Spring bean的實(shí)例化和IOC依賴注入詳解
前言
我們知道，IOC是Spring的核心。它來負(fù)責(zé)控制對象的生命周期和對象間的關(guān)系。
舉個例子，我們?nèi)绾蝸碚覍ο蟮哪?？常見的情況是，在路上要到處去看哪個MM既漂亮身材又好，符合我們的口味。就打聽她們的電話號碼，制造關(guān)聯(lián)想辦法認(rèn)識她們，然后...這里省略N步，最后談戀愛結(jié)婚。
IOC在這里就像婚介所，里面有很多適婚男女的資料，如果你有需求，直接告訴它你需要個什么樣的女朋友就好了。它會給我們提供一個MM，直接談戀愛結(jié)婚，完美！
下面就來看Spring是如何生成并管理這些對象的呢？
1、方法入口
org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons（）方法是今天的主角，一切從它開始。
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
//beanDefinitionNames就是上一節(jié)初始化完成后的所有BeanDefinition的beanName
List<String> beanNames = new ArrayList<String>(this.beanDefinitionNames);
for (String beanName : beanNames) {
RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
//getBean是主力中的主力，負(fù)責(zé)實(shí)例化Bean和IOC依賴注入
getBean(beanName);
}
}
}
2、Bean的實(shí)例化
在入口方法getBean中，首先調(diào)用了doCreateBean方法。第一步就是通過反射實(shí)例化一個Bean。
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) {
// Instantiate the bean.
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
//createBeanInstance就是實(shí)例化Bean的過程，無非就是一些判斷加反射，最后調(diào)用ctor.newInstance(args);
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
}
3、Annotation的支持
在Bean實(shí)例化完成之后，會進(jìn)入一段后置處理器的代碼。從代碼上看，過濾實(shí)現(xiàn)了MergedBeanDefinitionPostProcessor接口的類，調(diào)用其postProcessMergedBeanDefinition（）方法。都是誰實(shí)現(xiàn)了MergedBeanDefinitionPostProcessor接口呢？我們重點(diǎn)看三個
- AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
- CommonAnnotationBeanPostProcessor
- RequiredAnnotationBeanPostProcessor
記不記得在Spring源碼分析（一）Spring的初始化和XML這一章節(jié)中，我們說Spring對annotation-config標(biāo)簽的支持，注冊了一些特殊的Bean，正好就包含上面這三個。下面來看它們偷偷做了什么呢？
從方法名字來看，它們做了相同一件事，加載注解元數(shù)據(jù)。方法內(nèi)部又做了相同的兩件事
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, new ReflectionUtils.FieldCallback() ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, new ReflectionUtils.MethodCallback()
看方法的參數(shù)，targetClass就是Bean的Class對象。接下來就可以獲取它的字段和方法，判斷是否包含了相應(yīng)的注解，最后轉(zhuǎn)成InjectionMetadata對象，下面以一段偽代碼展示處理過程。
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> clazz = Class.forName("com.viewscenes.netsupervisor.entity.User");
Field[] fields = clazz.getFields();
Method[] methods = clazz.getMethods();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
Field field = fields[i];
if (field.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
//轉(zhuǎn)換成AutowiredFieldElement對象，加入容器
}
}
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
Method method = methods[i];
if (method.isAnnotationPresent(Autowired.class)) {
//轉(zhuǎn)換成AutowiredMethodElement對象，加入容器
}
}
return new InjectionMetadata(clazz, elements);
}
InjectionMetadata對象有兩個重要的屬性：targetClass ，injectedElements，在注解式的依賴注入的時候重點(diǎn)就靠它們。
public InjectionMetadata(Class<?> targetClass, Collection<InjectedElement> elements) {
//targetClass是Bean的Class對象
this.targetClass = targetClass;
//injectedElements是一個InjectedElement對象的集合
this.injectedElements = elements;
}
//member是成員本身，字段或者方法
//pd是JDK中的內(nèi)省機(jī)制對象，后面的注入屬性值要用到
protected InjectedElement(Member member, PropertyDescriptor pd) {
this.member = member;
this.isField = (member instanceof Field);
this.pd = pd;
}
說了這么多，最后再看下源碼里面是什么樣的，以Autowired 為例。
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, new ReflectionUtils.FieldCallback() {
@Override
public void doWith(Field field) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(field);
if (ann != null) {
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
}
return;
}
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
}
}
});
ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, new ReflectionUtils.MethodCallback() {
@Override
