAware) && !(bean instanceof ApplicationEventPublisherAware) && !(bean instanceof MessageSourceAware) && !(bean instanceof ApplicationContextAware) && !(bean instanceof ApplicationStartupAware)) 
            return bean;
         else 
            AccessControlContext acc = null;
            if (System.getSecurityManager() != null) 
                acc = this.applicationContext.getBeanFactory().getAccessControlContext();
            

            if (acc != null) 
                AccessController.doPrivileged(() -> 
                    this.invokeAwareInterfaces(bean);
                    return null;
                , acc);
             else 
                this.invokeAwareInterfaces(bean);
            

            return bean;
        
    

    private void invokeAwareInterfaces(Object bean) 
        if (bean instanceof EnvironmentAware) 
            ((EnvironmentAware)bean).setEnvironment(this.applicationContext.getEnvironment());
        

        if (bean instanceof EmbeddedValueResolverAware) 
            ((EmbeddedValueResolverAware)bean).setEmbeddedValueResolver(this.embeddedValueResolver);
        

        if (bean instanceof ResourceLoaderAware) 
            ((ResourceLoaderAware)bean).setResourceLoader(this.applicationContext);
        

        if (bean instanceof ApplicationEventPublisherAware) 
            ((ApplicationEventPublisherAware)bean).setApplicationEventPublisher(this.applicationContext);
        

        if (bean instanceof MessageSourceAware) 
            ((MessageSourceAware)bean).setMessageSource(this.applicationContext);
        

        if (bean instanceof ApplicationStartupAware) 
            ((ApplicationStartupAware)bean).setApplicationStartup(this.applicationContext.getApplicationStartup());
        

        if (bean instanceof ApplicationContextAware) 
            ((ApplicationContextAware)bean).setApplicationContext(this.applicationContext);

除了检查标记接口以便应用自定义逻辑，还可以通过BeanPostProcessor对当前对象实例做更多的处理。比如替换当前对象实例或者字节码增强当前对象实例等。Spring的AOP则更多地使用BeanPostProcessor来为对象生成相应的代理对象，如org.springframework.aop.framework. autoproxy.BeanNameAutoProxyCreator。我们将在Spring AOP部分详细介绍该类和AOP相关概念。

BeanPostProcessor是容器提供的对象实例化阶段的强有力的扩展点。为了进一步演示它的强大威力，我们有必要实现一个自定义的BeanPostProcessor。

自定义BeanPostProcessor

假设系统中所有的DowJonesNewsListener类需要从某个位置取得相应的服务器连接密码，而且系统中保存的密码是加密的，那么在DowJonesNewsListener发送这个密码给新闻服务器进行连接验证的时候，首先需要对系统中取得的密码进行解密，然后才能发送。我们将采用BeanPostProcessor技术，对所有的DowJonesNewsListener 的实现类进行统一的解密操作。

(1) 标注需要进行解密的实现类

为了能够识别那些需要对服务器连接密码进行解密的IFXNewsListener实现，我们声明了接口PasswordDecodable，并要求相关IFXNewsListener实现类实现该接口。

PasswordDecodable接口声明以及相关的IFXNewsListener实现类定义见代码。

PasswordDecodable接口声明以及相关的IFXNewsListener实现类

public interface PasswordDecodable  
 String getEncodedPassword(); 
 void setDecodedPassword(String password); 
 

public class DowJonesNewsListener implements PasswordDecodable  
 private String password; 

 public String getEncodedPassword()  
 return this.password; 
  
 public void setDecodedPassword(String password)  
 this.password = password;

(2) 实现相应的BeanPostProcessor对符合条件的Bean实例进行处理

public class PasswordDecodePostProcessor implements BeanPostProcessor 
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException 
        return bean;
    

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException 
        if (bean instanceof PasswordDecodable) 
            //获取加密后的密码
            String encodedPassword = ((PasswordDecodable) bean).getEncodedPassword();
            //进行解密
            String decodedPassword = decodePassword(encodedPassword);
            //设置解密后的密码
            ((PasswordDecodable) bean).setDecodedPassword(decodedPassword);
        
        return bean;
    

    private String decodePassword(String encodedPassword) 
        // 实现解码逻辑  
        return "解密后的密码: " + encodedPassword;

(3) 将自定义的BeanPostProcessor注册到容器

只有将自定义的BeanPostProcessor实现类告知容器，容器才会在合适的时机应用它。所以，我们需要将PasswordDecodePostProcessor注册到容器。

ConfigurableBeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource(...)); 
beanFactory.addBeanPostProcessor(new PasswordDecodePostProcessor()); 
... 
// getBean();

对于ApplicationContext容器来说，事情则方便得多，直接将相应的BeanPostProcessor实现类通过通常的XML配置文件配置一下即可。

ApplicationContext容器会自动识别并加载注册到容器的BeanPostProcessor，如下配置内容将我们的PasswordDecodePostProcessor注册到容器：

<beans> 
 <bean id="passwordDecodePostProcessor" class="package.name.PasswordDecodePostProcessor"> 
 <!--如果需要，注入必要的依赖--> 
 </bean>  
 ... 
 </beans>

