浅析spring——IOC 之分析 bean 的生命周期

原创

苏先生

修改于 2019-04-29 02:03:32

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在分析 Spring Bean 实例化过程中提到 Spring 并不是一启动容器就开启 bean 的实例化进程，只有当客户端通过显示或者隐式的方式调用 BeanFactory 的 getBean() 方法来请求某个实例对象的时候，它才会触发相应 bean 的实例化进程，当然也可以选择直接使用 ApplicationContext 容器，因为该容器启动的时候会立刻调用注册到该容器所有 bean 定义的实例化方法。当然对于 BeanFactory 容器而言并不是所有的 getBean() 方法都会触发实例化进程，比如 signleton 类型的 bean，该类型的 bean 只会在第一次调用 getBean() 的时候才会触发，而后续的调用则会直接返回容器缓存中的实例对象。

getBean() 只是 bean 实例化进程的入口，真正的实现逻辑其实是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 doCreateBean() 实现，实例化过程如下图：

原来我们采用 new 的方式创建一个对象，用完该对象在其脱离作用域后就会被回收，对于后续操作我们无权也没法干涉，但是采用 Spring 容器后，我们完全摆脱了这种命运，Spring 容器将会对其所有管理的 Bean 对象全部给予一个统一的生命周期管理，同时在这个阶段我们也可以对其进行干涉（比如对 bean 进行增强处理，对 bean 进行篡改），如上图。

bean 实例化

在 doCreateBean() 中首先进行 bean 实例化工作，主要由 createBeanInstance() 实现，该方法返回一个 BeanWrapper 对象。BeanWrapper 对象是 Spring 的一个低级 Bean 基础结构的核心接口，为什么说是低级呢？因为这个时候的 Bean 还不能够被我们使用，连最基本的属性都没有设置。而且在我们实际开发过程中一般都不会直接使用该类，而是通过 BeanFactory 隐式使用。

BeanWrapper 接口有一个默认实现类 BeanWrapperImpl，其主要作用是对 Bean 进行“包裹”，然后对这个包裹的 bean 进行操作，比如后续注入 bean 属性。

在实例化 bean 过程中，Spring 采用“策略模式”来决定采用哪种方式来实例化 bean，一般有反射和 CGLIB 动态字节码两种方式。

InstantiationStrategy 定义了 Bean 实例化策略的抽象接口，其子类 SimpleInstantiationStrategy 提供了基于反射来实例化对象的功能，但是不支持方法注入方式的对象实例化。CglibSubclassingInstantiationStrategy 继承 SimpleInstantiationStrategy，他除了拥有父类以反射实例化对象的功能外，还提供了通过 CGLIB 的动态字节码的功能进而支持方法注入所需的对象实例化需求。默认情况下，Spring 采用 CglibSubclassingInstantiationStrategy。

激活 Aware

当 Spring 完成 bean 对象实例化并且设置完相关属性和依赖后，则会开始 bean 的初始化进程（initializeBean()），初始化第一个阶段是检查当前 bean 对象是否实现了一系列以 Aware 结尾的的接口。

Aware 接口为 Spring 容器的核心接口，是一个具有标识作用的超级接口，实现了该接口的 bean 是具有被 Spring 容器通知的能力，通知的方式是采用回调的方式。

在初始化阶段主要是感知 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware ：

private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) {
    if (bean instanceof Aware) {
        if (bean instanceof BeanNameAware) {
            ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
        }
        if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
            ClassLoader bcl = getBeanClassLoader();
            if (bcl != null) {
                ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl);
            }
        }
        if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
            ((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
        }
    }
}

BeanNameAware：对该 bean 对象定义的 beanName 设置到当前对象实例中 BeanClassLoaderAware：将当前 bean 对象相应的 ClassLoader 注入到当前对象实例中 BeanFactoryAware：BeanFactory 容器会将自身注入到当前对象实例中，这样当前对象就会拥有一个 BeanFactory 容器的引用。当然，Spring 不仅仅只是提供了上面三个 Aware 接口，而是一系列：

