5. Spring IOC源码深度剖析 好处:提高培养代码架构思维、深入理解框架
原则
读源码的方法和技巧
Spring源码构建
5.1 Spring IoC容器初始化主体流程 1. Spring IoC的容器体系 IoC容器是Spring的核心模块,是抽象了对象管理、依赖关系管理的框架解决方案。
Spring 提供了很多 的容器,其中 BeanFactory 是顶层容器(根容器),不能被实例化,它定义了所有 IoC 容器 必须遵从的一套原则,具体的容器实现可以增加额外的功能,比如我们常用到的ApplicationContext,其下更具体的实现如 ClassPathXmlApplicationContext 包含了解析 xml 等一系列的内容, AnnotationConfigApplicationContext 则是包含了注解解析等一系列的内容。Spring IoC 容器继承体系非常聪明,需要使用哪个层次用哪个层次即可,不必使用功能大而全的。
BeanFactory 顶级接口方法栈如下 
容器体系 
通过其接口设计,我们可以看到我们一贯使用的 ApplicationContext 除了继承BeanFactory的子接口, 还继承了ResourceLoader、MessageSource等接口,因此其提供的功能也就更丰富了。
下面我们以 ClasspathXmlApplicationContext 为例,深入源码说明 IoC 容器的初始化流程。
2. Bean生命周期关键时机点 
思路:创建一个类 LagouBean ,让其实现几个特殊的接口,并分别在接口实现的构造器、接口方法中 断点,观察线程调用栈,分析出 Bean 对象创建和管理关键点的触发时机。
LagouBean类
public  class  LagouBean  implements  InitializingBean , ApplicationContextAware  	private  ItBean itBean; 	public  void  setItBean (ItBean itBean)   		this .itBean = itBean; 	} 	 	public  LagouBean ()  		System.out.println("LagouBean 构造器..." ); 	} 	 	public  void  afterPropertiesSet ()  throws  Exception  		System.out.println("LagouBean afterPropertiesSet..." ); 	} 	public  void  print ()   		System.out.println("print方法业务逻辑执行" ); 	} 	@Override  	public  void  setApplicationContext (ApplicationContext applicationContext)  throws  BeansException  		System.out.println("setApplicationContext...." ); 	} } 
public  class  MyBeanFactoryPostProcessor  implements  BeanFactoryPostProcessor  	public  MyBeanFactoryPostProcessor ()   		System.out.println("BeanFactoryPostProcessor的实现类构造函数..." ); 	} 	@Override  	public  void  postProcessBeanFactory (ConfigurableListableBeanFactory beanFactory)  throws  BeansException  		System.out.println("BeanFactoryPostProcessor的实现方法调用中......" ); 	} } 
public  class  MyBeanPostProcessor  implements  BeanPostProcessor  	public  MyBeanPostProcessor ()   		System.out.println("BeanPostProcessor 实现类构造函数..." ); 	} 	@Override  	public  Object postProcessBeforeInitialization (Object bean, String beanName)  throws  BeansException  		if ("lagouBean" .equals(beanName)) { 			System.out.println("BeanPostProcessor 实现类 postProcessBeforeInitialization 方法被调用中......" ); 		} 		return  bean; 	} 	@Override  	public  Object postProcessAfterInitialization (Object bean, String beanName)  throws  BeansException  		if ("lagouBean" .equals(beanName)) { 			System.out.println("BeanPostProcessor 实现类 postProcessAfterInitialization 方法被调用中......" ); 		} 		return  bean; 	} } 
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans  xmlns ="http://www.springframework.org/schema/beans"  xmlns:xsi ="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  xsi:schemaLocation ="  http://www.springframework.org/schema/beans https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd " ><bean  id ="lagouBean"  class ="com.lagou.LagouBean" />  <bean  id ="myBeanFactoryPostProcessor"  class ="com.lagou.MyBeanFactoryPostProcessor" /><bean  id ="myBeanPostProcessor"  class ="com.lagou.MyBeanPostProcessor" /> </beans > 
public  class  IocTest  	 	@Test  	public  void  testIoC ()   		 		 		 		 		ApplicationContext applicationContext = new  ClassPathXmlApplicationContext("classpath:applicationContext.xml" ); 		LagouBean lagouBean = applicationContext.getBean(LagouBean.class); 		System.out.println(lagouBean); 	} } 
分析 Bean 的创建是在容器初始化时还是在 getBean 时 
分析构造函数调用情况 
分析 InitializingBean 之 afterPropertiesSet 初始化方法调用情况 
分析BeanFactoryPostProcessor 初始化和调用情况 
分析 BeanPostProcessor 初始化和调用情况 
总结 
3. BeanFactory初始化主流程分析 由以上分析可知,Spring IOC容器初始化的关键环节在AbstractApplicationContext#refresh()方法中,我们查看refresh方法来俯瞰IOC创建的主题流程:
