揭秘Spring容器創建與啟動：從零到運行的全過程

作者：一安 2023-12-28 08:16:32

開發前端

在Spring中，Bean是指由Spring容器管理的對象。這些對象通常是應用程序的組件，如服務、數據訪問對象（DAO）、實體等。Bean由Spring容器負責實例化、組裝和管理

前言

Spring以其強大的IOC（控制反轉）和依賴注入功能而聞名，Bean的加載流程是整個應用程序初始化的核心步驟之一，它涉及到一系列的生命周期過程和初始化的步驟，確保Bean被正確地配置、依賴注入，并且能夠以可預測的方式運行。

配置方式有：

基于XML方式
基于注解方式

基礎概念

Bean：在Spring中，Bean是指由Spring容器管理的對象。這些對象通常是應用程序的組件，如服務、數據訪問對象（DAO）、實體等。Bean由Spring容器負責實例化、組裝和管理
Spring容器：Spring容器是一個負責創建、配置和管理Bean的容器。主要有兩種容器：BeanFactory和ApplicationContext。BeanFactory提供了基本的DI（依賴注入）功能，而ApplicationContext是BeanFactory的擴展，提供了更多的企業級功能，例如事件傳播、AOP、國際化等。
BeanPostProcessor：BeanPostProcessor是一個接口，允許在Bean實例化和初始化過程中插入自定義的處理邏輯。通過實現該接口，開發者可以在Bean初始化前后執行額外的邏輯操作。

正文

演示代碼

@ComponentScan("org.yian.bean")
@Configuration
public class BeanConfig {

    @Bean
    public Test test(){
        return new Test();
    }
}

@Test
public void test03(){
    AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class);

    applicationContext.close();
}

初始化

重點關注 refresh() 方法，該方法實際是調用的父類 AbstractApplicationContext 的方法：

public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
    this();
    this.register(componentClasses);
    this.refresh();
}

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
        StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
        this.prepareRefresh();
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
        this.prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
            StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
            this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
            this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
            beanPostProcess.end();
            this.initMessageSource();
            this.initApplicationEventMulticaster();
            this.onRefresh();
            this.registerListeners();
            this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
            this.finishRefresh();
        } catch (BeansException var10) {
            if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var10);
            }

            this.destroyBeans();
            this.cancelRefresh(var10);
            throw var10;
        } finally {
            this.resetCommonCaches();
            contextRefresh.end();
        }

    }
}

1.刷新前的預處理：

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prepareRefresh()：

initPropertySources()：初始化一些屬性設置;子類自定義個性化的屬性設置方法；
getEnvironment().validateRequiredProperties()：檢驗屬性的合法等
earlyApplicatinotallow= new LinkedHashSet<ApplicationEvent>()：保存容器中的一些早期的事件

2.獲取BeanFactory:

圖片

obtainFreshBeanFactory()

refreshBeanFactory()：刷新【創建】BeanFactory

創建了一個this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory()

設置id

getBeanFactory()：返回剛才GenericApplicationContext創建的BeanFactory對象
將創建的BeanFactory【DefaultListableBeanFactory】返回

3.BeanFactory的預準備工作：

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prepareBeanFactory(beanFactory)

設置BeanFactory的類加載器、支持表達式解析器...
添加部分BeanPostProcessor【ApplicationContextAwareProcessor】
設置忽略的自動裝配的接口EnvironmentAware、EmbeddedValueResolverAware、xxx
注冊可以解析的自動裝配，我們能直接在任何組件中自動注入：BeanFactory、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、ApplicationContext
添加BeanPostProcessor【ApplicationListenerDetector】
添加編譯時的AspectJ；
給BeanFactory中注冊一些能用的組件；

environment【ConfigurableEnvironment】
systemProperties【Map<String, Object>】
systemEnvironment【Map<String, Object>】

4.后置處理工作：

圖片

postProcessBeanFactory(beanFactory)

子類通過重寫這個方法來在BeanFactory創建并預準備完成以后做進一步的設置

5.執行BeanFactoryPostProcessor的方法：

圖片

invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)

BeanFactoryPostProcessor：BeanFactory的后置處理器，在BeanFactory標準初始化之后執行的
先執行BeanDefinitionRegistryPostProcessor的方法

獲取所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor

先執行實現了PriorityOrdered優先級接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

再執行實現了Ordered順序接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

最后執行沒有實現任何優先級或者是順序接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessors：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

再執行BeanFactoryPostProcessor的方法
獲取所有的BeanFactoryPostProcessor
先執行實現了PriorityOrdered優先級接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()
再執行實現了Ordered順序接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()
最后執行沒有實現任何優先級或者是順序接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()

6.注冊BeanPostProcessor：

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registerBeanPostProcessors(beanFactory)