LoadTimeWeaverAware：加载Spring Bean时织入第三方模块，如AspectJ
BootstrapContextAware：资源适配器BootstrapContext，如JCA,CCI
ResourceLoaderAware：底层访问资源的加载器
PortletConfigAware：PortletConfig
PortletContextAware：PortletContext
ServletConfigAware：ServletConfig
ServletContextAware：ServletContext
MessageSourceAware：国际化
ApplicationEventPublisherAware：应用事件
NotificationPublisherAware：JMX通知

BeanPostProcessor

初始化第二个阶段则是 BeanPostProcessor 增强处理，在该阶段 BeanPostProcessor 会处理当前容器内所有符合条件的实例化后的 bean 对象。它主要是对 Spring 容器提供的 bean 实例对象进行有效的扩展，允许 Spring 在初始化 bean 阶段对其进行定制化修改，如处理标记接口或者为其提供代理实现。

BeanPostProcessor 接口提供了两个方法，在不同的时机执行，分别对应上图的前置处理和后置处理。

public interface BeanPostProcessor {
    @Nullable
     default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
    @Nullable
     default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
}

InitializingBean 和 init-method

InitializingBean 是一个接口，它为 Spring Bean 的初始化提供了一种方式，它有一个 afterPropertiesSet() 方法，在 bean 的初始化进程中会判断当前 bean 是否实现了 InitializingBean，如果实现了则调用 afterPropertiesSet() 进行初始化工作。然后再检查是否也指定了 init-method()，如果指定了则通过反射机制调用指定的 init-method()。

protected void invokeInitMethods(String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd)
   throws Throwable {
    Boolean isInitializingBean = (bean instanceof InitializingBean);
    if (isInitializingBean && (mbd == null || !mbd.isExternallyManagedInitMethod("afterPropertiesSet"))) {
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Invoking afterPropertiesSet() on bean with name '" + beanName + "'");
        }
        if (System.getSecurityManager() != null) {
            try {
                AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Object>) () -> {
                    ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
                    return null;
                }
                , getAccessControlContext());
            }
            catch (PrivilegedActionException pae) {
                throw pae.getException();
            }
        } else {
            ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
        }
    }
    if (mbd != null && bean.getClass() != NullBean.class) {
        String initMethodName = mbd.getInitMethodName();
        if (StringUtils.hasLength(initMethodName) &&
             !(isInitializingBean && "afterPropertiesSet".equals(initMethodName)) &&
             !mbd.isExternallyManagedInitMethod(initMethodName)) {
            invokeCustomInitMethod(beanName, bean, mbd);
        }
    }
}

对于 Spring 而言，虽然上面两种方式都可以实现初始化定制化，但是更加推崇 init-method 方式，因为对于 InitializingBean 接口而言，他需要 bean 去实现接口，这样就会污染我们的应用程序，显得 Spring 具有一定的侵入性。但是由于 init-method 是采用反射的方式，所以执行效率上相对于 InitializingBean 接口回调的方式可能会低一些。

DisposableBean 和 destroy-method

与 InitializingBean 和 init-method 用于对象的自定义初始化工作相似，DisposableBean和 destroy-method 则用于对象的自定义销毁工作。

当一个 bean 对象经历了实例化、设置属性、初始化阶段,那么该 bean 对象就可以供容器使用了（调用的过程）。当完成调用后，如果是 singleton 类型的 bean ，则会看当前 bean 是否应实现了 DisposableBean 接口或者配置了 destroy-method 属性，如果是的话，则会为该实例注册一个用于对象销毁的回调方法，便于在这些 singleton 类型的 bean 对象销毁之前执行销毁逻辑。

但是，并不是对象完成调用后就会立刻执行销毁方法，因为这个时候 Spring 容器还处于运行阶段，只有当 Spring 容器关闭的时候才会去调用。但是， Spring 容器不会这么聪明会自动去调用这些销毁方法，而是需要我们主动去告知 Spring 容器。

对于 BeanFactory 容器而言，我们需要主动调用 destroySingletons() 通知 BeanFactory 容器去执行相应的销毁方法。
对于 ApplicationContext 容器而言调用 registerShutdownHook() 方法。

