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JAVA面试题分享二百七十二:Spring Bean 的生命周期_springbean生命周期面试

springbean生命周期面试

目录

1. bean的生命周期

1.1 创建bean

1.2 merged BeanDefinition

1.3 暴露工厂对象

1.4 属性填充

1.5 初始化bean

2. bean的来龙去脉

2.1 bean的扫描阶段

2.2 实例化后回调

2.3 bean的销毁阶段


在对于Spring的所有解读中,Bean的生命周期都可谓是重中之重,甚至还有人称Spring就是个管理Bean的容器。Bean的生命周期之所以这么重要,被反复提及,是因为Spring的核心能力,比如对象创建(IOC)属性注入(DI)初始化方法的调用代理对象的生成(AOP)等功能的实现,都是在bean的生命周期中完成的。清楚了bean的生命周期,我们才能知道Spring的神奇魔法究竟是什么,是怎么一步步赋能,让原本普通的java对象,最终变成拥有超能力的bean的。

1. bean的生命周期

Spring的生命周期大致分为:创建 -> 属性填充 -> 初始化bean -> 使用 -> 销毁 几个核心阶段。我们先来简单了解一下这些阶段所做的事情:

  • 创建阶段主要是创建对象,这里我们看到,对象的创建权交由Spring管理了,不再是我们手动new了,这也是IOC的概念。

  • 属性填充阶段主要是进行依赖的注入,将当前对象依赖的bean对象,从Spring容器中找出来,然后填充到对应的属性中去。

  • 初始化bean阶段做的事情相对比较复杂,包括回调各种Aware接口、回调各种初始化方法、生成AOP代理对象也在该阶段进行,该阶段主要是完成初始化回调,后面我们慢慢分析。

  • 使用bean阶段,主要是bean创建完成,在程序运行期间,提供服务的阶段。

  • 销毁bean阶段,主要是容器关闭或停止服务,对bean进行销毁处理。

当然,bean的生命周期中还包括其他的流程,比如暴露工厂对象等,只是相对而言都是为其他功能做伏笔和准备的,再讲到对应功能时,我们在做详细分析。

1.1 创建bean

对象的创建是bean生命周期的第一步,毕竟要先有1才能有0嘛。创建对象的方式有很多,比如 new反射clone等等,Spring是怎么创建对象的呢?绝大多数情况下,Spring是通过反射来创建对象的,不过如果我们提供了Supplier或者工厂方法,Spring也会直接使用我们提供的创建方式。

我们从源码出发,看一下Spring是如何选择创建方式的:

  1. // 源码位于 AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
  2. protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
  3.    // 再次解析BeanDefinition的class,确保class已经被解析
  4.    Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
  5.    // 1: 如果提供了Supplier,通过Supplier产生对象
  6.    Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
  7.    if (instanceSupplier != null) {
  8.       return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
  9.    }
  10.    // 2: 如果有工厂方法,使用工厂方法产生对象
  11.    // 在@Configration配置@Bean的方法,也会被解析为FactoryMethod
  12.    if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
  13.       return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
  14.    }
  15.    //...省略部分代码
  16.    // 3: 推断构造方法
  17.    // 3.1 执行后置处理器,获取候选构造方法
  18.    Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
  19.    // 3.2 需要自动注入的情况
  20.    if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
  21.          mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
  22.       return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
  23.    }
  24.    // 3.3 默认使用没有参数的构造方法
  25.    return instantiateBean(beanName, mbd);
  26. }

经过我们跟踪源码,发现Spring推断创建方式还是比较聪明的,具体逻辑是:

1.先判断是否提供了Supplier,如果提供,则通过Supplier产生对象。

2.再判断是否提供工厂方法,如果提供,则使用工厂方法产生对象。

3.如果都没提供,需要进行构造方法的推断,逻辑为:

  • 如果没有,Spring默认选择无参构造方法;

  • 如果有,且有@Autowired(required=true)的构造方法,就会选择该构造方法;

    • 如果有,但是没有@Autowired(required=true)的构造方法,Spring会从所有加了@Autowired的构造方法中,根据构造器参数个数、类型匹配程度等综合打分,选择一个匹配参数最多,类型最准确的构造方法。

    • 如果仅有一个构造方法,会直接使用该构造方法(如果构造方法有参数,会自动注入依赖参数)

    • 如果有多个构造参数,会判断有没有加了@Autowired注解的构造参数

关于创建bean时,具体如何选择构造方法的,本文我们不详细展开。因为本文主旨在于分析bean的生命周期,我们只需要简单知道Spring会选择一个构造方法,然后通过反射创建出对象即可。其实在阅读Spring源码的时候,小伙伴们也一定要学会抓大放小,重点关注核心流程,细枝末节的地方可以先战术性忽略,后续有需要时再回过头分析也不迟,千万不要陷进去,迷失了方向。