@Override public  void  refresh ()  throws  BeansException, IllegalStateException     synchronized  (this .startupShutdownMonitor) {                  prepareRefresh();                  ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();                  prepareBeanFactory(beanFactory);         try  {                          postProcessBeanFactory(beanFactory);                          invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);                          registerBeanPostProcessors(beanFactory);                          initMessageSource();                          initApplicationEventMulticaster();                          onRefresh();                          registerListeners();                          finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);                          finishRefresh();         }              } } 
5.2 BeanFactory创建流程 1. 获取BeanFactory子流程 时序图:
2. BeanDefinition加载解析及注册子流程 关键步骤 该子流程涉及到如下几个关键步骤: 
Resource定位 :指对BeanDefinition的资源定位过程。通俗讲就是找到定义Javabean信息的XML文 件,并将其封装成Resource对象。
BeanDefinition载入  :把用户定义好的Javabean表示为IoC容器内部的数据结构,这个容器内部的数 据结构就是BeanDefinition。
注册BeanDefinition到 IoC 容器 
过程分析 子流程入口在 AbstractRefreshableApplicationContext#refreshBeanFactory 
依次调用多个类的 loadBeanDefinitions 方法 —> AbstractXmlApplicationContext —> AbstractBeanDefinitionReader —> XmlBeanDefinitionReader 一直执行到 XmlBeanDefinitionReader 的 doLoadBeanDefinitions 方法 
我们重点观察XmlBeanDefinitionReader 类的 registerBeanDefinitions 方法,期间产生了多 次重载调用,我们定位到最后一个
此处我们关注两个地方:一个createRederContext方法,一个是 DefaultBeanDefinitionDocumentReader类的registerBeanDefinitions方法,先进入 createRederContext 方法看看
public  XmlReaderContext createReaderContext (Resource resource)      return  new  XmlReaderContext(resource, this .problemReporter, this .eventListener,                                 this .sourceExtractor, this , getNamespaceHandlerResolver()); } public  NamespaceHandlerResolver getNamespaceHandlerResolver ()      if  (this .namespaceHandlerResolver == null ) {         this .namespaceHandlerResolver = createDefaultNamespaceHandlerResolver();     }     return  this .namespaceHandlerResolver; } protected  NamespaceHandlerResolver createDefaultNamespaceHandlerResolver ()      ClassLoader cl = (getResourceLoader() != null  ? getResourceLoader().getClassLoader() : getBeanClassLoader());     return  new  DefaultNamespaceHandlerResolver(cl); } 
我们可以看到,此处 Spring 首先完成了 NamespaceHandlerResolver 的初始化。 我们再进入 registerBeanDefinitions 方法中追踪,调用了 DefaultBeanDefinitionDocumentReader#registerBeanDefinitions 方法
进入 doRegisterBeanDefinitions 方法
进入 parseBeanDefinitions 方法
进入 processBeanDefinition 方法
至此,注册流程结束,我们发现,所谓的注册就是把封装的 XML 中定义的 Bean信息封装为 BeanDefinition 对象之后放入一个Map中,BeanFactory 是以 Map 的结构组织这些 BeanDefinition 的。
可以在DefaultListableBeanFactory中看到此Map的定义
private  final  Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new  ConcurrentHashMap<>(256 );
时序图 
5.3 Bean创建流程 通过最开始的关键时机点分析,我们知道Bean创建子流程入口在 AbstractApplicationContext#refresh()方法的finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)处进入finishBeanFactoryInitialization
继续进入DefaultListableBeanFactory类的preInstantiateSingletons方法,我们找到下面部分的代码,看到工厂Bean或者普通豆,最终都是通过getBean的方法获取实例
AbstractBeanFactory类的doGetBean方法,这个方法中的代码很多,我们直接找到核心部分
protected  <T> T doGetBean (final  String name, @Nullable  final  Class<T> requiredType,  	                          @Nullable  final  Object[] args, boolean  typeCheckOnly)  throws  BeansException 		 		final  String beanName = transformedBeanName(name); 		Object bean; 		 		 		Object sharedInstance = getSingleton(beanName); 		if  (sharedInstance != null  && args == null ) { 			if  (logger.isTraceEnabled()) { 				if  (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { 					logger.trace("Returning eagerly cached instance of singleton bean '"  + beanName + 							"' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference" ); 				} else  { 					logger.trace("Returning cached instance of singleton bean '"  + beanName + "'" ); 				} 			} 			 			 			bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null ); 		} else  { 			 			 			 			if  (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) { 				throw  new  BeanCurrentlyInCreationException(beanName); 			} 			 			 			BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory(); 			if  (parentBeanFactory != null  && !containsBeanDefinition(beanName)) { 				 				String