Spring源码解析之八finishBeanFactoryInitialization方法即初始化单例bean

七千字长文深刻解读,Spirng中是如何初始化单例bean的,和面试中最常问的Spring是如何解决循环依赖?

今天解读Spring核心方法refresh()中最最重要的一个方法finishBeanFactoryInitialization()方法,该方法负责初始化所有的单例bean。

finishBeanFactoryInitialization()方法位于refresh()中下标为8的位置。

到目前为止,应该说 BeanFactory 已经创建完成,并且所有的实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的 Bean 都已经初始化并且其中的 postProcessBeanFactory(factory) 方法已经得到回调执行了。而且 Spring 已经“手动”注册了一些特殊的 Bean,如 environmentsystemProperties 等。

剩下的就是初始化 singleton beans 了,大都数我们的业务中都是单例bean,就像我们写的@Controller、@Service的类(没有设置懒加载的)都是在这个地方初始化,以供我们使用,如果没有设置懒加载,那么 Spring 会在接下来初始化所有的 singleton beans。

我们先看一下refresh()的源码,大概看下finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)所处的位置。

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// Prepare this context for refreshing.
//1、刷新前的准备
prepareRefresh(); // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
//2、将会初始化 BeanFactory、加载 Bean、注册 Bean
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory(); // Prepare the bean factory for use in this context.
//3、设置 BeanFactory 的类加载器,添加几个 BeanPostProcessor,手动注册几个特殊的 bean
prepareBeanFactory(beanFactory); try {
//4、模板方法
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory); // Invoke factory processors registered as beans in the context.
//执行BeanFactory后置处理器
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); // 5、Register bean processors that intercept bean creation.
//注册bean后置处理器
registerBeanPostProcessors(beanFactory); // Initialize message source for this context.
//国际化
initMessageSource(); // Initialize event multicaster for this context.
initApplicationEventMulticaster(); // Initialize other special beans in specific context subclasses.
//6、模板方法--springboot实现了这个方法
onRefresh(); // Check for listener beans and register them.
//7、注册监听器
registerListeners(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
//8、完成bean工厂的初始化**方法重要**********************************************
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); //9、 Last step: publish corresponding event.
finishRefresh();
}

我们深入finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)中,里面的调用线路错综复杂,还望读者可以做好心理准备。

/**
* 负责单例bean的初始化
* Finish the initialization of this context's bean factory,
* initializing all remaining singleton beans.
*/
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// Initialize conversion service for this context.
//最先初始化名字为 conversionService的类,conversionService类 它用来将前端传过来的参数和后端的 controller 方法上的参数进行绑定的时候用
//尤其是用于非基础类型的转换
if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
beanFactory.setConversionService(
//初始化在getBean()方法中实现
beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
} // Register a default embedded value resolver if no bean post-processor
// (such as a PropertyPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
// at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
beanFactory.addEmbeddedValueResolver(strVal -> getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal));
} // Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
// 先初始化 LoadTimeWeaverAware 类型的 Bean aop相关注:大概有个印象,以后解析aop会和它串起来。
String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
getBean(weaverAwareName);
} // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
beanFactory.setTempClassLoader(null); // Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
//freeze的单词意思是冻结,这个时候已经开始预初始化, bean 定义解析、加载、注册先停止
beanFactory.freezeConfiguration(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
//开始初始化
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

该方法是判断bean的一系列是不是属于某个类型的bean,如果是就调用getBean()方法,如果不是,就调用beanFactory.preInstantiateSingletons()进行初始化,我们先把getBean()放一放,重点看一看beanFactory.preInstantiateSingletons()方法。

@Override
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
} // Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions.
// While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine.
// this.beanDefinitionNames 保存了所有的 beanNames List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames); // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
//// 下面这个循环,触发所有的非懒加载的 singleton beans 的初始化操作
for (String beanName : beanNames) {
RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
// 非抽象、非懒加载的 singletons。如果配置了 'abstract = true',那是不需要初始化的
if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
// 处理 FactoryBean (负责初始化工厂的bean)
if (isFactoryBean(beanName)) {
// FactoryBean 的话,在 beanName 前面加上 ‘&’ 符号
//此处调用getBean()方法
Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
if (bean instanceof FactoryBean) {
FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
// 判断当前 FactoryBean 是否是 SmartFactoryBean 的实现
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 {
// 对于普通的 Bean,只要调用 getBean(beanName) 这个方法就可以进行初始化了
getBean(beanName);
}
}
} // Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
// 到这里说明所有的非懒加载的 singleton beans 已经完成了初始化
// 如果我们定义的 bean 是实现了 SmartInitializingSingleton 接口的,那么在这里得到回调
//如果你想在单例bean初始化后做一些事 那就实现该接口
for (String beanName : beanNames) {
Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
return null;
}, getAccessControlContext());
}
else {
smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
}
}
}
}

preInstantiateSingletons()方法的主要任务是进行初始化的,在初始化前同样是一系列判断,如,是否是懒加载的,是否是一个factorybean(一个特别的bean,负责工厂创建的bean),最后调用getBean()方法。