public void doWith(Method method) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod)) {
return;
}
AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) {
if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method);
}
return;
}
if (method.getParameterTypes().length == 0) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation should be used on methods with parameters: " + method);
}
}
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
}
}
});
4、依賴注入
前面完成了在doCreateBean（）方法Bean的實(shí)例化，接下來就是依賴注入。
Bean的依賴注入有兩種方式，一種是配置文件，一種是注解式。
4.1、 注解式的注入過程
在上面第3小節(jié)，Spring已經(jīng)過濾了Bean實(shí)例上包含@Autowired、@Resource等注解的Field和Method，并返回了包含Class對象、內(nèi)省對象、成員的InjectionMetadata對象。還是以@Autowired為例，這次調(diào)用到AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues（）。
首先拿到InjectionMetadata對象，再判斷里面的InjectedElement集合是否為空，也就是說判斷在Bean的字段和方法上是否包含@Autowired。然后調(diào)用InjectedElement.inject()。InjectedElement有兩個子類AutowiredFieldElement、AutowiredMethodElement，很顯然一個是處理Field，一個是處理Method。
4.1.1 AutowiredFieldElement
如果Autowired注解在字段上，它的配置是這樣。
public class User {
@Autowired
Role role;
}
protected void inject(Object bean, String beanName, PropertyValues pvs) throws Throwable {
//以User類中的@Autowired Role role為例，這里的field就是
//public com.viewscenes.netsupervisor.entity.Role com.viewscenes.netsupervisor.entity.User.role
Field field = (Field) this.member;
Object value;
DependencyDescriptor desc = new DependencyDescriptor(field, this.required);
desc.setContainingClass(bean.getClass());
Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<String>(1);
TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();
try {
//這里的beanName因為Bean，所以會重新進(jìn)入populateBean方法，先完成Role對象的注入
//value == com.viewscenes.netsupervisor.entity.Role@7228c85c
value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
}
catch (BeansException ex) {
throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex);
}
if (value != null) {
//設(shè)置可訪問，直接賦值
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(bean, value);
}
}
4.1.2 AutowiredFieldElement
如果Autowired注解在方法上，就得這樣寫。
public class User {
@Autowired
public void setRole(Role role) {}
}
它的inject方法和上面類似，不過最后是method.invoke。感興趣的小伙伴可以去翻翻源碼。
ReflectionUtils.makeAccessible(method); method.invoke(bean, arguments);
4.2、配置文件的注入過程
先來看一個配置文件，我們在User類中注入了id，name，age和Role的實(shí)例。
<bean id="user" class="com.viewscenes.netsupervisor.entity.User">
<property name="id" value="1001"></property>
<property name="name" value="網(wǎng)機(jī)動車"></property>
<property name="age" value="24"></property>
<property name="role" ref="role"></property>
</bean>
<bean id="role" class="com.viewscenes.netsupervisor.entity.Role">
<property name="id" value="1002"></property>
<property name="name" value="中心管理員"></property>
</bean>
在Spring源碼分析（一）Spring的初始化和XML這一章節(jié)的4.2 小節(jié)，bean標(biāo)簽的解析，我們看到在反射得到Bean的Class對象后，會設(shè)置它的property屬性，也就是調(diào)用了parsePropertyElements()方法。在BeanDefinition對象里有個MutablePropertyValues屬性。
MutablePropertyValues: //propertyValueList就是有幾個property 節(jié)點(diǎn) List<PropertyValue> propertyValueList: PropertyValue: name //對應(yīng)配置文件中的name ==id value //對應(yīng)配置文件中的value ==1001 PropertyValue: name //對應(yīng)配置文件中的name ==name value //對應(yīng)配置文件中的value ==網(wǎng)機(jī)動車
上圖就是BeanDefinition對象里面MutablePropertyValues屬性的結(jié)構(gòu)。既然已經(jīng)拿到了property的名稱和值，注入就比較簡單了。從內(nèi)省對象PropertyDescriptor中拿到writeMethod對象，設(shè)置可訪問，invoke即可。PropertyDescriptor有兩個對象readMethodRef、writeMethodRef其實(shí)對應(yīng)的就是get set方法。
public void setValue(final Object object, Object valueToApply) throws Exception {
//pd 是內(nèi)省對象PropertyDescriptor
final Method writeMethod = this.pd.getWriteMethod());
writeMethod.setAccessible(true);