 

1.2 merged BeanDefinition

本阶段是Spring提供的一个拓展点,通过MergedBeanDefinitionPostProcessor类型的后置处理器,可以对bean对应的BeanDefinition进行修改。Spring自身也充分利用该拓展点,做了很多初始化操作(并没有修改BeanDefinition),比如查找标注了@Autowired、 @Resource@PostConstruct@PreDestory 的属性和方法,方便后续进行属性注入和初始化回调。当然,我们也可以自定义实现,用来修改BeanDefinition信息或者我们需要的初始化操作,感兴趣的小伙伴可以自行试一下哦。

  1. protected void applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(RootBeanDefinition mbd, Class<?> beanType, String beanName) {
  2.    for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
  3.       if (bp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
  4.          MergedBeanDefinitionPostProcessor bdp = (MergedBeanDefinitionPostProcessor) bp;
  5.          bdp.postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
  6.       }
  7.    }
  8. }

 

1.3 暴露工厂对象

本阶段主要是将早期bean对象提前放入到三级缓存singletonFactories中,为循环依赖做支持。在后续进行属性填充时,如果发生循环依赖,可以从三级缓存中通过getObject()获取该bean,完成循环依赖场景下的自动注入。

  1. boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
  2.       isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
  3. if (earlySingletonExposure) {
  4.    if (logger.isTraceEnabled()) {
  5.       logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
  6.             "' to allow for resolving potential circular references");
  7.    }
  8.    // 做循环依赖的支持 将早期实例化bean的ObjectFactory,添加到单例工厂(三级缓存)中
  9.    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  10. }

该阶段完全是为了支撑循环依赖的,是Spring为解决循环依赖埋的伏笔,在Bean的生命周期中完全可以忽略。这里为了完整性,和小伙伴们简单提及一下。

暴露工厂对象

1.4 属性填充

本阶段完成了Spring的核心功能之一:依赖注入,包括自动注入@Autowired注入@Resource注入等。Spring会根据bean的注入模型(默认不自动注入),选择根据名称自动注入还是根据类型自动注入。然后调用InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessProperties()完成@Autowired和@Resource的属性注入。

  1. protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
  2.    // 省略部分代码
  3.     
  4.    // 获取bean的注入类型
  5.    int resolvedAutowireMode = mbd.getResolvedAutowireMode();
  6.    // 1: 自动注入
  7.    if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME || resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
  8.       MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
  9.       // Add property values based on autowire by name if applicable.
  10.       if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME) {
  11.          // 根据名称注入
  12.          autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
  13.       }
  14.       // Add property values based on autowire by type if applicable.
  15.       if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
  16.          // 根据类型注入
  17.          autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
  18.       }
  19.       pvs = newPvs;
  20.    }
  21.    // 2: 调用BeanPostProcessor,完成@Autowired @Resource属性填充
  22.    PropertyDescriptor[] filteredPds = null;
  23.    if (hasInstAwareBpps) {
  24.       if (pvs == null) {
  25.          pvs = mbd.getPropertyValues();
  26.       }
  27.       for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
  28.          if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
  29.             InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
  30.             // 重点: 完成@Autowired @Resource属性填充
  31.             PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
  32.             if (pvsToUse == null) {
  33.                if (filteredPds == null) {
  34.                   // 需要注入的属性,会过滤掉Aware接口包含的属性(通过ignoreDependencyInterface添加)
  35.                   filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
  36.                }
  37.                pvsToUse = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
  38.                if (pvsToUse == null) {
  39.                   return;
  40.                }
  41.             }
  42.             pvs = pvsToUse;
  43.          }
  44.       }
  45.    }
  46.   
  47.     // 3: 依赖检查
  48.    if (needsDepCheck) {
  49.       if (filteredPds == null) {
  50.          filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
  51.       }
  52.       checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
  53.    }
  54.    // 4: 将属性应用到bean中
  55.    if (pvs != null) {
  56.       applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
  57.    }
  58. }

属性填充

1.5 初始化bean

该阶段主要做bean的初始化操作,包括:回调Aware接口回调初始化方法生成代理对象等。

  • invokeAwareMethods():回调BeanNameAware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware感知接口。

  • 回调后置处理器的前置方法,其中:

