🚀探究Spring的Bean生命周期

小伙子vae
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什么是 Spring Bean 的生命周期

对于普通的 Java 对象，当 new 的时候创建对象，然后该对象就能够使用了。一旦该对象不再被使用，则由 Java 自动进行垃圾回收。

而 Spring 中的对象是 bean，bean 和普通的 Java 对象没啥大的区别，只不过 Spring 不再自己去 new 对象了，而是由 IoC 容器去帮助我们实例化对象并且管理它，我们需要哪个对象，去问 IoC 容器要即可。IoC 其实就是解决对象之间的耦合问题，Spring Bean 的生命周期完全由容器控制。

Bean的生命周期

Spring bean的生命周期阶段是：

graph LR
bean定义 --> bean注册
bean注册 --> 实列化
实列化 --> 依赖注入
依赖注入 --> 初始化
初始化 --> 销毁
  • 1.bean定义：就是从xml或注解定位资源加载读取bean的元信息并定义成一个BeanDefinition对象
  • 2.bean注册：将BeanDefinition对象根据相应的规则放到缓存池map中
  • 3.实例化：根据BeanDefinition实例化真正的bean，即是调用构造函数
  • 4.依赖注入：属性赋值调用setter方法，即是依赖注入（DI）
  • 5.初始化: 初始化是用户能自定义扩展的阶段
  • 6.销毁: 销毁是用户能自定义扩展的阶段

注：其他都是在这阶段前后的扩展点

Spring角度查看bean的定义与注册

image.png

image.png

refresh()

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
        StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
         // 准备Bean初始化相关的环境信息，其内部提供了一个空实现的initPropertySources()方法用于提供给用户一个更改相关环境信息的机会
        this.prepareRefresh();
        // 创建BeanFactory实例，并且注册相关的bean信息
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
        // 注册Aware和Processor实例，并且注册了后续处理请求所需的一些Editor信息
        this.prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            // 提供的一个空方法，用于供给子类对已经生成的BeanFactory的一些信息进行定制
            this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
            StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
            // 调用BeanFactoryPostProcessor及其子接口的相关方法，这些接口提供了一个入口，提供给了调用方一个修改已经生成的BeanDefinition的入口
            this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
            // 对BeanPostProcessor进行注册
            this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
            beanPostProcess.end();
            // 初始化国际化所需的bean信息
            this.initMessageSource();
            // 初始化事件广播器的bean信息
            this.initApplicationEventMulticaster();
            // 提供的一个空方法，供给子类用于提供自定义的bean信息，或者修改已有的bean信息
            this.onRefresh();
            // 注册事件监听器
            this.registerListeners();
             // 对已经注册的非延迟（配置文件指定）bean的实例化
            this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
            // 清除缓存的资源信息，初始化一些声明周期相关的bean，并且发布Context已被初始化的事件
            this.finishRefresh();
        } catch (BeansException var10) {
            if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var10);
            }
             // 发生异常则销毁已经生成的bean
            this.destroyBeans();
            // 重置refresh字段信息
            this.cancelRefresh(var10);
            throw var10;
        } finally {
            // 初始化一些缓存信息
            this.resetCommonCaches();
            contextRefresh.end();
        }

    }
}

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SpringBoot角度查看bean定义和注册

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1. 自动加载配置类

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2. bean定义和注册

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注：springboot只是比spring多了自动配置相关流程，在spring上做了一层逻辑封装。

实例化，依赖注入，初始化

AbstractAutowireCapableBeanFactory为AutowireCapableBeanFactory接口的一个实现类，其中AbstractAutowireCapableBeanFactory实现类的一个方法doCreateBean()

//位置：AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (mbd.isSingleton()) {
        instanceWrapper = (BeanWrapper)this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
    }

    if (instanceWrapper == null) {
    	// 实例化阶段
        instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }

    ...

