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2.1.1 InstantiationAwareBeanPostProcessor
之前看到過一篇對Bean生命週期講解的很不錯的博客，現在我對其再做一些整理補充分享給大家，以供學習使用。
一、Bean的生命週期
Spring Bean的生命週期是Spring面試熱點問題。這個問題即考察對Spring的微觀瞭解，又考察對Spring的宏觀認識，想要答好並不容易！本文希望能夠從源碼角度入手，幫助面試者徹底搞定Spring Bean的生命週期。
只有四個！
是的，Spring Bean的生命週期只有這四個階段。把這四個階段和每個階段對應的擴展點糅合在一起雖然沒有問題，但是這樣非常凌亂，難以記憶。要徹底搞清楚Spring的生命週期，首先要把這四個階段牢牢記住。實例化和屬性賦值對應構造方法和setter方法的注入，初始化和銷燬是用戶能自定義擴展的兩個階段。在這四步之間穿插的各種擴展點，稍後會講。
- 實例化 Instantiation
- 屬性賦值 Populate
- 初始化 Initialization
- 銷燬 Destruction
實例化 -> 屬性賦值 -> 初始化 -> 銷燬
主要邏輯都在doCreate()方法中，邏輯很清晰，就是順序調用以下三個方法，這三個方法與三個生命週期階段一一對應，非常重要，在後續擴展接口分析中也會涉及。
- createBeanInstance() -> 實例化
- populateBean() -> 屬性賦值
- initializeBean() -> 初始化
注：bean的生命週期是從將bean定義全部註冊到BeanFacotry中以後開始的。
源碼如下，能證明實例化，屬性賦值和初始化這三個生命週期的存在。關於本文的Spring源碼都將忽略無關部分，便於理解：
創建Bean:
// 忽略了無關代碼
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// Instantiate the bean.
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (instanceWrapper == null) {
// 實例化階段！
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
// 屬性賦值階段！
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 初始化階段！
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}
上面這些這個實例化Bean的方法是在getBean()方法中調用的，而getBean是在finishBeanFactoryInitialization方法中調用的，用來實例化單例非懶加載Bean，源碼如下：
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
try {
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// Invoke factory processors registered as beans in the context.
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// Register bean processors that intercept bean creation.
// 所有BeanPostProcesser初始化的調用點
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Initialize message source for this context.
initMessageSource();
// Initialize event multicaster for this context.
initApplicationEventMulticaster();
// Initialize other special beans in specific context subclasses.
onRefresh();
// Check for listener beans and register them.
registerListeners();
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
// 所有單例非懶加載Bean的調用點
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// Last step: publish corresponding event.
finishRefresh();
}
}
銷燬Bean:
至於銷燬，是在容器關閉時調用的，詳見ConfigurableApplicationContext#close()
二、常用擴展點
Spring生命週期相關的常用擴展點非常多，所以問題不是不知道，而是記不住或者記不牢。其實記不住的根本原因還是不夠了解，這裏通過源碼+分類的方式幫大家記憶。
區分影響一個bean或者多個bean是從源碼分析得出的.
以BeanPostProcessor爲例：
- 從refresh方法來看,BeanPostProcessor 實例化比正常的bean早.
- 從initializeBean方法看,每個bean初始化前後都調用所有BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization方法.
2.1 第一大類：影響多個Bean的接口
實現了這些接口的Bean會切入到多個Bean的生命週期中。正因爲如此，這些接口的功能非常強大，Spring內部擴展也經常使用這些接口，例如自動注入以及AOP的實現都和他們有關。
- InstantiationAwareBeanPostProcessor
- BeanPostProcessor
這兩兄弟可能是Spring擴展中最重要的兩個接口！InstantiationAwareBeanPostProcessor作用於實例化階段的前後，BeanPostProcessor作用於初始化階段的前後。正好和第一、第三個生命週期階段對應。通過圖能更好理解：
2.1.1 InstantiationAwareBeanPostProcessor
InstantiationAwareBeanPostProcessor實際上繼承了BeanPostProcessor接口，嚴格意義上來看他們不是兩兄弟，而是兩父子。但是從生命週期角度我們重點關注其特有的對實例化階段的影響，圖中省略了從BeanPostProcessor繼承的方法。
InstantiationAwareBeanPostProcessor extends BeanPostProcessor
InstantiationAwareBeanPostProcessor源碼分析：
- postProcessBeforeInstantiation調用點，忽略無關代碼：
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
try {
// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
// postProcessBeforeInstantiation方法調用點，這裏就不跟進了，
// 有興趣的同學可以自己看下，就是for循環調用所有的InstantiationAwareBeanPostProcessor
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
}
try {
// 上文提到的doCreateBean方法，可以看到
// postProcessBeforeInstantiation方法在創建Bean之前調用
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
return beanInstance;
}
}
可以看到，postProcessBeforeInstantiation在doCreateBean之前調用，也就是在bean實例化之前調用的，英文源碼註釋解釋道該方法的返回值會替換原本的Bean作爲代理，這也是Aop等功能實現的關鍵點。
- postProcessAfterInstantiation調用點，忽略無關代碼：
protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
// 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.
