Spring IOC源码剖析：Spring IOC容器初始化主体流程

Posted 2021-06-27 丿涛哥哥

Spring IOC源码剖析：Spring IOC容器初始化主体流程

1、 Spring IOC的容器体系

IoC容器是Spring的核⼼模块，是抽象了对象管理、依赖关系管理的框架解决方案。Spring 提供了很多的容器，其中 BeanFactory 是顶层容器（根容器），不能被实例化，它定义了所有 IoC 容器必须遵从的一套原则，具体的容器实现可以增加额外的功能，比如我们常用到的ApplicationContext，其下更具体的实现如 ClassPathXmlApplicationContext 包含了解析 xml 等一系列的内容， AnnotationConfigApplicationContext 则是包含了注解解析等一系列的内容。Spring IoC 容器继承体系非常聪明，需要使用哪个层次用哪个层次即可，不必使用功能⼤而全的。

BeanFactory 顶级接口方法栈如下

通过其接口设计，我们可以看到我们一贯使用的 ApplicationContext 除了继承BeanFactory的子接口， 还继承了ResourceLoader、MessageSource等接口，因此其提供的功能也就更丰富了。

下面我们以 ClasspathXmlApplicationContext 为例，深⼊源码说明 IoC 容器的初始化流程。

1.2、 Bean⽣命周期关键时机点

思路： 创建一个类 LagouBean ，让其实现几个特殊的接口，并分别在接口实现的构造器、接口方法中 断点，观察线程调用栈，分析出 Bean 对象创建和管理关键点的触发时机。

LagouBean类

public class LagouBean implements InitializingBean{
     /**
      * 构造函数
      */
     public LagouBean(){
     	System.out.println("LagouBean 构造器...");
     }
    
     /**
      * InitializingBean 接口实现
      */
     public void afterPropertiesSet() throws Exception {
     System.out.println("LagouBean afterPropertiesSet...");
     }
}

BeanPostProcessor 接口实现类

public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
     public MyBeanPostProcessor() {
     	System.out.println("BeanPostProcessor 实现类构造函数...");
     }
    
     @Override
     public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)
    				throws BeansException {
     	if("lagouBean".equals(beanName)) {
    		 System.out.println("BeanPostProcessor 实现类 postProcessBeforeInitialization 方法被调用中......");
     	}
     	return bean;
     }
    
     @Override
     public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)
    				throws BeansException {
         if("lagouBean".equals(beanName)) {
         	System.out.println("BeanPostProcessor 实现类 postProcessAfterInitialization 方法被调用中......");
         }
     	 return bean;
     }
}

BeanFactoryPostProcessor 接口实现类

public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
    public MyBeanFactoryPostProcessor() {
    	System.out.println("BeanFactoryPostProcessor的实现类构造函数...");
    }
    
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
    	System.out.println("BeanFactoryPostProcessor的实现方法调用中......");
    }
}

applicationContext.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="
         http://www.springframework.org/schema/beans
         https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
">
     <bean id="lagouBean" class="com.tao.LagouBean"/>
     <bean id="myBeanFactoryPostProcessor" class="com.tao.MyBeanFactoryPostProcessor"/>
     <bean id="myBeanPostProcessor" class="com.tao.MyBeanPostProcessor"/>
</beans>

IoC 容器源码分析用例

/**
 * Ioc 容器源码分析基础案例
 */
@Test
public void testIoC() {
	ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:applicationContext.xml");
	LagouBean lagouBean = applicationContext.getBean(LagouBean.class);
	System.out.println(lagouBean);
}

1、分析 Bean 的创建是在容器初始化时还是在 getBean 时

根据断点调试，我们发现，在未设置延迟加载的前提下，Bean 的创建是在容器初始化过程中完成的。

2、分析构造函数调用情况

通过如上观察，我们发现构造函数的调用时机在AbstractApplicationContext类refresh方法的 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)处;

