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# 本篇概覽
- 本章是《spring4.1.8擴充套件實戰》的第四篇，如果業務上需要在spring容器啟動和關閉的時候做一些操作，可以自定義SmartLifecycle介面的實現類來擴充套件，本章我們通過先分析再實戰的方法，來掌握這種擴充套件方式；

### 往期擴充套件連結
前面三章已經做了一些擴充套件，地址如下：
1. [《spring4.1.8擴充套件實戰之一：自定義環境變數驗證》](http://blog.itpub.net/70017844/viewspace-2900109/)；
2. [《spring4.1.8擴充套件實戰之二：Aware介面揭祕》](http://blog.itpub.net/70017844/viewspace-2900130/)；
3. [《spring4.1.8擴充套件實戰之三：廣播與監聽》](http://blog.itpub.net/70017844/viewspace-2900211/)；

### 本章概要
- 本章由以下幾部分組成：
1. SmartLifecycle介面概覽；
2. spring容器啟動與SmartLifecycle的關係；
3. spring容器關閉與SmartLifecycle的關係；
4. 關於Lifecycle和SmartLifecycle；
5. 實戰SmartLifecycle介面擴充套件；

### SmartLifecycle介面概覽
- 先來看看SmartLifecycle介面的類圖：
![image.png](https://bbs-img.huaweicloud.com/blogs/img/20220614/1655182898066402650.png)

- 如上圖所示，在繼承了Lifecycle和Phased兩個介面後，SmartLifecycle一共定義了六個方法，為了便於後面的原始碼分析，先做個簡介：

| 方法 | 作用 |
| :---- | :----|
| start()| bean初始化完畢後，該方法會被執行 |
| stop()| 容器關閉後： spring容器發現當前物件實現了SmartLifecycle，就呼叫stop(Runnable)， 如果只是實現了Lifecycle，就呼叫stop() |
| isRunning()| 當前狀態 |
| getPhase()| 返回值決定start方法在眾多Lifecycle實現類中的執行順序(stop也是) |
| isAutoStartup()| start方法被執行前先看此方法返回值，返回false就不執行start方法了 |
| stop(Runnable)| 容器關閉後： spring容器發現當前物件實現了SmartLifecycle，就呼叫stop(Runnable)， 如果只是實現了Lifecycle，就呼叫stop()|

- 從上述列舉中可以看出，感知容器變化的能力最終來自Lifecycle，而SmartLifecycle只是Lifecycle的增強版，可以自定義優先順序（getPhase），自主決定是否隨容器啟動（isAutoStartup），以及停止時能接受一個runnable物件（stop(Runnable)）；

### spring容器啟動與SmartLifecycle的關係
- 現在可以結合spring原始碼來看看SmartLifecycle的使用場景，從spring容器初始化看起；

- AbstractApplicationContext類的refresh方法中，在bean的例項化和初始化操作完畢後，會呼叫finishRefresh方法，如下圖紅框所示：

![image.png](https://bbs-img.huaweicloud.com/blogs/img/20220614/1655182916734465260.png)

- finishRefresh方法內容如下，中文註釋對每個方法做了簡介：

```java
protected void finishRefresh() {
	// LifecycleProcessor例項初始化，
	// LifecycleProcessor是所有Lifecycle實現類的管家，裡面包含了對Lifecycle的各種操作.
	initLifecycleProcessor();

// 通過LifecycleProcessor來執行Lifecycle實現類的start方法
	getLifecycleProcessor().onRefresh();

// 向監聽器傳送廣播，訊息型別是ContextRefreshedEvent
	publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this));

// 如果配置了MBeanServer，就完成在MBeanServer上的註冊
	LiveBeansView.registerApplicationContext(this);
}
```

- 上述程式碼中，initLifecycleProcessor()和getLifecycleProcessor().onRefresh()這兩個方法和本章的主題有關，其他兩個就不在本章展開了，我們從initLifecycleProcessor開始看起吧；