boolean continueWithPropertyPopulation = true;
// InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation()
// 方法作爲屬性賦值的前置檢查條件，在屬性賦值之前執行，能夠影響是否進行屬性賦值！
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
continueWithPropertyPopulation = false;
break;
}
}
}
}
// 忽略後續的屬性賦值操作代碼
}
可以看到該方法在屬性賦值方法內，但是在真正執行賦值操作之前。其返回值爲boolean，返回false時可以阻斷屬性賦值階段（continueWithPropertyPopulation = false;）。
2.1.2 BeanPostProcesso
關於BeanPostProcessor執行階段的源碼穿插在下文Aware接口的調用時機分析中，因爲部分Aware功能的就是通過他實現的!只需要先記住BeanPostProcessor在初始化前後調用就可以了。
接口源碼：
public interface BeanPostProcessor {
//bean初始化之前調用
@Nullable
default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
//bean初始化之後調用
@Nullable
default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
}
2.2 第二大類：只調用一次的接口
這一大類接口的特點是功能豐富，常用於用戶自定義擴展。
第二大類中又可以分爲兩類：
- Aware類型的接口
- 生命週期接口
2.2.1 無所不知的Aware
Aware類型的接口的作用就是讓我們能夠拿到Spring容器中的一些資源。基本都能夠見名知意，Aware之前的名字就是可以拿到什麼資源，例如BeanNameAware可以拿到BeanName，以此類推。調用時機需要注意：所有的Aware方法都是在初始化階段之前調用的！
Aware接口衆多，這裏同樣通過分類的方式幫助大家記憶。
Aware接口具體可以分爲兩組，至於爲什麼這麼分，詳見下面的源碼分析。如下排列順序同樣也是Aware接口的執行順序，能夠見名知意的接口不再解釋。
Aware Group1
- BeanNameAware
- BeanClassLoaderAware
- BeanFactoryAware
Aware Group2
- EnvironmentAware
- EmbeddedValueResolverAware 這個知道的人可能不多，實現該接口能夠獲取Spring EL解析器，用戶的自定義註解需要支持spel表達式的時候可以使用，非常方便。
- ApplicationContextAware(ResourceLoaderAware\ApplicationEventPublisherAware\MessageSourceAware) 這幾個接口可能讓人有點懵，實際上這幾個接口可以一起記，其返回值實質上都是當前的ApplicationContext對象，因爲ApplicationContext是一個複合接口，如下：
public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {}
這裏涉及到另一道面試題，ApplicationContext和BeanFactory的區別，可以從ApplicationContext繼承的這幾個接口入手，除去BeanFactory相關的兩個接口就是ApplicationContext獨有的功能，這裏不詳細說明。
Aware調用時機源碼分析
詳情如下，忽略了部分無關代碼。代碼位置就是我們上文提到的initializeBean方法詳情，這也說明了Aware都是在初始化階段之前調用的！
// 見名知意，初始化階段調用的方法
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
// 這裏調用的是Group1中的三個Bean開頭的Aware
invokeAwareMethods(beanName, bean);
Object wrappedBean = bean;
// 這裏調用的是Group2中的幾個Aware，
// 而實質上這裏就是前面所說的BeanPostProcessor的調用點！
// 也就是說與Group1中的Aware不同，這裏是通過BeanPostProcessor（ApplicationContextAwareProcessor）實現的。
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
// 這個是初始化方法，下文要介紹的InitializingBean調用點就是在這個方法裏面
invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
// BeanPostProcessor的另一個調用點
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
return wrappedBean;
}
可以看到並不是所有的Aware接口都使用同樣的方式調用。Bean××Aware都是在代碼中直接調用的，而ApplicationContext相關的Aware都是通過BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization()實現的。感興趣的可以自己看一下ApplicationContextAwareProcessor這個類的源碼，就是判斷當前創建的Bean是否實現了相關的Aware方法，如果實現了會調用回調方法將資源傳遞給Bean。
至於Spring爲什麼這麼實現，應該沒什麼特殊的考量。也許和Spring的版本升級有關。基於對修改關閉，對擴展開放的原則，Spring對一些新的Aware採用了擴展的方式添加。
BeanPostProcessor的調用時機也能在這裏體現，包圍住invokeInitMethods方法，也就說明了在初始化階段的前後執行。
關於Aware接口的執行順序，其實只需要記住第一組在第二組執行之前就行了。每組中各個Aware方法的調用順序其實沒有必要記，有需要的時候點進源碼一看便知。
2.2.2 簡單的兩個生命週期接口
至於剩下的兩個生命週期接口就很簡單了，實例化和屬性賦值都是Spring幫助我們做的，能夠自己實現的有初始化和銷燬兩個生命週期階段。
2.2.2.1 InitializingBean接口
InitializingBean顧名思義，是初始化Bean相關的接口。
接口定義：