nameToLookup = originalBeanName(name); 				if  (parentBeanFactory instanceof  AbstractBeanFactory) { 					return  ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean( 							nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly); 				} else  if  (args != null ) { 					 					return  (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args); 				} else  if  (requiredType != null ) { 					 					return  parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType); 				} else  { 					return  (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup); 				} 			} 			 			 			if  (!typeCheckOnly) { 				markBeanAsCreated(beanName); 			} 			try  { 				final  RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName); 				checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args); 				 				String[] dependsOn = mbd.getDependsOn(); 				if  (dependsOn != null ) { 					for  (String dep : dependsOn) { 						if  (isDependent(beanName, dep)) { 							throw  new  BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, 									"Circular depends-on relationship between '"  + beanName + "' and '"  + dep + "'" ); 						} 						registerDependentBean(dep, beanName); 						try  { 							getBean(dep); 						} catch  (NoSuchBeanDefinitionException ex) { 							throw  new  BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, 									"'"  + beanName + "' depends on missing bean '"  + dep + "'" , ex); 						} 					} 				} 				 				 				if  (mbd.isSingleton()) { 					sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { 						try  { 							 							return  createBean(beanName, mbd, args); 						} catch  (BeansException ex) { 							 							 							 							destroySingleton(beanName); 							throw  ex; 						} 					}); 					 					bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd); 				} else  if  (mbd.isPrototype()) { 					 					 					Object prototypeInstance = null ; 					try  { 						beforePrototypeCreation(beanName); 						prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args); 					} finally  { 						afterPrototypeCreation(beanName); 					} 					 					bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd); 				} else  { 					 					String scopeName = mbd.getScope(); 					final  Scope scope = this .scopes.get(scopeName); 					if  (scope == null ) { 						throw  new  IllegalStateException("No Scope registered for scope name '"  + scopeName + "'" ); 					} 					try  { 						 						Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> { 							beforePrototypeCreation(beanName); 							try  { 								return  createBean(beanName, mbd, args); 							} finally  { 								afterPrototypeCreation(beanName); 							} 						}); 						 						bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd); 					} catch  (IllegalStateException ex) { 						throw  new  BeanCreationException(beanName, 								"Scope '"  + scopeName + "' is not active for the current thread; consider "  + 										"defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton" , 								ex); 					} 				} 			} catch  (BeansException ex) { 				cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName); 				throw  ex; 			} 		} 		 		if  (requiredType != null  && !requiredType.isInstance(bean)) { 			try  { 				T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType); 				if  (convertedBean == null ) { 					throw  new  BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass()); 				} 				return  convertedBean; 			} catch  (TypeMismatchException ex) { 				if  (logger.isTraceEnabled()) { 					logger.trace("Failed to convert bean '"  + name + "' to required type '"  + 							ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "'" , ex); 				} 				throw  new  BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass()); 			} 		} 		return  (T) bean; 	} 
接着进入到AbstractAutowireCapableBeanFactory类的方法,找到以下代码部分
进入doCreateBean方法看看,该方法我们关注两块重点区域
if  (instanceWrapper == null ) {	instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args); } 