獲取所有的 BeanPostProcessor，后置處理器都默認可以通過PriorityOrdered、Ordered接口來執行優先級
先注冊PriorityOrdered優先級接口的BeanPostProcessor，把每一個BeanPostProcessor添加到BeanFactory中，beanFactory.addBeanPostProcessor(postProcessor)
再注冊Ordered接口的
再注冊沒有實現任何優先級接口的
再注冊MergedBeanDefinitionPostProcessor
最后注冊一個ApplicationListenerDetector，來在Bean創建完成后檢查是否是ApplicationListener，如果是applicationContext.addApplicationListener((ApplicationListener<?>) bean)

7.初始化MessageSource組件：

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initMessageSource()

獲取BeanFactory
看容器中是否有id為messageSource的，類型是MessageSource的組件，如果有賦值給messageSource，如果沒有自己創建一個DelegatingMessageSource【MessageSource：取出國際化配置文件中的某個key的值；能按照區域信息獲取】
把創建好的MessageSource注冊在容器中，以后獲取國際化配置文件的值的時候，可以自動注入MessageSource

8.初始化事件派發器：

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initApplicationEventMulticaster()
獲取BeanFactory
從BeanFactory中獲取applicationEventMulticaster的ApplicationEventMulticaster
如果上一步沒有配置；創建一個SimpleApplicationEventMulticaster
將創建的ApplicationEventMulticaster添加到BeanFactory中，以后其他組件直接自動注入

9.容器刷新：

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onRefresh():留給子容器（子類）
子類重寫這個方法，在容器刷新的時候可以自定義邏輯

10.注冊監聽器：

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registerListeners()，給容器中將所有項目里面的ApplicationListener注冊進來；
從容器中拿到所有的ApplicationListener
將每個監聽器添加到事件派發器中：getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName)
派發之前步驟產生的事件；

11.初始化所有剩下的單實例bean

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finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)
獲取容器中的所有Bean，依次進行初始化和創建對象
獲取Bean的定義信息，RootBeanDefinition
Bean不是抽象的，是單實例的，是懶加載

判斷是否是FactoryBean，是否是實現FactoryBean接口的Bean

不是工廠Bean，利用getBean(beanName)創建對象

檢查所有的Bean是否是SmartInitializingSingleton接口的，如果是就執行afterSingletonsInstantiated()

getBean(beanName)：

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先獲取緩存中保存的單實例Bean ，如果能獲取到說明這個Bean之前被創建過（所有創建過的單實例Bean都會被緩存起來）
緩存中獲取不到，開始Bean的創建對象流程
標記當前bean已經被創建
獲取Bean的定義信息
獲取當前Bean依賴的其他Bean，如果有按照getBean()把依賴的Bean先創建出來
啟動單實例Bean的創建流程：

createBean(beanName, mbd, args)

resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse)：讓BeanPostProcessor先攔截返回代理對象，InstantiationAwareBeanPostProcessor提前執行，先觸發postProcessBeforeInstantiation()，如果有返回值則觸發postProcessAfterInitialization()

doCreateBean(beanName, mbdToUse, args)：創建Bean

將創建的Bean添加到緩存中singletonObjects

doCreateBean(beanName, mbdToUse, args)：

圖片

創建Bean實例：利用工廠方法或者對象的構造器創建出Bean實例
調用MergedBeanDefinitionPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName)：bean合并后的處理，Autowired注解正是通過此方法實現諸如類型的預解析，可查看AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition
getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)：創建這個Bean的ObjectFactory的對象，并且把他加到第三級緩存中，主要用來解決循環依賴
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper)：Bean屬性賦值

拿到InstantiationAwareBeanPostProcessor后置處理器，執行postProcessAfterInstantiation()和postProcessPropertyValues()

applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs)：應用Bean屬性的值，為屬性利用setter方法等進行賦值

initializeBean(beanName, exposedObject, mbd)：Bean初始化
invokeAwareMethods(beanName, bean)：執行xxxAware接口的方法
applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName)：執行后置處理器初始化之前
invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd)：執行初始化方法，是否是InitializingBean接口的實現；是否自定義初始化方法
applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName)：執行后置處理器初始化之后
從一級或者二級緩存中獲取Bean的實例，不從三級緩存中取
注冊Bean的銷毀方法

12.完成BeanFactory的初始化創建工作：

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finishRefresh()

initLifecycleProcessor()：初始化和生命周期有關的后置處理器，默認從容器中找是否有lifecycleProcessor的組件，如果沒有new DefaultLifecycleProcessor()加入到容器
getLifecycleProcessor().onRefresh()：拿到前面定義的生命周期處理器（BeanFactory回調onRefresh()
publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this))：發布容器刷新完成事件
liveBeansView.registerApplicationContext(this)：向容器中注冊spring.liveBeansView.mbeanDomain

責任編輯：武曉燕來源：一安未來

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