    • ApplicationContextAwareProcessor: 回调EnvironmentAware、ResourceLoaderAware、ApplicationContextAwareApplicationEventPublisherAware、MessageSourceAware、EmbeddedValueResolverAware感知接口。

    • InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor:调用了标注了@PostConstruct的方法。

  • invokeInitMethods()调用初始化方法:

    • 如果bean是InitializingBean的子类, 先调用afterPropertiesSet()

    • 回调自定义的initMethod,比如通过@Bean(initMethod = "xxx")指定的初始化方法。

  • 回调后置处理器的后置方法,可能返回代理对象。其中AbstractAutoProxyCreator和 AbstractAdvisingBeanPostProcessor都有可能产生代理对象,比如InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator完成了@Transactional代理对象的生成,AsyncAnnotationBeanPostProcessor完成了@Async代理对象的生成。

  1. protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
  2.   // 1: 回调Aware接口中的方法
  3.   // 完成Aware方法的回调(BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware)
  4.   invokeAwareMethods(beanName, bean);
  5.    Object wrappedBean = bean;
  6.    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
  7.       // 2: 调用before...方法
  8.       // ApplicationContextAwareProcessor: 其他Aware方法的回调
  9.       // InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor: @PostConstruct方法的回调
  10.       wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
  11.    }
  12.    try {
  13.       // 3: 完成xml版本和@bean(initMethod)的init方法回调
  14.       invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
  15.    }
  16.    // 4: 调用after方法
  17.    // 重点: AOP生成代理对象
  18.    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
  19.       wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
  20.    }
  21.    return wrappedBean;
  22. }

 

在初始化完成后,bean会被放到单例池中,正式开始自己的使命:为项目服务,比如接收http请求,进行CRUD等等。后续有使用到该bean的地方,也是直接从单例池中获取,不会再次创建bean(仅单例的哦)。

2. bean的来龙去脉

2.1 bean的扫描阶段

现在我们已经知道Spring bean是如何创建的了,那什么时候创建这些bean呢,是遵循懒加载的思想,在实际使用的时候在创建吗?

其实不是的,因为bean之间的复杂关系和生命周期的原因,Spring在容器启动的时候,就会实例化这些bean,然后放到单例池中,即用即取。并且在创建前、创建中、创建后都会做很多检查,确保创建的bean是符合要求的,这些我们就不赘述了。

言归正传,细心的你一定发现,创建bean时主要是从RootBeanDefinition mbd这个参数获取bean的相关信息的,其实这就是大名鼎鼎的BeanDefinition,其中封装了关于bean的元数据信息,关于BeanDefinition,后续我们会单独讲解,这里我们先理解为bean的元数据信息即可。那么这些元数据信息是什么时候解析的呢?

这就要提到Spring的类扫描了,其大致流程是:通过ASM字节码技术扫描所有的类 -> 找出需要Sp加了@Compont注解的(简单理解) -> 封装成BeanDefinition -> 存放到集合中。后续再实例化bean的时候,就可以遍历这个集合,获取到BeanDefinition,然后进行bean的创建了。

09_扫描阶段.png

关于处理类扫描的ConfigurationClassPostProcessor后置处理器以及ConfigurationClassParserComponentScanAnnotationParser扫描器的具体细节,后续我们单独讲解,和本章节关系不大,我们先简单理解即可。

2.2 实例化后回调

在前面的章节我们分析过:在容器中的bean实例化,放到单例池中之后,bean在创建阶段的生命周期就正式完成,进入使用中阶段,开启对完服务之路。

确实,这就是创建bean的全过程,如果有小伙伴看过笔者之前的聊Spring事件的那篇文章会发现对于@EventListener处理器的识别注册,是在afterSingletonsInstantiated阶段完成的。

其实这里也是一个拓展点,我们完全可以实现SmartInitializingSingleton#afterSingletonsInstantiated(),在bean初始化完成后会回调该方法,进而触发我们自己的业务逻辑,故这里我们单独说一下。不清楚的小伙伴请移步先去了解一下哦。

初始化后回调

2.3 bean的销毁阶段

  1. protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
  2.       throws BeanCreationException {
  3.    // ...省略代码
  4.    try {
  5.       // 为bean注册DisposableBean,在容器关闭时,调用destory()
  6.       registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
  7.    }
  8.    catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
  9.       throw new BeanCreationException(
  10.             mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
  11.    }
  12.    return exposedObject;
  13. }

在创建bean的时候,会判断如果bean是DisposableBeanAutoCloseable的子类,或者有 destroy-method等,会注册为可销毁的bean,在容器关闭时,调用对应的方法进行bean的销毁。

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