public interface InitializingBean {
void afterPropertiesSet() throws Exception;
}
看方法名，是在讀完Properties文件，之後執行的方法。afterPropertiesSet()方法是在初始化過程中被調用的。
InitializingBean 對應生命週期的初始化階段，在上面源碼的invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);方法中調用。
有一點需要注意，因爲Aware方法都是執行在初始化方法之前，所以可以在初始化方法中放心大膽的使用Aware接口獲取的資源，這也是我們自定義擴展Spring的常用方式。
除了實現InitializingBean接口之外還能通過註解（@PostConstruct）或者xml配置的方式指定初始化方法（init-method），至於這幾種定義方式的調用順序其實沒有必要記。因爲這幾個方法對應的都是同一個生命週期，只是實現方式不同，我們一般只採用其中一種方式。
三種實現指定初始化方法的方法：
- 使用@PostConstruct註解，該註解作用於void方法上
- 在配置文件中配置init-method方法
<bean id="student" class="com.demo.Student" init-method="init2">
<property name="name" value="小明"></property>
<property name="age" value="20"></property>
<property name="school" ref="school"></property>
</bean>
- 將類實現InitializingBean接口
@Component("student")
public class Student implements InitializingBean{
private String name;
private int age;
…
}
執行：
@Component("student")
public class Student implements InitializingBean{
private String name;
private int age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
//1.使用postconstrtct註解
@PostConstruct
public void init(){
System.out.println("執行 init方法");
}
//2.在xml配置文件中配置init-method方法
public void init2(){
System.out.println("執行init2方法 ");
}
//3.實現InitializingBean接口
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
System.out.println("執行init3方法");
}
}
通過測試我們可以得出結論，三種實現方式的執行順序是：
Constructor > @PostConstruct > InitializingBean > init-method
2.2.2.2 DisposableBean接口
DisposableBean 類似於InitializingBean，對應生命週期的銷燬階段，以ConfigurableApplicationContext#close()方法作爲入口，實現是通過循環獲取所有實現了DisposableBean接口的Bean然後調用其destroy()方法 。
接口定義：
public interface DisposableBean {
void destroy() throws Exception;
}
定義一個實現了DisposableBean接口的Bean：
public class IndexBean implements InitializingBean,DisposableBean {
public void destroy() throws Exception {
System.out.println("destroy");
}
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
System.out.println("init-afterPropertiesSet()");
}
public void test(){
System.out.println("init-test()");
}
}
執行：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
AbstractApplicationContext applicationContext=new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:application-usertag.xml");
System.out.println("init-success");
applicationContext.registerShutdownHook();
}
}
執行結果：
init-afterPropertiesSet()
init-test()
init-success
destroy
也就是說，在對象銷燬的時候，會去調用DisposableBean的destroy方法。在進入到銷燬過程時先去調用一下DisposableBean的destroy方法，然後後執行 destroy-method聲明的方法（用來銷燬Bean中的各項數據）。
三、擴展閱讀: BeanPostProcessor 註冊時機與執行順序
首先要明確一個概念，在spring中一切皆bean
所有的組件都會被作爲一個bean裝配到spring容器中，過程如下圖：
所以我們前面所講的那些拓展點，也都會被作爲一個個bean裝配到spring容器中
3.1 註冊時機
我們知道BeanPostProcessor也會註冊爲Bean，那麼Spring是如何保證BeanPostProcessor在我們的業務Bean之前初始化完成呢？
請看我們熟悉的refresh()方法的源碼，省略部分無關代碼（refresh的詳細註解見refresh()）：
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
try {
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// Invoke factory processors registered as beans in the context.