合理利用BeanPostProcessor这种Spring的容器扩展机制，将可以构造强大而灵活的应用系统。

提示

实际上，有一种特殊类型的BeanPostProcessor我们没有提到，它的执行时机与通常的BeanPostProcessor不同。

org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessor接口可以在对象的实例化过程中导致某种类似于电路“短路”的效果。

实际上，并非所有注册到Spring容器内的bean定义都是按照上图的流程实例化的。

在所有的步骤之前，也就是实例化bean对象步骤之前，容器会首先检查容器中是否注册有InstantiationAwareBeanPostProcessor类型的BeanPostProcessor。

如果有，首先使用相应的InstantiationAwareBeanPostProcessor来构造对象实例。构造成功后直接返回构造完成的对象实例，而不会按照“正规的流程”继续执行。这就是它可能造成“短路”的原因。

不过，通常情况下都是Spring容器内部使用这种特殊类型的BeanPostProcessor做一些动态对象代理等工作，我们使用普通的BeanPostProcessor实现就可以。

这里简单提及一下，目的是让大家有所了解。

4. InitializingBean和init-method

org.springframework.beans.factory.InitializingBean是容器内部广泛使用的一个对象生命周期标识接口，其定义如下：

public interface InitializingBean 
    void afterPropertiesSet() throws Exception;

该接口定义很简单，其作用在于，在对象实例化过程调用过“BeanPostProcessor的前置处理” 之后，会接着检测当前对象是否实现了InitializingBean接口，如果是，则会调用其afterPropertiesSet()方法进一步调整对象实例的状态。

比如，在有些情况下，某个业务对象实例化完成后，还不能处于可以使用状态。这个时候就可以让该业务对象实现该接口，并在方法afterPropertiesSet()中完成对该业务对象的后续处理。

虽然该接口在Spring容器内部广泛使用，但如果真的让我们的业务对象实现这个接口，则显得Spring容器比较具有侵入性。所以，Spring还提供了另一种方式来指定自定义的对象初始化操作，那就是在XML配置的时候，使用的init-method属性。

通过init-method，系统中业务对象的自定义初始化操作可以以任何方式命名，而不再受制于InitializingBean的afterPropertiesSet()。如果系统开发过程中规定：所有业务对象的自定义初始化操作都必须以init()命名，为了省去挨个< bean >的设置init-method这样的烦琐，我们还可以通过最顶层的< beans >的default-init-method统一指定这一init()方法名。

可以认为在InitializingBean和init-method中任选其一就可以帮你完成类似的初始化工作。除非……，除非你真的那么“幸运”，居然需要在同一个业务对象上按照先后顺序执行两个初始化方法。这个时候，就只好在同一对象上既实现InitializingBean的afterPropertiesSet()，又提供自定义初始化方法啦！

5. DisposableBean与destroy-method

当所有的一切，该设置的设置，该注入的注入，该调用的调用完成之后，容器将检查singleton类型的bean实例，看其是否实现了org.springframework.beans.factory.DisposableBean接口。

或者其对应的bean定义是否通过< bean>的destroy-method属性指定了自定义的对象销毁方法。

如果是，就会为该实例注册一个用于对象销毁的回调（Callback），以便在这些singleton类型的对象实例销毁之前，执行销毁逻辑。

与InitializingBean和init-method用于对象的自定义初始化相对应，DisposableBean和destroy-method为对象提供了执行自定义销毁逻辑的机会。

最常见到的该功能的使用场景就是在Spring容器中注册数据库连接池，在系统退出后，连接池应该关闭，以释放相应资源。

我们需要思考一个问题: bean的销毁方法会在什么时候被调用呢?

对于ApplicationContext容器来说。AbstractApplicationContext为我们提供了registerShutdownHook()方法，该方法底层使用标准的Runtime类的addShutdownHook()方式来调用相应bean对象的销毁逻辑，从而保证在Java虚拟机退出之前，这些singtleton类型的bean对象
实例的自定义销毁逻辑会被执行。

当然AbstractApplicationContext注册的shutdownHook不只是调用对象实例的自定义销毁逻辑，也包括ApplicationContext相关的事件发布等。

使用registerShutdownHook()方法注册并触发对象销毁逻辑回调行为

public class ApplicationLauncher 
 
 public static void main(String[] args)  
 BasicConfigurator.configure(); 

 BeanFactory container = new ClassPathXmlApplicationContext("..."); 

 ((AbstractApplicationContext)container).registerShutdownHook(); 

 BusinessObject bean = (BusinessObject)container.getBean("..."); 

 bean.doSth(); 
 // 应用程序退出，容器关闭

同样的道理，在Spring 2.0引入了自定义scope之后，使用自定义scope的相关对象实例的销毁逻辑，也应该在合适的时机被调用执行。不过，所有这些规则不包含prototype类型的bean实例，因为prototype对象实例在容器实例化并返回给请求方之后，容器就不再管理这种类型对象实例的生命周期了。

至此，bean走完了它在容器中“光荣”的一生。