    Object exposedObject = bean;

    try {
    	// 依赖注入，属性赋值阶段
        this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        // 初始化阶段
        exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    } catch (Throwable var18) {
        ...
    }

    ...
}

可以发现，分别调用三种方法：

  1. createBeanInstance() -> 实例化
  2. populateBean() -> 依赖注入
  3. initializeBean() -> 初始化

销毁

销毁阶段是在容器关闭时调用的，在ConfigurableApplicationContext#close()

至于xxxAware，BeanPostProcessor，BeanFactoryPostProcessor等类，只不过是对主流程的一系列扩展点而已。

Bean的生命周期的扩展点

Spring Bean 的生命周期的扩展点很多，这里不可能全部列出来，只说核心的扩展点。这也就是为什么 Spring 的扩展性很好的原因，开了很多的口子，尽可能让某个功能高内聚松耦合，用户需要哪个功能就用哪个，而不是直接来一个大而全的东西。

Bean级别

这些接口的实现类是基于 Bean 的，只要实现了这些接口的Bean才起作用。

  • BeanNameAware
  • BeanFactoryAware
  • ApplicationContextAware
  • InitializingBean
  • DisposableBean

还要很多的xxxAware，这些不常用，下面生命周期测试就不加上，如：

  • BeanClassLoaderAware
  • EnvironmentAware
  • EmbeddedValueResolverAware
  • ResourceLoaderAware
  • ApplicationEventPublisherAware
  • MessageSourceAware
  • ServletContextAware

容器级别

这些接口的实现类是独立于 Bean 的，并且会注册到 Spring 容器中。一般称它们的实现类为后置处理器。

在 Spring 容器创建任何 Bean 的时候，这些后置处理器都会发生作用

  • BeanPostProcessor
  • InstantiationAwareBeanPostProcessor（InstantiationAwareBeanPostProcessor 是继承了 BeanPostProcessor）
  • 工厂后处理器接口也是容器级的。在应用上下文装配配置文件之后立即调用：
    • AspectJWeavingEnabler
    • ConfigurationClassPostProcessor
    • CustomAutowireConfigurer

常用接口

InstantiationAwareBeanPostProcessor

  • 该类是 BeanPostProcessor 的子接口，常用的有如下三个方法：
    • postProcessBeforeInstantiation(Class beanClass, String beanName)：在bean实例化之前调用
    • postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName)：在bean实例化之后、设置属性前调用
    • postProcessAfterInstantiation(Class beanClass, String beanName)：在bean实例化之后调用

BeanNameAware

  • BeanNameAware接口是为了让自身Bean能够感知到，只有一个方法setBeanName(String name)，获取到自身在Spring容器中的id或name属性。

BeanFactoryAware

  • 该接口只有一个方法setBeanFactory(BeanFactory beanFactory)，用来获取当前环境中的 BeanFactory，可以对工厂中的所有bean进行扩展。

ApplicationContextAware

  • 该接口只有一个方法setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext)，用来获取当前环境中的 ApplicationContext，可以对整个容器进行扩展。

  • 注：有时候并不会调用该接口，这要根据你的IOC容器来决定：Spring IOC容器最低要求是实现BeanFactory接口，而不是实现ApplicationContext接口，对于那些没有实现ApplicationContext接口的容器，在生命周期对应的ApplicationContextAware定义的方法也是不会调用的，只要实现了ApplicationContext接口的容器，才会调用。

BeanPostProcessor

  • postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)：在初始化之前调用此方法，Spring 的 AOP 就是利用它实现的。
  • postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName)：在初始化之后调用此方法

InitializingBean

  • 该接口只有一个方法afterPropertiesSet()，在属性注入完成后调用。
  • 凡是继承该接口的类，在初始化bean的时候都会执行该方法，可以进行一些属性配置等工作。
  • InitializingBean 对应生命周期的初始化阶段，在源码的invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd)方法中调用。

DisposableBean

  • 该接口的作用是在对象销毁时调用，可以做一些资源销毁操作。
  • DisposableBean 类似于InitializingBean，对应生命周期的销毁阶段，以ConfigurableApplicationContext#close()方法作为入口，实现是通过循环取所有实现了DisposableBean接口的Bean然后调用其destroy()方法

