Springbean的實(shí)例化和IOC依賴注入詳解

前言

網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作、網(wǎng)站設(shè)計(jì)的開發(fā)，更需要了解用戶，從用戶角度來建設(shè)網(wǎng)站，獲得較好的用戶體驗(yàn)。創(chuàng)新互聯(lián)多年互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，見的多，溝通容易、能幫助客戶提出的運(yùn)營(yíng)建議。作為成都一家網(wǎng)絡(luò)公司，打造的就是網(wǎng)站建設(shè)產(chǎn)品直銷的概念。選擇創(chuàng)新互聯(lián)，不只是建站，我們把建站作為產(chǎn)品，不斷的更新、完善，讓每位來訪用戶感受到浩方產(chǎn)品的價(jià)值服務(wù)。

我們知道，IOC是Spring的核心。它來負(fù)責(zé)控制對(duì)象的生命周期和對(duì)象間的關(guān)系。

舉個(gè)例子，我們?nèi)绾蝸碚覍?duì)象的呢？常見的情況是，在路上要到處去看哪個(gè)MM既漂亮身材又好，符合我們的口味。就打聽她們的電話號(hào)碼，制造關(guān)聯(lián)想辦法認(rèn)識(shí)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(gè)什么樣的女朋友就好了。它會(huì)給我們提供一個(gè)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(duì)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(gè)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(huì)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(gè)

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(duì)annotation-config標(biāo)簽的支持，注冊(cè)了一些特殊的Bean，正好就包含上面這三個(gè)。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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)象，加入容器
      }
    }
    return new InjectionMetadata(clazz, elements);
  }

InjectionMetadata對(duì)象有兩個(gè)重要的屬性：targetClass ，injectedElements，在注解式的依賴注入的時(shí)候重點(diǎn)就靠它們。

  public InjectionMetadata(Class<?> targetClass, Collection<InjectedElement> elements) {
    //targetClass是Bean的Class對(duì)象
    this.targetClass = targetClass; 
    //injectedElements是一個(gè)InjectedElement對(duì)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(duì)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(duì)象、內(nèi)省對(duì)象、成員的InjectionMetadata對(duì)象。還是以@Autowired為例，這次調(diào)用到AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues（）。

首先拿到InjectionMetadata對(duì)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(gè)子類AutowiredFieldElement、AutowiredMethodElement，很顯然一個(gè)是處理Field，一個(gè)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?yàn)锽ean，所以會(huì)重新進(jìn)入populateBean方法，先完成Role對(duì)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(gè)配置文件，我們?cè)赨ser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(dòng)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(duì)象后，會(huì)設(shè)置它的property屬性，也就是調(diào)用了parsePropertyElements()方法。在BeanDefinition對(duì)象里有個(gè)MutablePropertyValues屬性。

MutablePropertyValues:
 //propertyValueList就是有幾個(gè)property 節(jié)點(diǎn)
 List<PropertyValue> propertyValueList:
  PropertyValue:
   name   //對(duì)應(yīng)配置文件中的name  ==id
   value   //對(duì)應(yīng)配置文件中的value ==1001 
  PropertyValue:
   name   //對(duì)應(yīng)配置文件中的name  ==name
   value   //對(duì)應(yīng)配置文件中的value ==網(wǎng)機(jī)動(dòng)車

上圖就是BeanDefinition對(duì)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(jiǎn)單了。從內(nèi)省對(duì)象PropertyDescriptor中拿到writeMethod對(duì)象，設(shè)置可訪問，invoke即可。PropertyDescriptor有兩個(gè)對(duì)象readMethodRef、writeMethodRef其實(shí)對(duì)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(duì)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(duì)Bean做一些初始化的工作。

5.1、Aware

Aware是一個(gè)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(duì)象
      if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
        ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(getBeanClassLoader());
      }
      //可以拿到BeanFactory對(duì)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(gè)注解隱藏的比較深，它是在CommonAnnotationBeanPostProcessor的父類InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor調(diào)用到的。這個(gè)注解的初始化方法不支持帶參數(shù)，會(huì)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(gè)要實(shí)現(xiàn)InitializingBean接口。這個(gè)也不能有參數(shù)，因?yàn)樗涌诜椒ň蜎]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(cè)

registerDisposableBeanIfNecessary()完成Bean的緩存注冊(cè)工作，把Bean注冊(cè)到Map中。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)。

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