其中有个插曲是否实现了SmartInitializingSingleton接口,将接口让你可以在bean初始化后做一些事,我们写一个简单的实例测试一下。

其他地方读者看注释了解一下即可,我们开始继续深入getBean()方法。

getBean()方法内部调用了doGetBean()我们直接看doGetBean方法。


// 我们在剖析初始化 Bean 的过程,但是 getBean 方法我们经常是用来从容器中获取 Bean 用的,注意切换思路,
// 已经初始化过了就从容器中直接返回,否则就先初始化再返回
protected <T> T doGetBean(
String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException { // 获取一个 “正统的” beanName,处理两种情况,一个是前面说的 FactoryBean(前面带 ‘&’),
// 一个是别名问题,因为这个方法是 getBean,获取 Bean 用的,你要是传一个别名进来,是完全可以的
String beanName = transformedBeanName(name);
// 返回值
Object bean; // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
// 检查下是不是已经创建过了
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
// 这里说下 args ,虽然看上去一点不重要。前面我们一路进来的时候都是 getBean(beanName),
// 所以 args 传参其实是 null 的,但是如果 args 不为空的时候,那么意味着调用方不是希望获取 Bean,而是创建 Bean
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 + "'");
}
}
// 下面这个方法:如果是普通 Bean 的话,直接返回 sharedInstance,
// 如果是 FactoryBean 的话,返回它创建的那个实例对象
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
} else {
// Fail if we're already creating this bean instance:
// We're assumably within a circular reference.
// 创建过了此 beanName 的 prototype 类型的 bean,那么抛异常,
// 往往是因为陷入了循环引用 哦,原来之前的循环依赖都是在这抛的异常,再有问题就不是无头苍蝇了
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
} // Check if bean definition exists in this factory.
// 检查一下这个 BeanDefinition 在容器中是否存在 BeanDefinition既是包含了bean的一系列信息
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
// Not found -> check parent.
// 如果当前容器不存在这个 BeanDefinition,试试父容器中有没有
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.
// 返回父容器的查询结果
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) {
// typeCheckOnly 为 false,将当前 beanName 放入一个 alreadyCreated 的 Set 集合中。
markBeanAsCreated(beanName);
} /*
* 稍稍总结一下:
* 到这里的话,要准备创建 Bean 了,对于 singleton 的 Bean 来说,容器中还没创建过此 Bean;
* 对于 prototype 的 Bean 来说,本来就是要创建一个新的 Bean。
*/
try {
RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args); // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
// 先初始化依赖的所有 Bean,这个很好理解。
// 注意,这里的依赖指的是 depends-on 中定义的依赖
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
if (dependsOn != null) {
for (String dep : dependsOn) {
// 检查是不是有循环依赖,这里的循环依赖和我们前面说的循环依赖又不一样
if (isDependent(beanName, dep)) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
}
// 注册一下依赖关系
registerDependentBean(dep, beanName);
try {
// 先初始化被依赖项
getBean(dep);
}
catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
}
}
} // Create bean instance.
// 如果是 singleton scope 的,创建 singleton 的实例
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
// 执行创建 Bean,详情继续深入
// 第三个参数 args 数组代表创建实例需要的参数,不就是给构造方法用的参数,或者是工厂 Bean 的参数嘛,不过要注意,在我们的初始化阶段,args 是 null。
// 这回我们要到一个新的类了 AbstractAutowireCapableBeanFactory,看类名,AutowireCapable?类名是不是也说明了点问题了。
// 主要是为了以下场景,采用 @Autowired 注解注入属性值:
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
// Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
// eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
// Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// 如果是 prototype scope 的,创建 prototype 的实例
else if (mbd.isPrototype()) {
// It's a prototype -> create a new instance.
Object prototypeInstance = null;
try {
beforePrototypeCreation(beanName);
// 执行创建 Bean
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
} else {
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);
}
});
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;
}
} // Check if required type matches the type of the actual bean instance.
// 最后,检查一下类型对不对,不对的话就抛异常,对的话就返回了
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;
}

