最近在研究Spring bean 生命週期相關知識點以及原始碼，所以打算寫一篇 Spring bean生命週期相關的文章，但是整理過程中發現涉及的點太多而且又很複雜，很難在一篇文章中把Spring bean 的生命週期講清楚，所以最後決定分解成幾個模組來寫，最後在寫一篇文章把各個內容串聯起來，這樣可以講的更細更深入不會猶豫篇幅而講的太籠統。bean 生命週期所涉及的主要流程如下圖所示。
本文想寫bean 生命週期的第二階段 bean 的依賴注入(注入屬性)部分按下面幾個步驟來講解。
- Spring容器與依賴注入
- 什麼時候會觸發依賴注入？
- 關於依賴注入與屬性注入的幾點說明
- 解析Spring 依賴注入原始碼部分
- 總結
一. Spring容器與依賴注入
Spring最有名的高階特性非ioc莫屬了，雖然ioc 不是本次要討論的重點，但還是有必要說一下。對於Spring的ioc我不想過多教科書式的解釋這名次，我也相信每個使用Spring的程式設計師都有自己的理解，只是有時很難把自己的理解清楚的解釋給別人而已。下面我說說我自己的理解，有說錯的地方歡迎大家指正。Spring ioc 至少要具備一下兩點功能：
準備Bean 整個生命週期需要的資料
這一步是Spring 容器啟動的時候會 定位我們的配置檔案，載入檔案，並解析成Bean的定義檔案BeanDefinition來為下一步作準備，這個BeanDefinition會貫穿Spring 啟動初始化的整個流程，非常重要，因為他是資料基礎。
管理Bean的整個生命週期
- 需要具備建立一個Bean的功能
- 需要具備根據Bean與Bean之間的關係依賴注入功能（本次要講的內容）
- 需要能夠執行初始化方法以及銷燬方法
有了以上幾個功能之後Spring ioc 就能夠控制bean的流程了，這不控制反轉了麼。而我們只需用註解或者配置檔案配置bean的特性以及依賴關係即可。下面說一下有關ApplicationContext 和 BeanDefinition：
1. 核心容器ApplicationContext
上述這些功能都可以由Spring容器(比如 ApplicationContext)來實現,Spring啟動時會把所有需要的bean掃描並註冊到容器裡，在這個過程當中Spring會根據我們定義的bean之間的依賴關係來進行注入，依賴關係的維護方式有兩種即XML配置檔案或者註解，Spring啟動時會把這些依賴關係轉化成Spring能夠識別的資料結構BeanDefinition,並根據它來進行bean的初始化，依賴注入等操作。下面看看一個簡單的Spring容器如下圖：
結論:BeanDefinition提供了原材料資料基礎,而ApplicationContext 提供了流程的設計與實現的演算法
2. Bean依賴關係的定義
我們需要為Spring容器提供所有bean的定義以及bean之間的依賴關係，從而進行bean的依賴注入通常有兩種方式，XML配置或者註解，不管是那種最終都會解析成BeanDefinition。
通過XML配置Bean依賴關係
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans">
<!-- orderDao 不需要任何的依賴 -->
<bean id="orderDao" class="spring.DI.OrderDao"/>
<!-- orderService 需要依賴orderDao -->
<bean id="orderService" class="spring.DI.OrderService">
<property name="orderDao" ref="orderDao"/>
</bean>
<!-- orderController orderService 也間接依賴了orderDao -->
<bean id="orderController" class="spring.DI.OrderController">
<property name="orderService" ref="orderService"/>
</bean>
</beans>
複製程式碼public class OrderController {
private OrderService orderService;
public OrderService getOrderService() {
return orderService;
}
public void setOrderService(OrderService orderService) {
this.orderService = orderService;
}
}
複製程式碼這種注入方式叫做set 方法注入，只需xml配置 加上對引用的bean的get set方法即可
通過註解定義置Bean依賴關係
<context:component-scan base-package="xxx.yyy"/>
複製程式碼@Controller
public class OrderController {
@Autowired
private OrderService orderService;
public OrderController() {
}
}
複製程式碼@Service
public class OrderService {
@Autowired
private OrderDao orderDao;
public OrderService() {
}
}
複製程式碼@Repository
public class OrderDao {
public OrderDao() {
}
}
複製程式碼Spring 啟動時會把我們的定義資訊轉化成Spring能看懂的BeanDefinition,然後就可以由容器來建立bean以及依賴注入了，具體依賴注入的時候對於配置檔案和註解的處理手段還不同，這個一會兒在解釋。
二. 什麼時候會觸發依賴注入？
- Spring 容器啟動初始化的時候(所有單例非懶載入的bean)
- 懶載入(lazy-init)的bean 第一次進行getBean的時候
1.Spring 容器啟動初始化的時候
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-beans.xml");
複製程式碼public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)throws BeansException {
super(parent);
setConfigLocations(configLocations);
if (refresh) {
// 容器初始化入口
refresh();
}
}
複製程式碼public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
prepareRefresh();
// Prepare the bean factory for use in this context.