final Object value = valueToApply;
//以id為例 writeMethod == public void com.viewscenes.netsupervisor.entity.User.setId(java.lang.String)
writeMethod.invoke(getWrappedInstance(), value);
}
5、initializeBean
在Bean實(shí)例化和IOC依賴注入后，Spring留出了擴(kuò)展，可以讓我們對Bean做一些初始化的工作。
5.1、Aware
Aware是一個空的接口，什么也沒有。不過有很多xxxAware繼承自它，下面來看源碼。如果有需要，我們的Bean可以實(shí)現(xiàn)下面的接口拿到我們想要的。
//在實(shí)例化和IOC依賴注入完成后調(diào)用
private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) {
if (bean instanceof Aware) {
//讓我們的Bean可以拿到自身在容器中的beanName
if (bean instanceof BeanNameAware) {
((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
}
//可以拿到ClassLoader對象
if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(getBeanClassLoader());
}
//可以拿到BeanFactory對象
if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
}
if (bean instanceof EnvironmentAware) {
((EnvironmentAware) bean).setEnvironment(this.applicationContext.getEnvironment());
}
if (bean instanceof EmbeddedValueResolverAware) {
((EmbeddedValueResolverAware) bean).setEmbeddedValueResolver(this.embeddedValueResolver);
}
if (bean instanceof ResourceLoaderAware) {
((ResourceLoaderAware) bean).setResourceLoader(this.applicationContext);
}
if (bean instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
((ApplicationEventPublisherAware) bean).setApplicationEventPublisher(this.applicationContext);
}
if (bean instanceof MessageSourceAware) {
((MessageSourceAware) bean).setMessageSource(this.applicationContext);
}
if (bean instanceof ApplicationContextAware) {
((ApplicationContextAware) bean).setApplicationContext(this.applicationContext);
}
......未完
}
}
做法如下：
public class AwareTest1 implements BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware{
public void setBeanName(String name) {
System.out.println("BeanNameAware:" + name);
}
public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
System.out.println("BeanFactoryAware:" + beanFactory);
}
public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
System.out.println("BeanClassLoaderAware:" + classLoader);
}
}
//輸出結(jié)果
BeanNameAware:awareTest1
BeanClassLoaderAware:WebappClassLoader
context: /springmvc_dubbo_producer
delegate: false
repositories:
/WEB-INF/classes/
----------> Parent Classloader:
java.net.URLClassLoader@2626b418
BeanFactoryAware:org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory@5b4686b4: defining beans ...未完
5.2、初始化
Bean的初始化方法有三種方式，按照先后順序是，@PostConstruct、afterPropertiesSet、init-method
5.2.1 @PostConstruct
這個注解隱藏的比較深，它是在CommonAnnotationBeanPostProcessor的父類InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor調(diào)用到的。這個注解的初始化方法不支持帶參數(shù)，會直接拋異常。
if (method.getParameterTypes().length != 0) {
throw new IllegalStateException("Lifecycle method annotation requires a no-arg method: " + method);
}
public void invoke(Object target) throws Throwable {
ReflectionUtils.makeAccessible(this.method);
this.method.invoke(target, (Object[]) null);
}
5.2.2 afterPropertiesSet
這個要實(shí)現(xiàn)InitializingBean接口。這個也不能有參數(shù)，因為它接口方法就沒有定義參數(shù)。
boolean isInitializingBean = (bean instanceof InitializingBean);
if (isInitializingBean && (mbd == null || !mbd.isExternallyManagedInitMethod("afterPropertiesSet"))) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Invoking afterPropertiesSet() on bean with name '" + beanName + "'");
}
((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
}
5.2.3 init-method
ReflectionUtils.makeAccessible(initMethod); initMethod.invoke(bean);
6、注冊
registerDisposableBeanIfNecessary()完成Bean的緩存注冊工作，把Bean注冊到Map中。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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