实践验证

下面用一个实例来真实看看看上面执行的逻辑，毕竟理论是不能缺少实践的：

public class lifeCycleBean implements BeanNameAware,BeanFactoryAware,BeanClassLoaderAware,BeanPostProcessor,
        InitializingBean,DisposableBean {

    private String test;

    public String getTest() {
        return test;
    }

    public void setTest(String test) {
        System.out.println("属性注入....");
        this.test = test;
    }

    public lifeCycleBean(){
        System.out.println("构造函数调用...");
    }

    public void display(){
        System.out.println("方法调用...");
    }

    @Override
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("BeanFactoryAware 被调用...");
    }

    @Override
    public void setBeanName(String name) {
        System.out.println("BeanNameAware 被调用...");
    }

    @Override
    public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
        System.out.println("BeanClassLoaderAware 被调用...");
    }

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization 被调用...");
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization 被调用...");
        return bean;
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("DisposableBean destroy 被调动...");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("InitializingBean afterPropertiesSet 被调动...");
    }

    public void initMethod(){
        System.out.println("init-method 被调用...");
    }

    public void destroyMethdo(){
        System.out.println("destroy-method 被调用...");
    }

}

lifeCycleBean 继承了 BeanNameAware , BeanFactoryAware , BeanClassLoaderAware , BeanPostProcessor , InitializingBean , DisposableBean 六个接口，同时定义了一个 test 属性用于验证属性注入和提供一个 display() 用于模拟调用。配置如下：

<bean id="lifeCycle" class="org.springframework.core.test.lifeCycleBean"
        init-method="initMethod" destroy-method="destroyMethdo">
    <property name="test" value="test"/>
</bean>

配置 init-method 和 destroy-method。测试方法如下：

// BeanFactory 容器一定要调用该方法进行 BeanPostProcessor 注册
factory.addBeanPostProcessor(new lifeCycleBean());

lifeCycleBean lifeCycleBean = (lifeCycleBean) factory.getBean("lifeCycle");
lifeCycleBean.display();

System.out.println("方法调用完成，容器开始关闭....");
// 关闭容器
factory.destroySingletons();

运行结果：

构造函数调用...
构造函数调用...
属性注入....
BeanNameAware 被调用...
BeanClassLoaderAware 被调用...
BeanFactoryAware 被调用...
BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization 被调用...
InitializingBean afterPropertiesSet 被调动...
init-method 被调用...
BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization 被调用...
方法调用...
方法调用完成，容器开始关闭....
DisposableBean destroy 被调动...
destroy-method 被调用...

有两个构造函数调用是因为要注入一个 BeanPostProcessor（你也可以另外提供一个 BeanPostProcessor 实例）。

根据执行的结果已经上面的分析，我们就可以对 Spring Bean 的声明周期过程如下（方法级别）：

Spring 容器根据实例化策略对 Bean 进行实例化。
实例化完成后，如果该 bean 设置了一些属性的话，则利用 set 方法设置一些属性。
如果该 Bean 实现了 BeanNameAware 接口，则调用 setBeanName() 方法。
如果该 bean 实现了 BeanClassLoaderAware 接口，则调用 setBeanClassLoader() 方法。
如果该 bean 实现了 BeanFactoryAware接口，则调用 setBeanFactory() 方法。
如果该容器注册了 BeanPostProcessor，则会调用postProcessBeforeInitialization() 方法完成 bean 前置处理
如果该 bean 实现了 InitializingBean 接口，则调用。afterPropertiesSet() 方法。
如果该 bean 配置了 init-method 方法，则调用 init-method 指定的方法。
初始化完成后，如果该容器注册了 BeanPostProcessor 则会调用 postProcessAfterInitialization() 方法完成 bean 的后置处理。
对象完成初始化，开始方法调用。
在容器进行关闭之前，如果该 bean 实现了 DisposableBean 接口，则调用 destroy() 方法。
在容器进行关闭之前，如果该 bean 配置了 destroy-mehod，则调用其指定的方法。
到这里一个 bean 也就完成了它的一生。

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