prepareBeanFactory(beanFactory);
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// Invoke factory processors registered as beans in the context.
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// Register bean processors that intercept bean creation.
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
// 初始化所有非 懶載入的bean！！！！
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// Last step: publish corresponding event.
finishRefresh();
}
}
複製程式碼finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// 初始化所有非 懶載入的bean！！!
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
beanFactory.setTempClassLoader(null);
// 此處省略多行與本次無關程式碼
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}
複製程式碼public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
// 所有beanDefinition集合
List<String> beanNames = new ArrayList<String>(this.beanDefinitionNames);
// 觸發所有非懶載入單例bean的初始化
for (String beanName : beanNames) {
RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
// 判斷是否是懶載入單例bean，如果是單例的並且不是懶載入的則在Spring 容器
if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
// 判斷是否是FactoryBean
if (isFactoryBean(beanName)) {
// 對FactoryBean的處理
}else {
// 如果是普通bean則進行初始化依賴注入，此 getBean(beanName)接下來觸發的邏輯跟
// context.getBean("beanName") 所觸發的邏輯是一樣的
getBean(beanName);
}
}
}
}
複製程式碼@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
複製程式碼2.懶載入(lazy-init)的bean 第一次進行getBean
懶載入的bean 第一次進行getBean的操作呼叫的也是同一個方法
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
複製程式碼doCreateBean是依賴注入的入口，也是我們本次要談的核心函式。該方法具體實現在AbstractAutowireCapableBeanFactory類，感興趣的朋友可以進去看看呼叫鏈。下面才剛剛開始進入依賴注入原始碼階段。
三. 關於依賴注入與屬性注入的幾點說明
依賴注入其實是屬性注入的一種特殊型別，他的特殊之處在於他要注入的是Bean，同樣由Spring管理的Bean，而不是其他的引數，如String,List,Set,Array這種。
Bean型別的屬性的引用 ref,這種注入屬於依賴注入
四. 解析Spring 依賴注入原始碼部分
- 依賴注入實現的入口
- 註解形式注入的原始碼
- xml 配置形式注入的原始碼
1. 依賴注入實現的入口
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) {
//第一步 建立bean例項 還未進行屬性填充和各種特性的初始化
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (instanceWrapper == null) {
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
Object exposedObject = bean;
try {
// 第二步 進行依賴注入(注入屬性)
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
if (exposedObject != null) {
// 第三步 執行bean的初始化方法
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}catch (Throwable ex) {
// 拋相應的異常
}
return exposedObject;
}
複製程式碼我們這裡需要關注的是第二步關於依賴注入這一塊，下面這行程式碼
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
複製程式碼protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
// 所有的屬性
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
// 這裡是處理自動裝配型別的, autowire=byName 或者byType。如果不配置不走這個分支，xml或註解都可配
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
pvs = newPvs;
}
// 後處理器是否已經準備好（後處理器會處理已@Autowired 形式來注入的bean， 有一個
// 子類AutowiredAnnotationBeanPostProcessor來處理@Autowired注入的bean）
boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
// 是否需要依賴檢查
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
if (hasInstAwareBpps) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor)bp;
// 這裡會處理對註解形式的注入 重點！！！！
pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvs == null) {
return;
}
}
}
}
}
// 注入引數的方法（註解的Bean的依賴注入除外）
applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}
複製程式碼2. 註解形式注入的原始碼
// 後處理器是否已經準備好（後處理器會處理已@Autowired 形式來注入的bean， 有一個
// 子類AutowiredAnnotationBeanPostProcessor來處理@Autowired注入的bean）
boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
// 是否需要依賴檢查
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
if (hasInstAwareBpps) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor)bp;