3、分析 InitializingBean 之 afterPropertiesSet 初始化方法调用情况

观察调用栈

通过如上观察，我们发现 InitializingBean中afterPropertiesSet 方法的调用时机也是在 AbstractApplicationContext类refresh方法的finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

4、分析BeanFactoryPostProcessor 初始化和调用情况

分别在构造函数、postProcessBeanFactory 方法处打断点，观察调用栈，发现 BeanFactoryPostProcessor 初始化在AbstractApplicationContext类refresh方法的 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

postProcessBeanFactory 调用在AbstractApplicationContext类refresh方法的 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

5、分析 BeanPostProcessor 初始化和调用情况

分别在构造函数、postProcessBeanFactory 方法处打断点，观察调用栈，发现 BeanPostProcessor 初始化在AbstractApplicationContext类refresh方法的 registerBeanPostProcessors(beanFactory);

postProcessBeforeInitialization 调用在AbstractApplicationContext类refresh方法的 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

postProcessAfterInitialization 调用在AbstractApplicationContext类refresh方法的 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

6、总结

根据上面的调试分析，我们发现 Bean对象创建的几个关键时机点代码层级的调用都在 AbstractApplicationContext 类 的 refresh 方法中，可见这个方法对于Spring IoC 容器初始化来说相当关键，汇总如下：

关键点	触发代码
构造器	refresh#finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)(beanFactory)
BeanFactoryPostProcessor 初始化	refresh#invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)
BeanFactoryPostProcessor 方法调用	refresh#invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)
BeanPostProcessor 初始化	registerBeanPostProcessors(beanFactory)
BeanPostProcessor 方法调用	refresh#finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)

1.3、 Spring IoC容器初始化主流程

由上分析可知，Spring IoC 容器初始化的关键环节就在 AbstractApplicationContext#refresh() 方法中 ，我们查看 refresh 方法来俯瞰容器创建的主体流程，主体流程下的具体子流程我们后面再来讨论。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
	synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        // 第一步：刷新前的预处理
        prepareRefresh();
        /*
        第⼆步：
        获取BeanFactory；默认实现是DefaultListableBeanFactory
        加载BeanDefition 并注册到 BeanDefitionRegistry
        */
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
 		// 第三步：BeanFactory的预准备⼯作（BeanFactory进⾏一些设置，比如context的类加载器等）
 		prepareBeanFactory(beanFactory);
 		try {
 			// 第四步：BeanFactory准备⼯作完成后进⾏的后置处理⼯作
 			postProcessBeanFactory(beanFactory);
 			// 第五步：实例化并调用实现了BeanFactoryPostProcessor接口的Bean
 			invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
 			// 第六步：注册BeanPostProcessor（Bean的后置处理器），在创建bean的前后等执⾏
 			registerBeanPostProcessors(beanFactory);
 			// 第七步：初始化MessageSource组件（做国际化功能；消息绑定，消息解析）；
 			initMessageSource();
 			// 第⼋步：初始化事件派发器
 			initApplicationEventMulticaster();
 			// 第九步：子类重写这个方法，在容器刷新的时候可以⾃定义逻辑
 			onRefresh();
 			// 第⼗步：注册应用的监听器。就是注册实现了ApplicationListener接口的监听器bean
 			registerListeners();
             /*
             第⼗一步：
             初始化所有剩下的非懒加载的单例bean
             初始化创建非懒加载方式的单例Bean实例（未设置属性）
             填充属性
             初始化方法调用（比如调用afterPropertiesSet方法、init-method方法）
             调用BeanPostProcessor（后置处理器）对实例bean进⾏后置处
             */
             finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
             /*
             第⼗⼆步：
             完成context的刷新。主要是调用LifecycleProcessor的onRefresh()方法，并且发布事
            件 （ContextRefreshedEvent）
             */
 			finishRefresh();
             ......
 		}
	}
}