- initLifecycleProcessor方法的作用是為applicationContext的成員變數lifecycleProcessor賦值，如果已有名為"lifecycleProcessor"的bean，lifecycleProcessor就等於這個bean，否則就例項化一個DefaultLifecycleProcessor物件，再讓lifecycleProcessor等於這個物件，並且把這個物件作註冊到spring環境中（名為"lifecycleProcessor"），原始碼如下：

```java
protected void initLifecycleProcessor() {
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
		if (beanFactory.containsLocalBean(LIFECYCLE_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
			this.lifecycleProcessor =
					beanFactory.getBean(LIFECYCLE_PROCESSOR_BEAN_NAME, LifecycleProcessor.class);
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Using LifecycleProcessor [" + this.lifecycleProcessor + "]");
			}
		}
		else {
			DefaultLifecycleProcessor defaultProcessor = new DefaultLifecycleProcessor();
			defaultProcessor.setBeanFactory(beanFactory);
			this.lifecycleProcessor = defaultProcessor;
			beanFactory.registerSingleton(LIFECYCLE_PROCESSOR_BEAN_NAME, this.lifecycleProcessor);
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Unable to locate LifecycleProcessor with name '" +
						LIFECYCLE_PROCESSOR_BEAN_NAME +
						"': using default [" + this.lifecycleProcessor + "]");
			}
		}
	}
```

- 接下來是==getLifecycleProcessor().onRefresh()==的執行，如果業務不自定義一個LifecycleProcessor，就預設建立一個DefaultLifecycleProcessor物件，因此執行的就是DefaultLifecycleProcessor的onRefresh方法，來看看原始碼：

```java
@Override
public void onRefresh() {
	startBeans(true);
	this.running = true;
}
```

- 展開startBeans方法看看，==注意入參autoStartupOnly等於true==：

```java
private void startBeans(boolean autoStartupOnly) {
		//取得所有Lifecycle介面的例項，此map的key是例項的名稱，value是例項
		Map<string lifecycle> lifecycleBeans = getLifecycleBeans();
		Map<integer lifecyclegroup> phases = new HashMap<integer lifecyclegroup>();
		for (Map.Entry<string extends lifecycle> entry : lifecycleBeans.entrySet()) {
			Lifecycle bean = entry.getValue();
			//autoStartupOnly等於true時，bean必須實現SmartLifecycle介面，並且isAutoStartup()返回true，才會被放入LifecycleGroup中(後續會從LifecycleGroup中取出來執行start())
			if (!autoStartupOnly || (bean instanceof SmartLifecycle && ((SmartLifecycle) bean).isAutoStartup())) {
				int phase = getPhase(bean);
				LifecycleGroup group = phases.get(phase);
				if (group == null) {
					group = new LifecycleGroup(phase, this.timeoutPerShutdownPhase, lifecycleBeans, autoStartupOnly);
					//phases是個map，key是Lifecycle例項的phase值，value是Lifecycle例項
					phases.put(phase, group);
				}
				//當前例項加入LifecycleGroup中，該LifecycleGroup內的所有例項的phase都相等
				group.add(entry.getKey(), bean);
			}
		}
		if (phases.size() > 0) {
			List<integer> keys = new ArrayList<integer>(phases.keySet());
			//按照所有的phase值排序，然後依次執行bean的start方法，每次都是一批phase相同的
			Collections.sort(keys);
			for (Integer key : keys) {
				//這裡面會對所有Lifecycle例項逐個呼叫start方法
				phases.get(key).start();
			}
		}
	}
```

- SmartLifecycle的例項的start被呼叫的地方是在LifecycleGroup內部，對應的方法是doStart，如下所示，優先處理依賴bean：

```java
private void doStart(Map<string extends lifecycle> lifecycleBeans, String beanName, boolean autoStartupOnly) {
		Lifecycle bean = lifecycleBeans.remove(beanName);
		if (bean != null && !this.equals(bean)) {
			String[] dependenciesForBean = this.beanFactory.getDependenciesForBean(beanName);
			for (String dependency : dependenciesForBean) {
				//如果有依賴類，就先呼叫依賴類的start方法，這裡做了迭代呼叫
				doStart(lifecycleBeans, dependency, autoStartupOnly);
			}
			//條件略多，首先要求isRunning返回false，其次：不能是SmartLifecycle的實現類，若是SmartLifecycle實現類，其isAutoStartup方法必須返回true
			if (!bean.isRunning() &&
					(!autoStartupOnly || !(bean instanceof SmartLifecycle) || ((SmartLifecycle) bean).isAutoStartup())) {
				if (logger.isDebugEnabled()) {
					logger.debug("Starting bean '" + beanName + "' of type [" + bean.getClass() + "]");
				}
				try {
					bean.start();
				}
				catch (Throwable ex) {
					throw new ApplicationContextException("Failed to start bean '" + beanName + "'", ex);
				}
				if (logger.isDebugEnabled()) {
					logger.debug("Successfully started bean '" + beanName + "'");
				}
			}
		}
	}
```