具体的实例化过程在createBean()方法中,我们继续深入createBean()方法。

@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException { if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
RootBeanDefinition mbdToUse = mbd; // Make sure bean class is actually resolved at this point, and
// clone the bean definition in case of a dynamically resolved Class
// which cannot be stored in the shared merged bean definition.
// 确保 BeanDefinition 中的 Class 被加载
Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
} // Prepare method overrides.
// 准备方法覆写,这里又涉及到一个概念:MethodOverrides,它来自于 bean 定义中的 <lookup-method />
// 和 <replaced-method />,如果读者感兴趣,回到 bean 解析的地方看看对这两个标签的解析。
try {
mbdToUse.prepareMethodOverrides();
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(),
beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
} try {
// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
// 让 InstantiationAwareBeanPostProcessor 在这一步有机会返回代理,
// 在 《Spring AOP 源码分析》那篇文章中有解释,这里先跳过
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName,
"BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
} try {
// 重头戏,创建 bean
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
return beanInstance;
}
catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {
// A previously detected exception with proper bean creation context already,
// or illegal singleton state to be communicated up to DefaultSingletonBeanRegistry.
throw ex;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
mbdToUse.getResourceDescription(), beanName, "Unexpected exception during bean creation", ex);
}
}

我们继续往里看 doCreateBean 这个方法,这个调用过程是真的深。

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException { // Instantiate the bean.
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
// 说明不是 FactoryBean,这里实例化 Bean,这里非常关键,细节之后再说**********
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
if (beanType != NullBean.class) {
mbd.resolvedTargetType = beanType;
} // Allow post-processors to modify the merged bean definition.
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Post-processing of merged bean definition failed", ex);
}
mbd.postProcessed = true;
}
} // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
// even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
// 下面这块代码是为了解决循环依赖的问题,这是个重头戏,解决循环依赖问题
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
} // Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
// 这一步也是非常关键的,这一步负责属性装配,因为前面的实例只是实例化了,并没有设值,这里就是设值***************
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 还记得 init-method 吗?还有 InitializingBean 接口?还有 BeanPostProcessor 接口?
// 这里就是处理 bean 初始化完成后的各种回调**************
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
}
}
// 下面这块代码是为了解决循环依赖的问题,这是个重头戏,解决循环依赖问题
if (earlySingletonExposure) {
//循环依赖的核心方法调用
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
for (String dependentBean : dependentBeans) {
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
"'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
} // Register bean as disposable.
try {
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
} return exposedObject;
}

到这里,我们已经分析完了 doCreateBean 方法,总的来说,我们已经说完了整个初始化流程。

在实例化bean后有一个特别重要的知识点,也是面试中最常问的,Spring怎么解决循环依赖问题?核心代码就在这个方法里面。

循环依赖其实就是循环引用,也就是两个或则两个以上的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。如下图:

doCreateBean 方法有三个核心流程。

(1)createBeanInstance:实例化,其实也就是调用对象的构造方法实例化对象

(2)populateBean:填充属性,这一步主要是多bean的依赖属性进行填充

(3)initializeBean:调用spring xml中的init 方法。

从上面讲述的单例bean初始化步骤我们可以知道,循环依赖主要发生在第一、第二步。也就是构造器循环依赖和field循环依赖。

那么我们要解决循环引用也应该从初始化过程着手,对于单例来说,在Spring容器整个生命周期内,有且只有一个对象,所以很容易想到这个对象应该存在Cache中,Spring为了解决单例的循环依赖问题,使用了三级缓存。

我们看一下getSingleton方法。

该方法还依赖于三个map,这三个map就是三级缓存。

/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */
//单例对象的cache
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); /** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
// 单例对象工厂的cache
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16); /** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */
//提前曝光的单例对象的Cache
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// Quick check for existing instance without full singleton lock
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); //判断当前单例bean是否正在创建中,也就是没有初始化完成(比如A的构造器依赖了B对象所以得先去创建B对象
// 或则在A的populateBean过程中依赖了B对象,得先去创建B对象,这时的A就是处于创建中的状态。
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); // 是否允许从singletonFactories中通过getObject拿到对象
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// Consistent creation of early reference within full singleton lock
singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
}
}
return singletonObject;
}