// 這裡會處理對註解形式的注入，比如 @Autowired註解 由類AutowiredAnnotationBeanPostProcessor來處理
pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvs == null) {
return;
}
}
}
}
}
複製程式碼pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
複製程式碼@Override
public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
// 這裡定義了把誰注入到哪裡
InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
try {
// 進行注入
metadata.inject(bean, beanName, pvs);
}catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
}
return pvs;
}
複製程式碼InjectionMetadata在這個類裡頭封裝了依賴的bean與被依賴的bean的資訊，比如orderCcontroller 依賴orderService，需要把orderService 注入到orderController。下面貼一下我debug的圖片
protected void inject(Object target, String requestingBeanName, PropertyValues pvs) throws Throwable {
if (this.isField) {
Field field = (Field) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
}else {
if (checkPropertySkipping(pvs)) {
return;
}
try {
Method method = (Method) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(method);
method.invoke(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
}catch (InvocationTargetException ex) {
throw ex.getTargetException();
}
}
}
複製程式碼3. xml 配置形式注入的原始碼
applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
複製程式碼這個步驟主要做的就是把屬性轉換成相對應的類的屬性型別，並最後注入到依賴的bean裡頭，由一下步驟組成：
- 判斷是否已轉換
- 進行轉換
- 注入到bean
protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
MutablePropertyValues mpvs = null;
List<PropertyValue> original;
if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
// 判斷是否已轉換，已經轉換了則return
if (mpvs.isConverted()) {
// Shortcut: use the pre-converted values as-is.
bw.setPropertyValues(mpvs);
return;
}
original = mpvs.getPropertyValueList();
}
TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);
// Create a deep copy, resolving any references for values.
List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<PropertyValue>(original.size());
boolean resolveNecessary = false;
for (PropertyValue pv : original) {
if (pv.isConverted()) {
deepCopy.add(pv);
} else {
// 屬性名 如（name,orderService）
String propertyName = pv.getName();
// 未轉換前的值，稍後貼出debug時的圖
Object originalValue = pv.getValue();
// 轉換後的值,進行轉換處理(重要！！！！)
Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
Object convertedValue = resolvedValue;
//
if (resolvedValue == originalValue) {
if (convertible) {
pv.setConvertedValue(convertedValue);
}
deepCopy.add(pv);
} else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
!((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
!(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
pv.setConvertedValue(convertedValue);
deepCopy.add(pv);
} else {
resolveNecessary = true;
deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
}
}
}
// 轉換完成
if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
mpvs.setConverted();
}
// 這裡就是進行屬性注入的地方，跟上面的inject方法類似
try {
bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
} catch (BeansException ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
}
}
複製程式碼下面介紹上述步驟中的兩個核心的流程：
- 進行轉換操作，生成最終需要注入的型別的物件
- 進行注入操作
1.進行轉換操作，生成最終需要注入的型別的物件
這個方法會返回一個我們最終要注入的一個屬性對應類的一個物件
Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
複製程式碼根據引數型別做具體的轉換處理，引數型別包括 1.Bean 2.Array 3.List 4.Set 5.Map 6.String 等等。
public Object resolveValueIfNecessary(Object argName, Object value) {
// Bean 型別
if (value instanceof RuntimeBeanReference) {
RuntimeBeanReference ref = (RuntimeBeanReference) value;
return resolveReference(argName, ref);
}
else if (value instanceof ManagedArray) {
