• Spring中各种扩展原理及容器创建原理


    一、BeanFactoryPostProcessor

      BeanFactory的后置处理器:在BeanFactory标准初始化之后调用,来定制和修改BeanFactory的内容;所有的bean定义已经保存加载到beanFactory,但是bean的实例还未创建

    1,使用

      源码:MyBeanFactoryPostProcess

    @Component
    public class Demo01_MyBeanFactoryPostProcess implements BeanFactoryPostProcessor {
        @Override
        public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
            System.out.println("MyBeanFactoryPostProcessor...postProcessBeanFactory...");
            int definitionCount = beanFactory.getBeanDefinitionCount();
            String[] definitionNames = beanFactory.getBeanDefinitionNames();
            System.out.println("beanFactory中一共有 " + definitionCount + " 个bean,分别为: " + Arrays.toString(definitionNames));
        }
    }

    2,BeanFactoryPostProcessor原理

    • 1)、ioc容器创建对象
    • 2)、invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
      • 先根据类型获取各种postProcessorNames。String[] postProcessorNames =beanFactory.getBeanNamesForType(BeanFactoryPostProcessor.class, true, false);
      • 分类保存为各种priorityOrderedPostProcessors、orderedPostProcessors、nonOrderedPostProcessors的集合其实就是各种BeanFactoryPostProcessor
      • 然后分别排序上一步的各种集合,按顺序分别执行各种BeanFactory的后置处理器

    二、BeanDefinitionRegistryPostProcessor

    • 在所有bean定义信息将要被加载,bean实例还未创建的;
    • 优先于BeanFactoryPostProcessor执行
    • 利用BeanDefinitionRegistryPostProcessor给容器中再额外添加一些组件;

    1,使用

      源码:MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor

    @Component
    public class Demo02_MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {
        /**
         * @param registry Bean定义信息的保存中心,以后BeanFactory就是按照BeanDefinitionRegistry里面
         *                 保存的每一个bean定义信息创建bean实例;
         */
        @Override
        public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
            System.out.println("postProcessBeanDefinitionRegistry...bean的数量:"+registry.getBeanDefinitionCount());
            RootBeanDefinition definition = new RootBeanDefinition(Dog.class);
            registry.registerBeanDefinition("dog",definition);
        }
    
        @Override
        public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
            System.out.println("MyBeanDefinitionRegistryPostProcessor...bean的数量:"+beanFactory.getBeanDefinitionCount());
        }
    }

    2,BeanDefinitionRegistryPostProcessor原理

    • 1)、ioc创建对象
    • 2)、refresh() -> invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
    • 3)、从容器中获取到所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor组件。String[] postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class ..);
      • invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry) -> 依次触发所有的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法 
      • 再来触发invokeBeanFactoryPostProcessors(registryProcessors, beanFactory) -> postProcessBeanFactory()方法BeanFactoryPostProcessor;
    • 4)、之后从容器中找到BeanFactoryPostProcessor组件;然后依次触发postProcessBeanFactory()方法(也就是第一章内容)

    三、监听器

    1,ApplicationEvent

    a)使用

      源码:MyApplicationEvent

    @Component
    public class Demo4_ApplicationEvent implements ApplicationListener {
        //监听所有ApplicationEvent以及其子类发布的事件
        @Override
        public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
            System.out.println("ApplicaitonEvent ====> " + event);
        }
    }

    b)原理

    • 1)、ContextRefreshedEvent事件:
      • 容器创建对象:refresh();
      • finishRefresh();容器刷新完成会发布ContextRefreshedEvent事件
    • 2)、自己发布事件;
    • 3)、容器关闭会发布ContextClosedEvent;

    【事件发布流程】
      publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this));

    • 获取事件的多播器(派发器):getApplicationEventMulticaster()
    • multicastEvent派发事件:
    • 获取到所有的ApplicationListener

       for (final ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {..}

      • 如果有Executor,可以支持使用Executor进行异步派发;Executor executor = getTaskExecutor();
      • 否则,同步的方式直接执行listener方法;invokeListener(listener, event);
        拿到listener回调onApplicationEvent方法;

    【事件多播器(派发器)】

    • 1)、容器创建对象:refresh();
    • 2)、initApplicationEventMulticaster();初始化ApplicationEventMulticaster;
      • 先去容器中找有没有id=“applicationEventMulticaster”的组件;
      • 如果没有this.applicationEventMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster(beanFactory);并且加入到容器中,我们就可以在其他组件要派发事件,自动注入这个applicationEventMulticaster;

    【容器中有哪些监听器】

    • 1)、容器创建对象:refresh();
    • 2)、registerListeners();
      • 从容器中拿到所有的监听器,把他们注册到applicationEventMulticaster中;
      • String[] listenerBeanNames = getBeanNamesForType(ApplicationListener.class, true, false);
      • //将listener注册到ApplicationEventMulticaster中 getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName);

    2,@EventListener

    a)使用

      源码:MyListener

    /**
     * 普通方法加注解就可以监听任意指定的Class
     */
    @EventListener(classes = {Cat.class})
    public void listener(Cat cat){
        System.out.println(cat);
    }

    b)原理

      @EventListener -> EventListenerMethodProcessor -> SmartInitializingSingleton

      SmartInitializingSingleton 原理:->afterSingletonsInstantiated();