- 以上就是初始化階段容器對SmartLifecycle例項的處理邏輯，簡單的小結如下：
1. Lifecycle的處理都是委託給LifecycleProcessor執行的，先準備好此例項；
2. 將所有的Lifecycle例項按照phase分組；
3. 從phase值最小的分組開始，依次執行其中每個Lifecycle物件的start方法；

- 關於容器啟動時的Lifecycle的處理就分析到這裡，接下來看看容器關閉時對Lifecycle操作；

### spring容器關閉與SmartLifecycle的關係
- 分析SmartLifecycle如何感知spring容器的關閉，首先要弄清楚stop方法的呼叫棧，從LifecycleProcessor介面看起吧：

```java
public interface LifecycleProcessor extends Lifecycle {

/**
	 * Notification of context refresh, e.g. for auto-starting components.
	 */
	void onRefresh();

/**
	 * Notification of context close phase, e.g. for auto-stopping components.
	 */
	void onClose();

}
```

- 如上所示，感知容器關閉只能靠onClose方法被呼叫了，去看看該方法的呼叫處； 
- LifecycleProcessor的onClose方法是在AbstractApplicationContext的doClose方法中被呼叫的，如下圖紅框所示，這是彙集了容器關閉時要執行的基本邏輯：

![image.png](https://bbs-img.huaweicloud.com/blogs/img/20220614/1655183032374362093.png)

- 弄清了呼叫邏輯，可以去DefaultLifecycleProcessor中看看SmartLifecycle例項的stop方法是如何被呼叫的；

- DefaultLifecycleProcessor的stop方法中先呼叫stopBeans方法，再將成員變數running設定為false，表示狀態已不是執行中：

```java
@Override
public void stop() {
	stopBeans();
	this.running = false;
}
```

- 展開stopBeans方法：

```java
private void stopBeans() {
		//取得所有Lifecycle介面的例項，此map的key是例項的名稱，value是例項
		Map<string lifecycle> lifecycleBeans = getLifecycleBeans();
		Map<integer lifecyclegroup> phases = new HashMap<integer lifecyclegroup>();
		for (Map.Entry<string lifecycle> entry : lifecycleBeans.entrySet()) {
			Lifecycle bean = entry.getValue();
			//SmartLifecycle例項通過getPhase方法返回，只實現了Lifecycle的返回0
			int shutdownOrder = getPhase(bean);
			LifecycleGroup group = phases.get(shutdownOrder);
			if (group == null) {
				group = new LifecycleGroup(shutdownOrder, this.timeoutPerShutdownPhase, lifecycleBeans, false);
				//phases是個map，key是Lifecycle例項的phase值，value是Lifecycle例項
				phases.put(shutdownOrder, group);
			}
			group.add(entry.getKey(), bean);
		}
		if (phases.size() > 0) {
			List<integer> keys = new ArrayList<integer>(phases.keySet());
			//按照phase排序，和啟動的時候的排序正好相反
			Collections.sort(keys, Collections.reverseOrder());
			for (Integer key : keys) {
				//對phase相同的Lifecycle例項，逐一執行stop方法
				phases.get(key).stop();
			}
		}
	}
```

- 上述程式碼和啟動時執行start的邏輯基本相似，不同的是執行順序正好相反；

- 看看LifecycleGroup的stop方法內部，是如何呼叫Lifecycle例項的stop方法的：

```java
public void stop() {
			if (this.members.isEmpty()) {
				return;
			}
			if (logger.isInfoEnabled()) {
				logger.info("Stopping beans in phase " + this.phase);
			}
			Collections.sort(this.members, Collections.reverseOrder());
			//這裡有個同步邏輯，CounDownLatch中計數器的數量為當前LifecycleGroup中Lifecycle例項數量
			CountDownLatch latch = new CountDownLatch(this.smartMemberCount);
			Set<string> countDownBeanNames = Collections.synchronizedSet(new LinkedHashSet<string>());
			for (LifecycleGroupMember member : this.members) {
				//這個containsKey判斷很重要，在doStop方法中，SmartLifecycle的stop方法可能會在新執行緒中執行，執行時如果發現了bean的依賴bean，會先去執行依賴bean的stop方法，
				//因此有可能此處的Lifecycle例項是例項A的依賴bean，已經在執行A例項的stop時執行過stop方法了，執行stop方法完成的時候會將自己從this.lifecycleBeans中remove掉，所以在this.lifecycleBeans就不存在了
				if (this.lifecycleBeans.containsKey(member.name)) {
					doStop(this.lifecycleBeans, member.name, latch, countDownBeanNames);
				}
				else if (member.bean instanceof SmartLifecycle) {
					latch.countDown();
				}
			}
			try {
				//等到所有Lifecycle例項都執行完畢，當前執行緒才會執行下去
				latch.await(this.timeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
				if (latch.getCount() > 0 && !countDownBeanNames.isEmpty() && logger.isWarnEnabled()) {
					logger.warn("Failed to shut down " + countDownBeanNames.size() + " bean" +
							(countDownBeanNames.size() > 1 ? "s" : "") + " with phase value " +
							this.phase + " within timeout of " + this.timeout + ": " + countDownBeanNames);
				}
			}
			catch (InterruptedException ex) {
				Thread.currentThread().interrupt();
			}
		}
```