分析getSingleton()的整个过程,Spring首先从一级缓存singletonObjects中获取。如果获取不到,并且对象正在创建中,就再从二级缓存earlySingletonObjects中获取。

如果还是获取不到且允许singletonFactories通过getObject()获取,就从三级缓存singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取,如果获取到了则:

this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);

从singletonFactories中移除,并放入earlySingletonObjects中。其实也就是从三级缓存移动到了二级缓存。

从上面三级缓存的分析,我们可以知道,Spring解决循环依赖的诀窍就在于singletonFactories这个三级cache。

里就是解决循环依赖的关键,这段代码发生在createBeanInstance之后,也就是说单例对象此时已经被创建出来(调用了构造器)。这个对象已经被生产出来了,虽然还不完美(还没有进行初始化的第二步和第三步),但是已经能被人认出来了(根据对象引用能定位到堆中的对象),所以Spring此时将这个对象提前曝光出来让大家认识,让大家使用。

这样做有什么好处呢?

让我们来分析一下“A的某个field或者setter依赖了B的实例对象,同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象”这种循环依赖的情况。

A首先完成了初始化的第一步,并且将自己提前曝光到singletonFactories中,此时进行初始化的第二步,发现自己依赖对象B,此时就尝试去get(B),发现B还没有被create,所以走create流程,B在初始化第一步的时候发现自己依赖了对象A,于是尝试get(A),尝试一级缓存singletonObjects(肯定没有,因为A还没初始化完全),尝试二级缓存earlySingletonObjects(也没有),尝试三级缓存singletonFactories,由于A通过ObjectFactory将自己提前曝光了,所以B能够通过ObjectFactory.getObject拿到A对象(虽然A还没有初始化完全,但是总比没有好呀),B拿到A对象后顺利完成了初始化阶段1、2、3,完全初始化之后将自己放入到一级缓存singletonObjects中。

此时返回A中,A此时能拿到B的对象顺利完成自己的初始化阶段2、3,最终A也完成了初始化,进去了一级缓存singletonObjects中,而且更加幸运的是,由于B拿到了A的对象引用,所以B现在hold住的A对象完成了初始化。

知道了这个原理时候,肯定就知道为啥Spring不能解决“A的构造方法中依赖了B的实例对象,同时B的构造方法中依赖了A的实例对象”这类问题了!因为加入singletonFactories三级缓存的前提是执行了构造器,所以构造器的循环依赖没法解决。

接下来我们挑 doCreateBean 中的三个细节出来说说。一个是创建 Bean 实例的 createBeanInstance 方法,一个是依赖注入的 populateBean 方法,还有就是回调方法 initializeBean。

这三个方法也是极其复杂的,读者有兴趣可以继续的深入进去。

1、 createBeanInstance 方法

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
// Make sure bean class is actually resolved at this point.
// 确保已经加载了此 class
Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName); // 校验一下这个类的访问权限
if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
} Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
if (instanceSupplier != null) {
return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
} if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
// 采用工厂方法实例化,不熟悉这个概念的读者请看附录,注意,不是 FactoryBean
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
} // Shortcut when re-creating the same bean...
// 如果不是第一次创建,比如第二次创建 prototype bean。
// 这种情况下,我们可以从第一次创建知道,采用无参构造函数,还是构造函数依赖注入 来完成实例化
boolean resolved = false;
boolean autowireNecessary = false;
if (args == null) {
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
resolved = true;
autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if (resolved) {
if (autowireNecessary) {
// 构造函数依赖注入
return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
}
else {
// 无参构造函数
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
} // Candidate constructors for autowiring?
// 判断是否采用有参构造函数
Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
// 构造函数依赖注入
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
} // Preferred constructors for default construction?
ctors = mbd.getPreferredConstructors();
if (ctors != null) {
// 构造函数依赖注入
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
} // No special handling: simply use no-arg constructor.
// 调用无参构造函数
return instantiateBean(beanName, mbd);
}

看一下instantiateBean方法是怎么做的。

protected BeanWrapper instantiateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
try {
Object beanInstance;
if (System.getSecurityManager() != null) {
beanInstance = AccessController.doPrivileged(
(PrivilegedAction<Object>) () -> getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, this),
getAccessControlContext());
}
else {
// 实例化
beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, this);
}
// 包装一下,返回
BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
initBeanWrapper(bw);
return bw;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);
}
}

我们可以看到,关键的地方在于:beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);

