Spring专题之Bean初始化源码分析（1）

前言

Spring IOC容器在初始化之后会对容器中非懒加载的，单例的以及非抽象的bean定义进行bean的初始化操作，同时会也涉及到Bean的后置处理器以及DI（依赖注入）等行为。对于Bean的初始化，Spring是通过第一次调用getBean方法向容器获取bean实例时进行的。下面的源码分析也是基于getBean()作为入口一步步去了解Spring是如何初始化单例Bean的。

Bean初始化

我们知道Spring IOC容器初始化后会对容器中非懒加载的，单例的以及非抽象的bean定义进行bean的初始化操作，所以我们分析源码的入口也就是在容器初始化的入口，分析容器初始化后Spring在什么地方开始第一次的Bean初始化。

在之前的一篇博文Spring专题之IOC源码分析中有分析到Spring IOC容器初始化的过程，过程源码如下：

    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            // Prepare this context for refreshing.
            //调用容器准备刷新的方法，获取容器的当时时间，同时给容器设置同步标识
            prepareRefresh();

            // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
            //告诉子类启动refreshBeanFactory()方法，Bean定义资源文件的载入从
            //子类的refreshBeanFactory()方法启动
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            //为BeanFactory配置容器特性，例如类加载器、事件处理器等
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                //为容器的某些子类指定特殊的BeanPost事件处理器
                postProcessBeanFactory(beanFactory);

                // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                //调用所有注册的BeanFactoryPostProcessor的Bean
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

                // Register bean processors that intercept bean creation.
                //为BeanFactory注册BeanPost事件处理器.
                //BeanPostProcessor是Bean后置处理器，用于监听容器触发的事件
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);

                // Initialize message source for this context.
                //初始化信息源，和国际化相关.
                initMessageSource();

                // Initialize event multicaster for this context.
                //初始化容器事件传播器.
                initApplicationEventMulticaster();

                // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                //调用子类的某些特殊Bean初始化方法
                onRefresh();

                // Check for listener beans and register them.
                //为事件传播器注册事件监听器.
                registerListeners();

                // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                //初始化所有剩余的单例Bean
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

                // Last step: publish corresponding event.
                //初始化容器的生命周期事件处理器，并发布容器的生命周期事件
                finishRefresh();
            }

            catch (BeansException ex) {
                if (logger.isWarnEnabled()) {
                    logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                            "cancelling refresh attempt: " + ex);
                }

                // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
                //销毁已创建的Bean
                destroyBeans();

                // Reset 'active' flag.
                //取消refresh操作，重置容器的同步标识.
                cancelRefresh(ex);

                // Propagate exception to caller.
                throw ex;
            }

            finally {
                // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
                // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
                resetCommonCaches();
            }
        }
    }

上述源码可以观察看在IOC容器被初始化后进行了很多其他的操作，但这些现在我们暂时不关心，我们需要关注的只有finishBeanFactoryInitialization这个方法，这个方法的作用就是初始化所有剩余的单例Bean，所以这也是我们以下分析源码的入口。

finishBeanFactoryInitialization方法源码如下：

    //对配置了lazy-init属性的Bean进行预实例化处init属性的Bean进行预实例化处理理
    protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        ....

        // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
        //对配置了lazy-init属性的单态模式Bean进行预实例化处理
        beanFactory.preInstantiateSingletons();
    }

这个方法前面一些处理暂时不看，可以知道最后调用了ConfigurableListableBeanFactory的preInstantiateSingletons方法，也就是对配置了lazy-init属性的单态模式Bean进行预实例化处理。
下面进入preInstantiateSingletons方法分析，源码如下：

    //对配置lazy-init属性单态Bean的预实例化
    public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
        if (this.logger.isDebugEnabled()) {
            this.logger.debug("Pre-instantiating singletons in " + this);
        }

        List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

        for (String beanName : beanNames) {
            //获取指定名称的Bean定义
            RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            //Bean不是抽象的，是单态模式的，且lazy-init属性配置为false
            if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
                //如果指定名称的bean是创建容器的Bean
                if (isFactoryBean(beanName)) {
                    //FACTORY_BEAN_PREFIX=”&”，当Bean名称前面加”&”符号
                    //时，获取的是产生容器对象本身，而不是容器产生的Bean.
                    //调用getBean方法，触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
                    final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                    //标识是否需要预实例化
                    boolean isEagerInit;
                    if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
                        //一个匿名内部类
                        isEagerInit = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Boolean>) () ->
                                ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit(),
                                getAccessControlContext());
                    }
                    else {
                        isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                                ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
                    }
                    if (isEagerInit) {
                        //调用getBean方法，触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
                        getBean(beanName);
                    }
                }
                else {
                    //调用getBean方法，触发容器对Bean实例化和依赖注入过程
                    getBean(beanName);
                }
            }
        }

        //触发bean初始化后的回调
        ...
    }

通过源码解析，我们可以看到这里对于不是抽象的，是单态模式的，且lazy-init属性配置为false的Bean定义进行初始化，而初始化过程正是调用了getBean方法。下面我们进入getBean方法观察Spring对bean的初始化过程。getBean方法及相关调用源码如下：