给Bean填充属性,调用初始化方法,应用BeanPostProcessor后置处理器
5.4 lazy-init 延迟加载机制原理 普通 Bean 的初始化是在容器启动初始化阶段执行的,而被lazy-init=true修饰的 bean 则是在从容器里 第一次进行context.getBean() 时进行触发。Spring 启动的时候会把所有bean信息(包括XML和注解)解 析转化成Spring能够识别的BeanDefinition并存到Hashmap里供下面的初始化时用,然后对每个 BeanDefinition 进行处理,如果是懒加载的则在容器初始化阶段不处理,其他的则在容器初始化阶段进 行初始化并依赖注入。
public  void  preInstantiateSingletons ()  throws  BeansException 		if  (logger.isTraceEnabled()) { 			logger.trace("Pre-instantiating singletons in "  + this ); 		} 		 		 		 		List<String> beanNames = new  ArrayList<>(this .beanDefinitionNames); 		 		 		for  (String beanName : beanNames) { 			 			 			RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName); 			if  (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) { 				if  (isFactoryBean(beanName)) { 					Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName); 					 					if  (bean instanceof  FactoryBean) { 						final  FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean; 						boolean  isEagerInit; 						if  (System.getSecurityManager() != null  && factory instanceof  SmartFactoryBean) { 							isEagerInit = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Boolean>) 											((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit, 									getAccessControlContext()); 						} 						else  { 							isEagerInit = (factory instanceof  SmartFactoryBean && 									((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit()); 						} 						if  (isEagerInit) { 							getBean(beanName); 						} 					} 				} 				else  { 					 					getBean(beanName); 				} 			} 		} 		 		for  (String beanName : beanNames) { 			Object singletonInstance = getSingleton(beanName); 			if  (singletonInstance instanceof  SmartInitializingSingleton) { 				final  SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance; 				if  (System.getSecurityManager() != null ) { 					AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> { 						smartSingleton.afterSingletonsInstantiated(); 						return  null ; 					}, getAccessControlContext()); 				} 				else  { 					smartSingleton.afterSingletonsInstantiated(); 				} 			} 		} 	} 
总结
对于被修饰为lazy-init的bean Spring 容器初始化阶段不会进行 init 并且依赖注入,当第一次进行getBean时候才进行初始化并依赖注入 对于非懒加载的bean,getBean的时候会从缓存里头获取,因为容器初始化阶段 Bean 已经初始化完成并缓存了起来 5.5 Spring IoC循环依赖问题 1. 什么是循环依赖 循环依赖其实就是循环引用,也就是两个或者两个以上的 Bean 互相持有对方,最终形成闭环。比如A 依赖于B,B依赖于C,C又依赖于A。
注意,这里不是函数的循环调用,是对象的相互依赖关系。循环调用其实就是一个死循环,除非有终结条件。
Spring中循环依赖场景有:
构造器的循环依赖(构造器注入) Field 属性的循环依赖(set注入) 其中,构造器的循环依赖问题无法解决,只能拋出 BeanCurrentlyInCreationException 异常,在解决
属性循环依赖时,spring采用的是提前暴露对象的方法。
2. 循环依赖处理机制 单例 bean 构造器参数循环依赖(无法解决) prototype 原型 bean循环依赖(无法解决) 对于原型bean的初始化过程中不论是通过构造器参数循环依赖还是通过setXxx方法产生循环依赖,Spring都会直接报错处理。
AbstractBeanFactory.doGetBean()方法:
if  (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {    throw  new  BeanCurrentlyInCreationException(beanName); } protected  boolean  isPrototypeCurrentlyInCreation (String beanName)      Object curVal = this .prototypesCurrentlyInCreation.get();     return  (curVal != null  &&              (curVal.equals(beanName) || (curVal instanceof  Set && ((Set<?>) curVal).contains(beanName)))); } 
在获取bean之前如果这个原型bean正在被创建则直接抛出异常。原型bean在创建之前会进行标记 这个beanName正在被创建,等创建结束之后会删除标记
try  {         beforePrototypeCreation(beanName);          prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args); } finally  {         afterPrototypeCreation(beanName); } 
总结:Spring 不支持原型 bean 的循环依赖。 
单例bean通过setXxx或者@Autowired进行循环依赖 Spring 的循环依赖的理论依据基于 Java 的引用传递,当获得对象的引用时,对象的属性是可以延后设置的,但是构造器必须是在获取引用之前
Spring通过setXxx或者@Autowired方法解决循环依赖其实是通过提前暴露一个ObjectFactory对象来完成的,简单来说ClassA在调用构造器完成对象初始化之后,在调用ClassA的setClassB方法之前就把ClassA实例化的对象通过singletonFactory提前暴露到Spring容器中。
Spring容器初始化ClassA通过构造器初始化对象后提前暴露到Spring容器 ClassA调用setClassB方法,Spring首先尝试从容器中获取ClassB,此时ClassB不存在Spring容器中 Spring容器初始化ClassB,同时也会将ClassB提前暴露到Spring容器中 ClassB调用setClassA方法,Spring从容器中获取ClassA ,因为第一步中已经提前暴露了ClassA,因此可以获取到ClassA实例 ClassA通过spring容器获取到ClassB,完成了对象初始化操作。 这样ClassA和ClassB都完成了对象初始化操作,解决了循环依赖问题。