常用注解

@Bean(initMethod = "initMethod", destroyMethod = "destroyMethod")

  • @Bean声明一个bean,配合@Configuration注解使用
  • initMethod：声明bean初始化时回调一个方法，该方法需要程序员编写
  • destroyMethod：声明bean销毁时回调一个方法，该方法需要程序员编写

@PostConstruct

  • bean的一个基于注解的初始化方法

@PreDestroy

  • bean的一个基于注解的销毁方法

案例分析

声明一个bean

@Configuration
public class BeanInitAndDestroyConfig {

    /**
     * @return 这里没有指定bean名字，默认是方法名
     */
    @Description("测试bean的生命周期")
    @Bean(initMethod = "initMethod", destroyMethod = "destroyMethod")
    public MyService myServiceBeanName() {//入参数可注入其他依赖
        return new MyService();
    }
}
  • 声明一个名为：myServiceBeanName的bean
  • initMethod：bean的初始化方法为：initMethod
  • destroyMethod：bean的销毁方法为：destroyMethod

Animal实现类

image.png

  • 这里只是想用来说明 @Qualifier注解能根据bean名称匹配。

我的服务类

  • 即是针对当前bean只调用一次的接口
/**
 * @Description: bean生命周期测试：这些接口只针对当前bean
 * @Author: jianweil
 * @date: 2021/12/8 9:46
 */
public class MyService implements Person, BeanNameAware, BeanFactoryAware, ApplicationContextAware, InitializingBean, DisposableBean {

    private Animal animal = null;

    private ApplicationContext applicationContext;

    /**
     *接口规定方法
     */
    @Override
    public void service() {
        this.animal.use();
    }

    public MyService() {
        System.out.println("2. [bean实例化]："+this.getClass().getSimpleName()+"----------构造方法");
    }
    /**
     *接口规定方法：注入依赖
     */
    @Override
    @Autowired
    @Qualifier("dog")
    public void setAnimal(Animal animal) {
        System.out.println("5. [bean属性赋值]：dog----依赖注入");
        this.animal = animal;
    }


    @Override
    public void setBeanName(String s) {
        System.out.println("6. 调用【BeanNameAware】--setBeanName:"+s);

    }

    @Override
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("7. 调用【BeanFactoryAware】--setBeanFactory");
    }


    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
        System.out.println("8. 调用【ApplicationContextAware】--setApplicationContext");

    }

    /**
     * 初始化1
     */
    @PostConstruct
    public void myInit() {
        System.out.println("10. [初始化] 注解@PostConstruct自定义初始化方法[myInit]");
    }

    /**
     * 初始化2
     */
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("11. [初始化] 接口InitializingBean方法[afterPropertiesSet]");

    }

    /**
     * 初始化3
     */
    public void initMethod() {
        System.out.println("12. [初始化] 注解@Bean自定义初始化方法[initMethod]");
    }

    /**
     * 销毁1
     */
    @PreDestroy
    public void myDestroy() {
        System.out.println("14. [销毁] 注解@PreDestroy自定义销毁方法[myDestroy]");
    }

    /**
     * 销毁2
     */
    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("15. [销毁] 接口DisposableBean方法[destroy]");
    }

    /**
     * 销毁3
     */
    public void destroyMethod() {
        System.out.println("16. [销毁] 注解@Bean自定义销毁方法[destroyMethod]");
    }
}
  • 这里实现的接口只作用于当前bean（即是上面@bean定义的bean名为myDefineBeanName）生命周期

后置处理器

  • 每个bean生命周期都执行一次
  • 后置处理器是作用于ioc容器中所有bean的生命周期。
/**
 * @Description: todo
 * @Author: jianweil
 * @date: 2021/12/20 17:20
 */
@Component
public class MyInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
        if ("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName)) {
            System.out.println("============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-开始======================");
            System.out.println("1. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation() 方法：beanName为"+beanName);
        }
        return null;
    }