    • 1)、ioc容器创建对象并refresh();
    • 2)、finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);初始化剩下的单实例bean;
      • 1)、先创建所有的单实例bean;getBean();
      • 2)、获取所有创建好的单实例bean,判断是否是SmartInitializingSingleton类型的;如果是就调用afterSingletonsInstantiated();

    四、Spring容器的创建原理

    1,创建方式

    //创建基于注解的springIOC容器
    ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class);
    //创建基于配置文件的springIOC容器
    ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("/spring-app.xml");

    2,执行AbstractApplicationContext中的refresh()

    @Override
        public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
            synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
                // 1. Prepare this context for refreshing.
                prepareRefresh();
    
                // 2. Tell the subclass to refresh the internal bean factory. 
                ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
    
                // 3. Prepare the bean factory for use in this context. 
                prepareBeanFactory(beanFactory);
    
                try {
                    // 4. Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                    postProcessBeanFactory(beanFactory);
    
                    // 5. Invoke factory processors registered as beans in the context.
                    invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
    
                    // 6. Register bean processors that intercept bean creation.
                    registerBeanPostProcessors(beanFactory);
    
                    // 7. Initialize message source for this context.
                    initMessageSource();
    
                    // 8. Initialize event multicaster for this context.
                    initApplicationEventMulticaster();
    
                    // 9. Initialize other special beans in specific context subclasses.
                    onRefresh();
    
                    // 10. Check for listener beans and register them.
                    registerListeners();
    
                    // 11. Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
    
                    // 12. Last step: publish corresponding event.
                    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.
                    destroyBeans();
    
                    // Reset 'active' flag.
                    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();
                }
            }
        }

    3,源码解析

    1. prepareRefresh 准备刷新容器

      (1) initPropertySources() 自定义属性设置,空方法,留给子类继承

      (2) getEnvironment.validateRequiredProperties 首先获取环境配置,然后校验必需属性

      (3) this.earlyApplicationListeners = new LinkedHashSet<>(this.applicationListeners); 初始化事件监听器

      (4) this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet<>();  初始化早期事件

    2. obtainFreshBeanFactory 获取组件工厂

      (1) refreshBeanFactory  新建一个组件工厂,类型为DefaultListableBeanFactory,然后对这个组件工厂设置了一个序列化ID

      (2) getBeanFactory 返回刚刚创建的组件工厂

    3. prepareBeanFactory 对组件工厂做各种预处理设置

      (1) 在组件工厂中设置类加载器、属性解析器等

      (2) 在组件工厂中添加部分组件后置处理器,例如ApplicationContextAwareProcessor、ApplicationListenerDetector

      (3) 在组件工厂中设置忽略自动注入的接口

      (4) 设置自动装配规则

      (5) 在组件工厂中注册一些组件,例如环境配置ConfigurableEnvironment

    4. postProcessBeanFactory 组件工厂的后置处理工作

    5. invokeBeanFactoryPostProcessors 执行组件工厂后置处理器

      这一步是在组件工厂的标准初始化(1-4)之后进行的,主要是执行BeanFactoryPostProcessor及其子接口的

      BeanFactoryPostProcessor的子接口主要是指BeanDefinitionRegistryPostProcessor,可以向容器中注册新的组件,这个接口的特点是有两个方法,一个是自身的postProcessBeanDefinitionRegistry,另一个继承自BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory,从源码可以看出,spring会先执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的组件的自身方法,然后执行其继承方法,最后才调用非BeanDefinitionRegistryPostProcessor的BeanFactoryPostProcessor的后置处理方法

      (1) 从容器器中获取BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的组件

      (2) 将BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的组件按照顺序分类并排序,即是否实现了PriorityOrdered、Ordered接口

      (3) 依次执行实现了PriorityOrdered接口的、实现了Ordered接口的、没有实现任何顺序接口的组件的postProcessBeanDefinitionRegistry方法

      (4) 执行所有BeanDefinitionRegistryPostProcessor组件的postProcessBeanFactory方法

      (5) 从容器中获取其他的BeanFactoryPostProcessor类型的组件,即不是BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的

      (6) 剩下的步骤跟上面类似,就是先按照实现的顺序接口分类,在每个类别下排序,然后依次执行它们的postProcessBeanFactory方法

    6. registerBeanPostProcessors 注册组件后置处理器,

      这种处理器用于拦截bean的创建过程。beanPostProcessor有很多子接口,每种子接口的执行时机各有不同

      |-DestructionAwareBeanPostProcessor

      |-InstantiationAwareBeanPostProcessor  

      |-MergedBeanDefinitionPostProcessor

      |-SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor

      (1) 获取所有的beanPostProcessor的组件名

      (2) 将所有的组件按优先顺序分为三类:

         |-实现了PriorityOrdered接口的列表priorityOrderedPostProcessors

         |-实现了Ordered接口的列表orderedPostProcessors

         |-没有实现任何顺序接口的列表nonOrderedPostProcessors

          还有一种特殊情况,凡是MergedBeanDefinitionPostProcessor类型的,都放在internalPostProcessors中

      (3) 注册priorityOrderedPostProcessors

      (4) 注册orderedPostProcessors

      (5) 注册nonOrderedPostProcessors

      (6) 注册internalPostProcessors

      (7) 注册ApplicationListenerDetector,它的作用是在组件初始化之后判断其是否为ApplicationListner类型,如果是,则将其添加进容器的监听器集合。

