從Spring啟動過程來理解IoC、AOP和bean的生命周期

Spring的基本功能就是IoC和AOP,我們的bean都是交給Spring管理的。那么Spring IoC是怎么生成這些bean、又怎么為指定的bean進行AOP代理增強呢?答案就在Spring的啟動流程中。

1. Spring IoC

1.1. 鳥瞰Spring IoC

為了方便,這里使用注解版的寫法來啟動Spring IoC容器。如下圖。

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這里先說總結(jié)再講解源碼,先理清脈絡(luò)再深入細節(jié)才不會迷失在細節(jié)當(dāng)中。

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如上圖所示,Spring的啟動過程主要可以分為兩部分:

  • 第一步:解析成BeanDefinition:將bean定義信息解析為BeanDefinition類,不管bean信息是定義在xml中,還是通過@Bean注解標注,都能通過不同的BeanDefinitionReader轉(zhuǎn)為BeanDefinition類。
    • 這里分兩種BeanDefinition,RootBeanDefintion和BeanDefinition。RootBeanDefinition這種是系統(tǒng)級別的,是啟動Spring必須加載的6個Bean。BeanDefinition是我們定義的Bean。
  • 第二步:參照BeanDefintion定義的類信息,通過BeanFactory生成bean實例存放在緩存中。
    • 這里的BeanFactoryPostProcessor是一個攔截器,在BeanDefinition實例化后,BeanFactory生成該Bean之前,可以對BeanDefinition進行修改。
    • BeanFactory根據(jù)BeanDefinition定義使用反射實例化Bean,實例化和初始化Bean的過程中就涉及到Bean的生命周期了,典型的問題就是Bean的循環(huán)依賴。接著,Bean實例化前會判斷該Bean是否需要增強,并決定使用哪種代理來生成Bean。

Bean的生命周期如下圖,先有個印象即可,到源碼部分再回過頭來看看Bean的生命周期。

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1.2. Spring IoC 源碼

我現(xiàn)在用的是Spring 5.2.6的源碼,Spring全注解版開發(fā)。

第一步就是new一個容器了。

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點進去看一下,可以看到主要有三個方法,請記牢這三個方法,this(); register(componentClasses); refresh();

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1.2.1. this()方法

點擊進入this,看到里層注冊了6個RootBeanDefinition,即系統(tǒng)級別的BeanDefinition。

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再進去,可以看到注冊BeanDefinition其實就是放到BeanFactory的緩存中。

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以ConfigurationClassPostProcessor類為例,其實它是一個BeanFactoryPostProcessor攔截器。注意,這部分回調(diào)的代碼在refresh()中才會執(zhí)行的。所以下面說的BeanFactoryPostProcessor還不會執(zhí)行,而是在refresh()中執(zhí)行。

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ConfigurationClassPostProcessor他是攔截配置類并解析里面的Bean定義的。其攔截方法會檢查該類是否是配置類。

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接著解析配置類。

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解析@Import和@Bean

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1.2.2. register(componentClasses)方法

這個方法主要就是來注冊new AnnotationConfigApplicationContext(xxxConfiguration.class);傳進來的配置類的。

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1.3. refresh()方法

這是Spring啟動中最重要的方法。點進去看一下。其中invokeBeanFactoryPostProcessor故名思意就是調(diào)用BeanFactory后置處理器。registerBeanPostProcessors(beanFactory)注冊bean后置處理器,Bean后置處理器在Spring中應(yīng)用很廣泛,他能Bean創(chuàng)建過程中的攔截處理器,類似BeanFactoryPostProcessor也是攔截器。

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點進這個方法,finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)。他是初始化bean的重要方法。bean既可以通過@Bean來定義,也可以通過FactoryBean來初始化。

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點擊getBean(beanName)看看一個bean是怎么創(chuàng)建的,同時,這也是Bean的生命周期。

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看到createBean(beanName, mbd, args)方法

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bean創(chuàng)建過程可以分為兩步,實例化Instantiation和初始化Initialization。實例化指的是創(chuàng)建bean實例,初始化指的是為填充bean實例屬性(為屬性賦值)。resolveBeforeInstantiation()方法在bean還沒實例化之前執(zhí)行。提供給Bean后置處理器一個返回代理的機會,當(dāng)你調(diào)用被代理的bean時,實際上是執(zhí)行了增強了的代理對象。

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點進去doCreateBean方法。這里就是bean的生命周期了,如開篇放出的這張圖。

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bean的生命周期,可以看到第一步就創(chuàng)建了實例

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點擊該方法createBeanInstance進去,可以看到最終就是通過Java的反射來創(chuàng)建bean對象的。

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點進去initializeBean方法查看,可以看到和上面生命周期的圖吻合。先檢查Aware接口,再到Bean后置處理器的前置處理方法,接著調(diào)用初始化方法。

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bean的生命周期

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至此,bean的IoC容器功能啟動流程講解結(jié)束。

Spring AOP

Spring代理增強方面,我們在上面的IoC容器部分看到實例化bean之前,其實是有先判斷bean是否需要增強,該方法為resolveBeforeInstantiation(beanName, mdbToUse),注意該方法是在bean實例化之前的,即先判斷是否需要創(chuàng)建代理,如果不需要才會創(chuàng)建bean,否則創(chuàng)建的是代理對象。

夜深了,待續(xù)。明天再寫寫AOP部分的內(nèi)容。

我來更新啦。

那么,Spring Aop是怎么創(chuàng)建代理的呢,我們來看下resolveBeforeInstantiation(beanName, bdbToUse)方法。

可以看到它調(diào)用的是InstantiationAwareBeanPostProcessor這個Bean后置處理器的方法,從類名字上看他是攔截Bean實例化階段、而不是初始化階段的。點進去看一下,可以發(fā)現(xiàn)他是通過調(diào)用InstantiationAwareBeanPostProcessor的回調(diào)方法來生成bean對象的。

調(diào)用postProcessBeforeInstantiation方法生成對象。

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至此,暫且打住。我們來看看我們一般是怎么使用Spring Aop的。

我們會寫一個@Aspect注解的切面類,并使用@EnableAspectJAutoProxy注解啟用代理。

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點進去可以發(fā)現(xiàn),它導(dǎo)入了一個類AspectJAutoProxyRegistrar到Spring容器中。

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該類是一個ImportBeanDefinitionRegistrar類,搜索可以發(fā)現(xiàn),ImportBeanDefinitionRegistrar類會在解析配置類的時候調(diào)用registerBeanDefinitions方法。

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該方法會向容器中注入一個AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator類的Bean定義。

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AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator類是一個InstantiationAwareBeanPostProcessor。

講到這里,就和上面吻合了,實例化bean時現(xiàn)執(zhí)行InstantiationAwareBeanPostProcessor,如果有返回對象,則使用該對象,否則才去創(chuàng)建實例。所以@EnableAspectJAutoProxy注解的作用就是向容器中添加一個InstantiationAwareBeanPostProcessor類,攔截bean的創(chuàng)建并生成代理對象。

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該攔截處理器如下,創(chuàng)建了一個代理對象并返回。

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點進來createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptor, targetSource)方法并跟蹤下層代碼,可以發(fā)現(xiàn)動態(tài)代理創(chuàng)建有兩種方式,如果該類是接口,則使用JDK動態(tài)代理,否則使用的是Cglib代理。

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至此,Aop部分代碼講解結(jié)束。

其中,IoC的循環(huán)依賴問題和Aop的攔截器鏈設(shè)計有興趣的可以推薦看一下源碼。

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