    @Override
    public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if ("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName)) {
            System.out.println("3. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation() 方法：beanName为"+beanName);
        }
        return true;
    }

    @Override
    public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if ("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName)) {
            System.out.println("4. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties() 方法：beanName为"+beanName);
            System.out.println("============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-结束======================");

        }
        return null;
    }
}

/**
 * @Description: 后置bean的初始化器：所有的bean都会拦截执行
 * @Author: jianweil
 * @date: 2021/12/8 9:46
 */
@Component
public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        //这里过滤掉springboot自动配置的bean，只打印我们项目的bean情况
        if ("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName)) {
            System.out.println("9. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization 方法：beanName为" + beanName);
        }

        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if ("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName)) {
            System.out.println("13. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization 方法：beanName为" + beanName);
        }
        return bean;
    }
}

工厂后置处理器

  • 容器级别，只允许一次
@Component
public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("0. [容器级别只调用一次] 调用 BeanFactoryPostProcessor.postProcessBeanFactory() 方法");
    }
}

输出结果和结果解读

  • “//”标记为解读
//容器级别的工厂后置处理器，只在应用上下文装配配置文件之后立即调用1次
0. [容器级别只调用一次] 调用 BeanFactoryPostProcessor.postProcessBeanFactory() 方法


//因为我们生命过程只打印("myServiceBeanName".equals(beanName) || "dog".equals(beanName))，所有猫只有构造方法打印了
猫----------构造方法

//###############################dog的生命周期###############################################
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-开始======================
1. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation() 方法：beanName为dog
//狗的实例化
狗----------构造方法
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
3. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation() 方法：beanName为dog
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
4. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties() 方法：beanName为dog
============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-结束======================
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
9. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization 方法：beanName为dog
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
13. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization 方法：beanName为dog
//###############################dog的bean完成,开始myServiceBeanName###############################################


//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-开始======================
1. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation() 方法：beanName为myServiceBeanName

//实例化
2. [bean实例化]：MyService----------构造方法

//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
3. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation() 方法：beanName为myServiceBeanName
//后置处理器，容器级别，作用于所有bean
4. [容器级别每个bean都回调] 调用 InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties() 方法：beanName为myServiceBeanName
============================InstantiationAwareBeanPostProcessor-结束======================

//属性赋值，即是依赖注入
5. [bean属性赋值]：dog----依赖注入

//bean级别，bean：myServiceBeanName实现了接口BeanNameAware
6. 调用【BeanNameAware】--setBeanName:myServiceBeanName
//bean级别
7. 调用【BeanFactoryAware】--setBeanFactory
//bean级别
8. 调用【ApplicationContextAware】--setApplicationContext

//后置处理器，容器级别，作用于所有bean：初始化前处理
9. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization 方法：beanName为myServiceBeanName

//初始化
10. [初始化] 注解@PostConstruct自定义初始化方法[myInit]
11. [初始化] 接口InitializingBean方法[afterPropertiesSet]
12. [初始化] 注解@Bean自定义初始化方法[initMethod]

//后置处理器，容器级别，作用于所有bean：初始化后处理
13. [容器级别每个bean都回调] 调用 BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization 方法：beanName为myServiceBeanName

//容器环境加载完成，这时可以使用所有bean
2021-12-21 11:18:42.994  INFO 18956 --- [           main] c.l.s.SpringbootBeanLifecycleApplication : Started SpringbootBeanLifecycleApplication in 0.719 seconds (JVM running for 1.312)

//销毁
14. [销毁] 注解@PreDestroy自定义销毁方法[myDestroy]
15. [销毁] 接口DisposableBean方法[destroy]
16. [销毁] 注解@Bean自定义销毁方法[destroyMethod]

Process finished with exit code 0

Bean生命周期图

bean生命周期 (4).png

了解 Spring 生命周期的意义就在于，可以利用 Bean 在其存活期间的指定时刻完成一些相关操作。一般情况下，会在 Bean 被初始化后和被销毁前执行一些相关操作。

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