// 處理陣列
return resolveManagedArray(argName, (List<?>) value, elementType);
}
else if (value instanceof ManagedList) {
// 處理list
return resolveManagedList(argName, (List<?>) value);
}
else if (value instanceof ManagedSet) {
// 處理set
return resolveManagedSet(argName, (Set<?>) value);
}
else if (value instanceof ManagedMap) {
// 處理map
return resolveManagedMap(argName, (Map<?, ?>) value);
}
else if (value instanceof TypedStringValue) {
// 處理字串
}
else {
return evaluate(value);
}
}
複製程式碼private Object resolveReference(Object argName, RuntimeBeanReference ref) {
try {
String refName = ref.getBeanName();
refName = String.valueOf(doEvaluate(refName));
if (ref.isToParent()) {
if (this.beanFactory.getParentBeanFactory() == null) {
throw new BeanCreationException("");
}
return this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName);
}else {
Object bean = this.beanFactory.getBean(refName);
this.beanFactory.registerDependentBean(refName, this.beanName);
return bean;
}
}catch (BeansException ex) {throw new BeanCreationException(this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName,
"Cannot resolve reference to bean '" + ref.getBeanName() + "' while setting " + argName,ex);
}
}
複製程式碼Object bean = this.beanFactory.getBean(refName);
複製程式碼this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName);
複製程式碼從sprig ioc 容器的雙親中獲取bean(被依賴的bean)，假如orderCcontroller依賴orderService,則從容器中獲取orderService。這裡有個關鍵點，也就是這個獲取bean的過程也是一個依賴注入的過程，換句話說依賴注入是個遞迴的過程!!!!!!知道被依賴的bean不依賴任何bean。
- orderCcontroller 依賴 orderService 的操作會觸發 orderService 依賴 orderDao的操作
2.進行注入操作
這一步是通過Java的反射機制根據set 方法把屬性注入到bean裡。
bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
複製程式碼protected void setPropertyValue(AbstractNestablePropertyAccessor.PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) throws BeansException {
String propertyName = tokens.canonicalName;
String actualName = tokens.actualName;
if (tokens.keys != null) {
// 處理集合型別
}
else {
// 對非集合型別的處理
AbstractNestablePropertyAccessor.PropertyHandler ph = getLocalPropertyHandler(actualName);
Object oldValue = null;
try {
Object originalValue = pv.getValue();
Object valueToApply = originalValue;
if (!Boolean.FALSE.equals(pv.conversionNecessary)) {
if (pv.isConverted()) {
valueToApply = pv.getConvertedValue();
}else {
if (isExtractOldValueForEditor() && ph.isReadable()) {
try {
oldValue = ph.getValue();
}catch (Exception ex) {}
}
valueToApply = convertForProperty(propertyName, oldValue, originalValue, ph.toTypeDescriptor());
}
pv.getOriginalPropertyValue().conversionNecessary = (valueToApply != originalValue);
}
// 通過反射注入
ph.setValue(object, valueToApply);
}
}
}
複製程式碼 public void setValue(final Object object, Object valueToApply) throws Exception {
final Method writeMethod = this.pd.getWriteMethod();
if (!Modifier.isPublic(writeMethod.getDeclaringClass().getModifiers()) && !writeMethod.isAccessible()) {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
@Override
public Object run() {
writeMethod.setAccessible(true);
return null;
}
});
} else {
writeMethod.setAccessible(true);
}
}
final Object value = valueToApply;
if (System.getSecurityManager() != null) {
} else {
// 通過反射 用set 方法注入屬性
writeMethod.invoke(getWrappedInstance(), value);
}
}
複製程式碼總結
本文主要寫了一下幾點：
1.依賴注入這個步驟是整個Spring ioc 的一部分以及一個功能
2.依賴注入是屬性注入的一種，區別在於這個屬性是由Spring管理的bean
3.觸發依賴注入的時機
4.兩種依賴注入方式 配置檔案以及註解
5.原始碼部分
歡迎大家提出改進點，小弟入行不久功力淺。
參考：
《Spring 技術內幕》
《Spring 原始碼深度剖析》
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