    //获取IOC容器中指定名称的Bean
    public Object getBean(String name) throws BeansException {
        //doGetBean才是真正向IoC容器获取被管理Bean的过程
        return doGetBean(name, null, null, false);
    }
    //真正实现向IOC容器获取Bean的功能，也是触发依赖注入功能的地方
    protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
            @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
        //根据指定的名称获取被管理Bean的名称，剥离指定名称中对容器的相关依赖,如果指定的是别名，将别名转换为规范的Bean名称
        final String beanName = transformedBeanName(name);
        Object bean;

        //先从缓存中取是否已经有被创建过的单态类型的Bean,对于单例模式的Bean整个IOC容器中只创建一次，不需要重复创建
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        //IOC容器创建单例模式Bean实例对象
        if (sharedInstance != null && args == null) {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                //如果指定名称的Bean在容器中已有单例模式的Bean被创建
                //直接返回已经创建的Bean
                if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
                    logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
                            "' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
                }
                else {
                    logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
                }
            }
            //获取给定Bean的实例对象，主要是完成FactoryBean的相关处理。注意：BeanFactory是管理容器中Bean的工厂，而FactoryBean是创建创建对象的工厂Bean，两者之间有区别
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
        }

        else {
            //缓存没有正在创建的单例模式Bean,缓存中已经有已经创建的原型模式Bean,但是由于循环引用的问题导致实例化对象失败
            if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
                throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
            }

            //对IOC容器中是否存在指定名称的BeanDefinition进行检查，首先检查是否能在当前的BeanFactory中获取的所需要的Bean，如果不能则委托当前容器的父级容器去查找，如果还是找不到则沿着容器的继承体系向父级容器查找
            BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
            //当前容器的父级容器存在，且当前容器中不存在指定名称的Bean
            if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
                //解析指定Bean名称的原始名称
                String nameToLookup = originalBeanName(name);
                if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
                    return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(
                            nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
                }
                else if (args != null) {
                    //委派父级容器根据指定名称和显式的参数查找
                    return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
                }
                else {
                    //委派父级容器根据指定名称和类型查找
                    return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
                }
            }

            //创建的Bean是否需要进行类型验证，一般不需要
            if (!typeCheckOnly) {
                //向容器标记指定的Bean已经被创建
                markBeanAsCreated(beanName);
            }

            try {
                //根据指定Bean名称获取其父级的Bean定义
                //主要解决Bean继承时子类合并父类公共属性问题
                final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
                checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
                //获取当前Bean所有依赖Bean的名称
                String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
                //如果当前Bean有依赖Bean
                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 + "'");
                        }
                        //递归调用getBean方法，获取当前Bean的依赖Bean
                        registerDependentBean(dep, beanName);
                        //把被依赖Bean注册给当前依赖的Bean
                        getBean(dep);
                    }
                }
                //创建单例模式Bean的实例对象
                if (mbd.isSingleton()) {
                    //这里使用了一个匿名内部类，创建Bean实例对象，并且注册给所依赖的对象
                    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
                        try {
                            //创建一个指定Bean实例对象，如果有父级继承，则合并子类和父类的定义
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        catch (BeansException ex) {
                            //显式地从容器单例模式Bean缓存中清除实例对象
                            destroySingleton(beanName);
                            throw ex;
                        }
                    });
                    //获取给定Bean的实例对象
                    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                }

                //IOC容器创建原型模式Bean实例对象
                else if (mbd.isPrototype()) {
                    //原型模式(Prototype)是每次都会创建一个新的对象
                    Object prototypeInstance = null;
                    try {
                        //回调beforePrototypeCreation方法，默认的功能是注册当前创建的原型对象
                        beforePrototypeCreation(beanName);
                        //创建指定Bean对象实例
                        prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                    }
                    finally {
                        //回调afterPrototypeCreation方法，默认的功能告诉IOC容器指定Bean的原型对象不再创建
                        afterPrototypeCreation(beanName);
                    }
                    //获取给定Bean的实例对象
                    bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
                }

                //要创建的Bean既不是单例模式，也不是原型模式，则根据Bean定义资源中配置的生命周期范围，选择实例化Bean的合适方法，这种在Web应用程序中,比较常用，如：request、session、application等生命周期
                else {
                    String scopeName = mbd.getScope();
                    final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
                    //Bean定义资源中没有配置生命周期范围，则Bean定义不合法
                    if (scope == null) {
                        throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
                    }
                    try {
                        //这里又使用了一个匿名内部类，获取一个指定生命周期范围的实例
                        Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
                            beforePrototypeCreation(beanName);
                            try {
                                return createBean(beanName, mbd, args);
                            }
                            finally {
                                afterPrototypeCreation(beanName);
                            }
                        });
                        //获取给定Bean的实例对象
                        bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
                    }
                    catch (IllegalStateException ex) {
                        ...
                    }
                }
            }
            catch (BeansException ex) {
                cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
                throw ex;
            }
        }

        //对创建的Bean实例对象进行类型检查
        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) {
                ...
            }
        }
        return (T) bean;
    }

这里通过上述源码的分析，总结以下Spring初始化bean的过程，首先Spring会去缓存中搜索是否已存在bean实例，如果存在则直接取出返回，不存在就判断是否存在父容器，存在则调用父容器的getBean方法进行初始化，否则通过判断bean定义是否是单例bean，是否是原型bena进行相关的初始化操作，可以知道最后都是调用了createBean方法去创建bean的。

至此，通过上述的源码分析，我们对Spring在IOC初始化后对bean的初始化过程有了大致的了解，下篇博客会继续这篇通过源码分析Spring初始化的具体过程。