里面是具体是实例化过程,我们进去看看。

@Override
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, @Nullable String beanName, BeanFactory owner) {
// Don't override the class with CGLIB if no overrides.
// 如果不存在方法覆写,那就使用 java 反射进行实例化,否则使用 CGLIB,
// 方法覆写 请参见附录"方法注入"中对 lookup-method 和 replaced-method 的介绍
if (!bd.hasMethodOverrides()) {
Constructor<?> constructorToUse;
synchronized (bd.constructorArgumentLock) {
constructorToUse = (Constructor<?>) bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
if (constructorToUse == null) {
final Class<?> clazz = bd.getBeanClass();
if (clazz.isInterface()) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
}
try {
if (System.getSecurityManager() != null) {
constructorToUse = AccessController.doPrivileged(
(PrivilegedExceptionAction<Constructor<?>>) clazz::getDeclaredConstructor);
}
else {
constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor();
}
bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
}
}
}
// 利用构造方法进行实例化
return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
}
else {
// Must generate CGLIB subclass.
// 存在方法覆写,利用 CGLIB 来完成实例化,需要依赖于 CGLIB 生成子类,这里就不展开了。
// tips: 因为如果不使用 CGLIB 的话,存在 override 的情况 JDK 并没有提供相应的实例化支持
return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner);
}
}

到这里,我们就算实例化完成了。我们开始说怎么进行属性注入。

2、populateBean 方法

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
if (bw == null) {
if (mbd.hasPropertyValues()) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
}
else {
// Skip property population phase for null instance.
return;
}
} // Give any InstantiationAwareBeanPostProcessors the opportunity to modify the
// state of the bean before properties are set. This can be used, for example,
// to support styles of field injection.
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
return;
}
}
}
} // bean 实例的所有属性都在这里了
PropertyValues pvs = (mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null); int resolvedAutowireMode = mbd.getResolvedAutowireMode();
// 通过名字找到所有属性值,如果是 bean 依赖,先初始化依赖的 bean。记录依赖关系
if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME || resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
// Add property values based on autowire by name if applicable.
if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME) {
autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
// Add property values based on autowire by type if applicable.
if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
pvs = newPvs;
} boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != AbstractBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE); PropertyDescriptor[] filteredPds = null;
if (hasInstAwareBpps) {
if (pvs == null) {
pvs = mbd.getPropertyValues();
}
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvsToUse == null) {
if (filteredPds == null) {
filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
}
// 这里有个非常有用的 BeanPostProcessor 进到这里: AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
// 对采用 @Autowired、@Value 注解的依赖进行设值,这里的内容也是非常丰富的
pvsToUse = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvsToUse == null) {
return;
}
}
pvs = pvsToUse;
}
}
}
if (needsDepCheck) {
if (filteredPds == null) {
filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
}
checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
} if (pvs != null) {
// 设置 bean 实例的属性值
applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}
}

属性注入完成后,这一步其实就是处理各种回调了,这块代码比较简单。

3、 initializeBean方法

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
invokeAwareMethods(beanName, bean);
return null;
}, getAccessControlContext());
}
else {
// 如果 bean 实现了 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware 或 BeanFactoryAware 接口,回调
invokeAwareMethods(beanName, bean);
} Object wrappedBean = bean;
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
// BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 回调
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
} try {
// 处理 bean 中定义的 init-method,
// 或者如果 bean 实现了 InitializingBean 接口,调用 afterPropertiesSet() 方法
invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
(mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
beanName, "Invocation of init method failed", ex);
}
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
// BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 回调
//BeanPostProcessor 的两个回调都发生在这边,只不过中间处理了 init-method
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
} return wrappedBean;
}

自此,Spring实例化单例非懒加载bean的过程也就完成了,这也是Spirng最最重要的方法了。在我们的日常使用Spring中,定义好各个类,然后在上面加上,@Controller,@Service,Autowired等注解,这些注解是怎么起作用的呢?

想必大部分同学都是知其然,不知其所以然,想必通过本文,读者心中能有一个清楚的认识。

Spring源码解析之八finishBeanFactoryInitialization方法即初始化单例bean的更多相关文章

  1. Spring源码分析(十五)获取单例

    本文结合<Spring源码深度解析>来分析Spring 5.0.6版本的源代码.若有描述错误之处,欢迎指正. 之前我们讲解了从缓存中获取单例的过程,那么,如果缓存中不存在已经加载的单例be ...