- 以上程式碼有一處需要注意：
- SmartLifecycle例項有個stop(Runnable)方法，實現的時候可以在另一個執行緒中執行stop的邏輯，這樣就可以多個SmartLifecycle例項並行執行stop邏輯了，可以提高執行速度，當前執行緒為了等待所有執行stop的執行緒，用了CountDownLatch來等待，為了避免無限期等待還設定了超時時間；

- 最後來看看LifecycleGroup的stop方法中迴圈呼叫的doStop方法吧，這裡面才會真正的呼叫到Lifecycle例項的stop方法，還有上面我們分析的多執行緒邏輯：

```java
private void doStop(Map<string extends lifecycle> lifecycleBeans, final String beanName,
			final CountDownLatch latch, final Set<string> countDownBeanNames) {
		//從成員變數lifecycleBeans中remove當前bean，表示已經執行過stop方法
		Lifecycle bean = lifecycleBeans.remove(beanName);
		if (bean != null) {
			//找出依賴bean，通過迭代呼叫來保證依賴bean先執行stop方法
			String[] dependentBeans = this.beanFactory.getDependentBeans(beanName);
			for (String dependentBean : dependentBeans) {
				//迭代
				doStop(lifecycleBeans, dependentBean, latch, countDownBeanNames);
			}
			try {
				//isRunning方法返回true才會執行stop，因此自定義Lifecycle的時候要注意
				if (bean.isRunning()) {
					if (bean instanceof SmartLifecycle) {
						if (logger.isDebugEnabled()) {
							logger.debug("Asking bean '" + beanName + "' of type [" + bean.getClass() + "] to stop");
						}
						countDownBeanNames.add(beanName);
						//傳入CountDownLatch減一的邏輯，這樣SmartLifecycle的stop方法中就可以使用新執行緒來執行相關邏輯了，記得執行完畢後再執行Runnable中的邏輯，這樣主執行緒才不會一直等待；
						((SmartLifecycle) bean).stop(new Runnable() {
							@Override
							public void run() {
								latch.countDown();
								countDownBeanNames.remove(beanName);
								if (logger.isDebugEnabled()) {
									logger.debug("Bean '" + beanName + "' completed its stop procedure");
								}
							}
						});
					}
					else {
						if (logger.isDebugEnabled()) {
							logger.debug("Stopping bean '" + beanName + "' of type [" + bean.getClass() + "]");
						}
						//如果不是SmartLifecycle例項，就呼叫stop,在當前執行緒中執行
						bean.stop();
						if (logger.isDebugEnabled()) {
							logger.debug("Successfully stopped bean '" + beanName + "'");
						}
					}
				}
				else if (bean instanceof SmartLifecycle) {
					// CountDownLatch中計數器的數量是按照SmartLifecycle例項的數量來算的，如果不在runing狀態，例項的stop方法就不會呼叫，主執行緒就不用等待這次stop，latch直接減一
					latch.countDown();
				}
			}
			catch (Throwable ex) {
				if (logger.isWarnEnabled()) {
					logger.warn("Failed to stop bean '" + beanName + "'", ex);
				}
			}
		}
	}
```

- 從以上程式碼可以看出，SmartLifecycle實現類的stop(Runnable)被呼叫時，LifecycleGroup已經將stop呼叫完畢後要做的工作通過Runnable傳遞給實現類了，因此實現類中要記得執行Runnable的run方法，否則會導致外部呼叫邏輯的引數不準備，影響呼叫執行緒的執行；

