《Spring从0到1》配置创建、注入bean原理

手把手带你看spring的配置创建、注入以及获取bean。

看源码最好的方式就是定义一个最最基本的流程，从开始debug到你认为懂了为止。

bean的配置

最基本的spring配置是将bean配置在spring的配置文件中，该配置文件还可以配置spring的配置属性，虽然标签不是<bean>，但是spring会将其注入到指定的类中，因此不论标签如何，spring都会将配置文件中的属性转化成类属性，最终创建对应的对象。有的朋友可能已经注意到了：配置都是放在<beans>标签中的。

bean的生成与注入

启动spring的入口之一就是创建 ClassPathXmlApplicationContext 对象:

//创建Spring容器的对象：ApplicationContext的实现类 ----> ClassPathXmlApplicationContext
//ApplicationContext就是表示Spring容器，我们可以通过容器获取对象
ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");

向下看之前不妨看一下该类的UML关系：

创建ClassPathXmlApplicationContext对象时就能看到整个spring创建对象的流程：

真正调用的是这里： 这里的setConfigLocations方法只是将传入的配置文件名注入到本类的configLocations字符串数组变量中。

真正的流程是在refresh方法中，该方法的实现其实是在父类AbstractApplicationContext中：

将一些与主流程相关较小的代码剔除后如下：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   //在方法内对别的对象加锁，使得锁最小化。
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
      //第一步就是创建bean的容器
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         
         postProcessBeanFactory(beanFactory);
         
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
         
      } catch (BeansException ex) {...}

      finally {
         resetCommonCaches();
         contextRefresh.end();
      }
   }
}

逐步解析：

1. obtainFreshBeanFactory():

   其中：refreshBeanFactory() 才是创建beanFactory的关键：其在 AbstractApplicationContext 类中是抽象方法，需要子类实现，通常调用的是 AbstractRefreshableApplicationContext 类。

   其中 loadBeanDefinitions(beanFactory) 是最主要的,在子类 AbstractXmlApplicationContext 中 loadBeanDefinitions(beanFactory) 创建了 XmlBeanDefinitionReader 对象。该类封装了读配置文件的逻辑。随后就是调用 XmlBeanDefinitionReader的方法 loadBeanDefinitions ： 这个方法在其父类 AbstractBeanDefinitionReader 中实现： AbstractBeanDefinitionReader 将字符串类型的配置文件名转化为 Resource 对象，Resource是个接口，继承了InputStreamSource，Spring中对于文件的读取类都需实现该接口。 而通过Resource加载类的方法是在子类 XmlBeanDefinitionReader 实现： 接着就是创建但是真正读配置文件的抽象类：BeanDefinitionDocumentReader。 registerBeanDefinitions 在子类 DefaultBeanDefinitionDocumentReader 中实现： 然后挨个解析每一个标签 这里的 BeanDefinitionHolder 要注意，这个就是解析bean标签的生成对象，可以看出，bean 标签里设置的属性都在该对象中，没有配置的属性会采用默认值(这也解释了spring中创建的对象默认是懒加载的)。 随后将对象名和类定义放入【DefaultListableBeanFactory】的 beanDefinitionMap 中。

   而事实上，后续的流程都是针对 DefaultListableBeanFactory类的。 就此，spring中一个完整的配置文件中bean的解析、注册就结束了！！！

2. prepareBeanFactory(beanFactory)

   该方法就只是为Spring的BeanFactory赋值。比如后置处理器，添加一些Spring内部对象等：

   /**
    * 配置BeanFactory的一些上下文属性，比如上下文类加载器和后置处理器
    * @param 需要赋值的beanFactory 
    */
   protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
      //使用调用类的类加载器
      beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());
      if (!shouldIgnoreSpel) {
         beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
      }
      beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));
   
      // Configure the bean factory with context callbacks.
      beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
      beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationStartupAware.class);
   
      // BeanFactory interface not registered as resolvable type in a plain factory.
      // MessageSource registered (and found for autowiring) as a bean.
      beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
      beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
      beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
      beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);
   
      // Register early post-processor for detecting inner beans as ApplicationListeners.
      beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));
   
      // Detect a LoadTimeWeaver and prepare for weaving, if found.
      if (!NativeDetector.inNativeImage() && beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
         beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
         // Set a temporary ClassLoader for type matching.
         beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
      }
   
      // 注册默认的环境类对象
      if (!beanFactory.containsLocalBean(ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
         beanFactory.registerSingleton(ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment());
      }
      if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME)) {
         beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemProperties());
      }
      if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
         beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemEnvironment());
      }
      if (!beanFactory.containsLocalBean(APPLICATION_STARTUP_BEAN_NAME)) {
         beanFactory.registerSingleton(APPLICATION_STARTUP_BEAN_NAME, getApplicationStartup());
      }
   }
   

3. invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory):

   该方法主要是加载和实例化 BeanFactory 后置处理器（所有实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的类）。后置处理器可以在 Bean 实例化、属性填充、初始化和销毁等不同的阶段对 Bean 进行自定义的处理和增强。典型的后处理器就是org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer，该类将指定的mapper接口注册到mybatis的Configuration类的MapperRegistry属性中。

4. registerBeanPostProcessors(beanFactory):

   主要是将上一步实例化的后置处理器对象添加到 beanFactory 的 beanPostProcessors 变量中。

5. finishBeanFactoryInitialization(beanFactory):

   从方法名也能看出该方法是最终的一步:初始化所有的单例模式，所有的非懒加载的类。该方法内封装的其实就是之前构建的 ConfigurableListableBeanFactory 接口实现类的方法，spring中该接口的实现类用的是 DefaultListableBeanFactory

可以看出，初始化类的时候是会根据类是否是工厂类而作出额外的初始化，最重要的还是 getBean方法。 该方法是 ClassPathXmlApplication 的父类 AbstractApplicationContext 实现的： 而 doGetBean 也是 AbstractBeanFactory 实现的：

protected <T> T doGetBean(
      String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
      throws BeansException {

   String beanName = transformedBeanName(name);
   Object beanInstance;

   // 看看有无该类对象的缓存，有则直接返回
   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   "'");
         }
      }
      beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
   }else {
      if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
         throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
      }

      // 如果有父类的BeanFactory对象则调用父类BeanFactory独享的doGetBean方法。
      BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
      if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
         // Not found -> check parent.
         String nameToLookup = originalBeanName(name);
         if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
            return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(
                  nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
         }
         else if (args != null) {
            // Delegation to parent with explicit args.
            return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
         }
         else if (requiredType != null) {
            // No args -> delegate to standard getBean method.
            return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
         }
         else {
            return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup);
         }
      }

      if (!typeCheckOnly) {
         markBeanAsCreated(beanName);
      }

      StartupStep beanCreation = this.applicationStartup.start("spring.beans.instantiate")
            .tag("beanName", name);
      try {
         if (requiredType != null) {
            beanCreation.tag("beanType", requiredType::toString);
         }
         RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
         checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

         // 先初始化要初始化对象依赖的对象，其实就是递归调用getBean。
         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);
               }
            }
         }

         // 单例对象的初始化
         if (mbd.isSingleton()) {
            sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
               try {
                  return createBean(beanName, mbd, args);
               }
               catch (BeansException ex) {
                  destroySingleton(beanName);
                  throw ex;
               }
            });
            beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
         }
         //原型模式对象的创建
         else if (mbd.isPrototype()) {
            // It's a prototype -> create a new instance.
            Object prototypeInstance = null;
            try {
               beforePrototypeCreation(beanName);
               prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
            }
            finally {
               afterPrototypeCreation(beanName);
            }
            beanInstance = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
         }

         else {
            //Spring2.0之后又引入了另外三种scope类型：request、session、global session类型
            //只能在只能在Web应用中使用，若只是后台进程的话则不会走该分支。
            String scopeName = mbd.getScope();
            if (!StringUtils.hasLength(scopeName)) {
               throw new IllegalStateException("No scope name defined for bean '"   beanName   "'");
            }
            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);
                  }
               });
               beanInstance = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
            }
            catch (IllegalStateException ex) {
               throw new ScopeNotActiveException(beanName, scopeName, ex);
            }
         }
      }
      catch (BeansException ex) {
         beanCreation.tag("exception", ex.getClass().toString());
         beanCreation.tag("message", String.valueOf(ex.getMessage()));
         cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
         throw ex;
      }
      finally {
         beanCreation.end();
      }
   }

   return adaptBeanInstance(name, beanInstance, requiredType);
}

doGetBean 方法是先看看该对象是否已经初始化，如果没有在创建并初始化，值得注意的是，其是先创建并初始化当前要创建的对象的依赖（还是调用doGetbean），最后再根据对象类型分开创建，但是核心是调用 父类 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 createBean 方法。 createBeanInstance则很有意思，其是先判断是否由指定工厂创建，再有无注册的构造方法，最后才会通过反射获取该类的构造方法构造对象。 instantiate方法在 SimpleInstantiationStrategy类中。 而 BeanUtil.instantiateClass方法则是封装的的通过构造器获取对象。 由此，一个对象就被创建结束，而后虽然会对该对象进行一系列封装，但是归根结底，spring的bean创建还是上述这些过程。

bean的获取

其实通过 ClassPathXmlApplicationContext 对象获取指定类的对象的 getBean 方法其实就是第5步中的方法，对于非懒加载类对象就可以直接获取，而懒加载类的对象则在此刻构建。

最后再附上一张用到的UML图：

这篇好文章是转载于：学新通技术网