  2. Spring源码解析二:IOC容器初始化过程详解

    IOC容器初始化分为三个步骤,分别是: 1.Resource定位,即BeanDefinition的资源定位. 2.BeanDefinition的载入 3.向IOC容器注册BeanDefinition ...

  3. spring源码学习之路---IOC容器初始化要义之bean定义载入(五)

    作者:zuoxiaolong8810(左潇龙),转载请注明出处,特别说明:本博文来自博主原博客,为保证新博客中博文的完整性,特复制到此留存,如需转载请注明新博客地址即可. 最近工作很忙,时间不多,研究 ...

  4. Spring源码解析 - AbstractBeanFactory 实现接口与父类分析

    我们先来看类图吧: 除了BeanFactory这一支的接口,AbstractBeanFactory主要实现了AliasRegistry和SingletonBeanRegistry接口. 这边主要提供了 ...

  5. spring 源码解析

    1. [文件] spring源码.txt ~ 15B     下载(167) ? 1 springн┤┬вио╬Ш: 2. [文件] spring源码分析之AOP.txt ~ 15KB     下载( ...

  6. Spring源码解析——循环依赖的解决方案

    一.前言 承接<Spring源码解析--创建bean>.<Spring源码解析--创建bean的实例>,我们今天接着聊聊,循环依赖的解决方案,即创建bean的ObjectFac ...

  7. Spring源码解析-ioc容器的设计

    Spring源码解析-ioc容器的设计 1 IoC容器系列的设计:BeanFactory和ApplicatioContext 在Spring容器中,主要分为两个主要的容器系列,一个是实现BeanFac ...

  8. Spring源码解析系列汇总

    相信我,你会收藏这篇文章的 本篇文章是这段时间撸出来的Spring源码解析系列文章的汇总,总共包含以下专题.喜欢的同学可以收藏起来以备不时之需 SpringIOC源码解析(上) 本篇文章搭建了IOC源 ...

  9. Spring源码解析之BeanFactoryPostProcessor(三)

    在上一章中笔者介绍了refresh()的<1>处是如何获取beanFactory对象,下面我们要来学习refresh()方法的<2>处是如何调用invokeBeanFactor ...

随机推荐

  1. C#获得客户端IP

    代码: /// <summary> /// 获得当前页面客户端的IP /// </summary> /// <returns>当前页面客户端的IP</retu ...

  2. CentOS7安装docker出错(Transaction check error)

    1. 出错内容: Transaction check error: :-.el7_2..x86_64 conflicts with :-.el7.x86_64 :-.el7_2..x86_64 con ...

  3. Win8远程[你的凭据不工作]的解决办法

    用户名前加你的计算机名称就可以了....win8也会有这样的问题,有点匪夷所思了......

  4. nyoj 79 导弹拦截

    点击打开链接 拦截导弹 时间限制:3000 ms  |  内存限制:65535 KB 难度:3 描述 某国为了防御敌国的导弹袭击,发展中一种导弹拦截系统.但是这种导弹拦截系统有一个缺陷:虽然它的第一发 ...

  5. java语言写文件内容

    import java.io.File;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException; public static void main(St ...

  6. solrCloud+tomcat+zookeeper配置

    一.环境准备: Solr版本:4.7.0 下载地址:http://www.apache.org/dyn/closer.cgi/lucene/solr/4.7.0 Tomcat版本:6.0.39 下载地 ...

  7. AngularJS 跨站请求- jsonp请求

    今天写东西的时候遇到了 一种情况 ,因为用的不是自己公司人员写的接口 ,而我要写的东西是抓别的网页上的接口 所以出现了 一下这种情况 这是我的请求: 我在浏览器模板赋值的时候发现赋值成功了, 在浏览器 ...

  8. SpringBoot集成MyBatis的分页插件PageHelper(回头草)

    俗话说:好

  9. C# log4net 的配置

    项目的日志组件是必备可少的,任何项目中都需要.这样既方便前期的开发测试也方便项目后期的项目维护.C#项目的一个不错的日志组件是log4net,下面我就把桌面应用程序.控制台程序.网站中log4net的 ...

  10. Java异常封装(自己定义错误码和描述,附源码)

    真正工作了才发现,Java里面的异常在真正工作中使用还是十分普遍的.什么时候该抛出什么异常,这个是必须知道的. 当然真正工作里面主动抛出的异常都是经过分装过的,自己可以定义错误码和异常描述. 下面小宝 ...