- 以上就是關閉容器階段對SmartLifecycle例項的處理邏輯，簡單的小結如下：
1. AbstractApplicationContext的doClose方法在容器關閉時會被執行，此處呼叫LifecycleProcessor的onClose方法，由LifecycleProcessor負責所有Lifecycle例項的關閉操作；
2. 將所有的Lifecycle例項按照phase分組；
3. 從phase值最大的分組開始，依次執行其中每個Lifecycle物件的stop方法；
4. 對每個SmartLifecycle例項，若想並行執行以加快stop執行速度，可以在stop方法中用新的執行緒來執行stop業務邏輯，但是最後不要忘記呼叫Runnable入參的run方法，以完成主執行緒的計數和統計；
5. 主執行緒使用了CountDownLatch，在呼叫了SmartLifecycle例項的stop方法後就會等待，等到計數達到SmartLifecycle總數或者等待超時，再繼續向後執行；

- 關於容器啟動時的Lifecycle的處理就分析到這裡，接下來看看容器關閉時對Lifecycle操作；

### Lifecycle和SmartLifecycle，自定義的時候用哪個？
- 看了上面的原始碼分析，我們對Lifecycle和SmartLifecycle有了更全面的認知，如果對執行順序沒有要求，在關閉的時候也沒有效能或者時間要求，那麼就用Lifecycle吧，因為更簡單，如果在乎順序，也期望關閉時多個Lifecycle例項能並行執行，快速結束，SmartLifecycle無疑更適合；

- 理論上已經基本熟悉了，接下來通過一次實戰來加深印象，我們自定義一個SmartLifecycle的實現類，並在springboot中驗證以下；

### 實戰SmartLifecycle介面擴充套件
- 本次實戰的內容是建立一個springboot工程，在裡面自定義一個SmartLifecycle介面的實現類，如果您不想敲程式碼，也可以去github下載原始碼，地址和連結資訊如下表所示：

| 名稱      |   連結 |   備註|
| :-------- | :----| :----|
| 專案主頁| https://github.com/zq2599/blog_demos | 該專案在GitHub上的主頁 |
| git倉庫地址(https)| https://github.com/zq2599/blog_demos.git | 該專案原始碼的倉庫地址，https協議 |
| git倉庫地址(ssh)| git@github.com:zq2599/blog_demos.git | 該專案原始碼的倉庫地址，ssh協議 |

- 這個git專案中有多個資料夾，本章原始碼在資料夾customizelifecycle下，如下圖紅框所示：

![image.png](https://bbs-img.huaweicloud.com/blogs/img/20220614/1655183066978890374.png)

- 接下來開始實戰吧：
- 基於maven建立一個springboot的web工程，名為customizelifecycle，pom.xml如下：

```xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemalocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelversion>4.0.0</modelversion>

<groupid>com.bolingcavalry</groupid>
	<artifactid>customizelifecycle</artifactid>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>jar</packaging>

<name>customizelifecycle</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>

<parent>
		<groupid>org.springframework.boot</groupid>
		<artifactid>spring-boot-starter-parent</artifactid>
		<version>1.5.15.RELEASE</version>
		<relativepath></relativepath> 
	</parent>

<dependencies>
		<dependency>
			<groupid>org.springframework.boot</groupid>
			<artifactid>spring-boot-starter-web</artifactid>
		</dependency>

<dependency>
			<groupid>org.springframework.boot</groupid>
			<artifactid>spring-boot-starter-test</artifactid>
			<scope>test</scope>
		</dependency>
	</dependencies>

<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupid>org.springframework.boot</groupid>
				<artifactid>spring-boot-maven-plugin</artifactid>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>
```

- 建立Utils.java，裡面提供常用的靜態方法，本次會用到的是printTrack方法，用來列印當前堆疊，便於我們觀察程式執行情況：

```java
package com.bolingcavalry.customizelifecycle.util;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * @Description : 提供一些常用的工具方法
 * @Author : zq2599@gmail.com
 * @Date : 2018-08-14 05:51
 */
public class Utils {

private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Utils.class);

/**
     * 列印當前執行緒堆疊資訊
     * @param prefix
     */
    public static void printTrack(String prefix){
        StackTraceElement[] st = Thread.currentThread().getStackTrace();

if(null==st){
            logger.info("invalid stack");
            return;
        }

StringBuffer sbf =new StringBuffer();

for(StackTraceElement e:st){
 if(sbf.length()>0){
 sbf.append(" [學習路上，你不孤單，欣宸原創一路相伴...](http://blog.itpub.net/70017844/)</string></string></string></string></integer></integer></string></integer></integer></string></string></integer></integer></string></integer></integer></string>

spring4.1.8擴充套件實戰之四：感知spring容器變化(SmartLifecycle介面)

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