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// Register bean processors that intercept bean creation.
// 註冊所有BeanPostProcesser的方法
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Initialize message source for this context.
initMessageSource();
// Initialize event multicaster for this context.
initApplicationEventMulticaster();
// Initialize other special beans in specific context subclasses.
onRefresh();
// Check for listener beans and register them.
registerListeners();
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
// 所有單例非懶加載Bean的創建方法
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// Last step: publish corresponding event.
finishRefresh();
}
}
可以看出，Spring是先執行registerBeanPostProcessors()進行BeanPostProcessors的註冊，然後再執行finishBeanFactoryInitialization創建我們的單例非懶加載的Bean。
3.2 執行順序
BeanPostProcessor有很多個，而且每個BeanPostProcessor都影響多個Bean，其執行順序至關重要，必須能夠控制其執行順序才行。關於執行順序這裏需要引入兩個排序相關的接口：PriorityOrdered、Ordered
- PriorityOrdered是一等公民，首先被執行，PriorityOrdered公民之間通過接口返回值排序
- Ordered是二等公民，然後執行，Ordered公民之間通過接口返回值排序
- 都沒有實現是三等公民，最後執行
在以下源碼中，可以很清晰的看到Spring註冊各種類型BeanPostProcessor的邏輯，根據實現不同排序接口進行分組。優先級高的先加入，優先級低的後加入。
// First, invoke the BeanDefinitionRegistryPostProcessors that implement PriorityOrdered.
// 首先，加入實現了PriorityOrdered接口的BeanPostProcessors，順便根據PriorityOrdered排了序
String[] postProcessorNames =
beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
}
}
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
// Next, invoke the BeanDefinitionRegistryPostProcessors that implement Ordered.
// 然後，加入實現了Ordered接口的BeanPostProcessors，順便根據Ordered排了序
postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (!processedBeans.contains(ppName) && beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
}
}
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
// Finally, invoke all other BeanDefinitionRegistryPostProcessors until no further ones appear.
// 最後加入其他常規的BeanPostProcessors
boolean reiterate = true;
while (reiterate) {
reiterate = false;
postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (!processedBeans.contains(ppName)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
reiterate = true;
}
}
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
}
根據排序接口返回值排序，默認升序排序，返回值越低優先級越高。
/**
* Useful constant for the highest precedence value.
* @see java.lang.Integer#MIN_VALUE
*/
int HIGHEST_PRECEDENCE = Integer.MIN_VALUE;
/**
* Useful constant for the lowest precedence value.
* @see java.lang.Integer#MAX_VALUE
*/
int LOWEST_PRECEDENCE = Integer.MAX_VALUE;
PriorityOrdered、Ordered接口作爲Spring整個框架通用的排序接口，在Spring中應用廣泛，也是非常重要的接口。
四、總結
Spring Bean的生命週期分爲四個階段和多個擴展點。擴展點又可以分爲影響多個Bean和影響單個Bean。整理如下：
4.1 四個階段
- 實例化 Instantiation
- 屬性賦值 Populate
- 初始化 Initialization
- 銷燬 Destruction
4.2 多個擴展點
- 影響多個Bean
- BeanPostProcessor
- InstantiationAwareBeanPostProcessor
- 影響單個Bean
- Aware
- Aware Group1
- BeanNameAware
- BeanClassLoaderAware
- BeanFactoryAware
- Aware Group2
- EnvironmentAware
- EmbeddedValueResolverAware
- ApplicationContextAware(ResourceLoaderAware\ApplicationEventPublisherAware\MessageSourceAware)
- Aware Group1
- 生命週期
- InitializingBean
- DisposableBean
- Aware
4.3 Bean的生命週期流程圖