    7. initMessageSource 初始化消息源组件

      用于消息绑定、消息解析等功能,并且提供国际化解决方案

      (1) 获取beanFactory

      (2) 判断beanFactory中是否包含id为messageSource的组件

      (3) 如果已存在,则赋值给容器的messageSource属性,这种情况是我们自己在容器中注册了这个组件

      (4) 如果不存在,则新建一个DelegatingMessageSource,并赋值给容器的messageSource属性,然后在beanFactory中注册这个新组件,并设置其id为messageSource

    8. initApplicationEventMulticaster 初始化事件广播器

      (1) 获取beanFactory

      (2) 判断beanFactory中是否存在id为applicationEventMulticaster的组件

      (3) 如果已存在,则赋值给容器的applicationEventMulticaster属性,这种情况是我们自己在容器中注册了这个组件

      (4) 如果不存在,则新建一个SimpleApplicationEventMulticaster,并赋值给容器的 applicationEventMulticaster属性,然后在beanFactory中注册这个新组件, 并设置其id为applicationEventMulticaster。

    9. onRefresh

      留给子类继承的,我们可以自定义子容器,在重写方法中做一些我们想要的操作

    10. registerListeners 注册事件监听器

      (1) 获取容器的属性applicationListeners,这是一个事件监听器的集合,将集合中的每个元素都添加进事件广播器getApplicationEventMulticaster().addApplicationListener(listener);

      (2) 从容器中获取所有ApplicationListener类型的组件,将这些组件添加进事件广播器

      (3) 派发之前步骤产生的事件。

    11. finishBeanFactoryInitialization 完成剩下的单实例bean的初始化

      (1) 进入DefaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons方法,获取容器中所有的组件id列表
      (2) 获取容器中的所有Bean,依次进行初始化和创建对象
      (3) Bean不是抽象的,是单实例的,是非懒加载
        1)、判断是否是FactoryBean;是否是实现FactoryBean接口的Bean;如果是就用工厂bean来创建及FacBean中的getObject同SpringIOC中的二(3)
        2)、不是工厂Bean。利用getBean(beanName);创建对象
          0、getBean(beanName); ioc.getBean();
          1、AbstractBeanFactory.doGetBean(name, null, null, false);
          2、先获取缓存中保存的单实例Bean。如果能获取到说明这个Bean之前被创建过(所有创建过的单实例Bean都会被缓存起来),Object sharedInstance = getSingleton(beanName);缓存到DefaultSingletonBeanRegistry类的singletonObjects单例对象存储的Map一级缓存。
          3、缓存中获取不到,开始Bean的创建对象流程;
          4、标记当前bean已经被创建,markBeanAsCreated(beanName);
          5、获取Bean的定义信息;RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName)
          6、【获取当前Bean依赖的其他Bean;如果有按照getBean(dep)把依赖的Bean先创建出来;】String[] dependsOn = mbd.getDependsOn()
          7、启动单实例Bean的创建流程
            1)AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean(beanName, mbd, args);

            2)Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);让BeanPostProcessor先拦截返回代理对象;【InstantiationAwareBeanPostProcessor】:提前执行;先触发:postProcessBeforeInstantiation();如果有返回值:触发postProcessAfterInitialization();
            3)如果前面的InstantiationAwareBeanPostProcessor没有返回代理对象;调用AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean创建Bean

              1. 【创建Bean实例】;createBeanInstance(beanName, mbd, args);利用工厂方法或者对象的构造器创建出Bean实例;
              2.  applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);调用MergedBeanDefinitionPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
              3. 【Bean属性赋值】populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
                ① 拿到InstantiationAwareBeanPostProcessor后置处理器;postProcessAfterInstantiation();
                ② 拿到InstantiationAwareBeanPostProcessor后置处理器;postProcessPropertyValues();
                ③ 为Bean属性赋值;为属性利用setter方法等进行赋值;applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
              4.【Bean初始化】initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
                1. 【执行Aware接口方法】invokeAwareMethods(beanName, bean);执行xxxAware接口的方法BeanNameAwareBeanClassLoaderAwareBeanFactoryAware
                2. 【执行后置处理器初始化之前】applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization();
                3. 【执行初始化方法】invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
                  ① 是否是InitializingBean接口的实现;执行接口规定的初始化;
                  ② 是否自定义初始化方法;
                4. 【执行后置处理器初始化之后】applyBeanPostProcessorsAfterInitialization 也就是BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization();
              5. 注册Bean的销毁方法;registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);

            4)将创建的Bean添加到缓存中singletonObjects

    12. finishRefresh 完成容器刷新

      (1) 初始化生命周期处理器(LifecycleProcessor),先从BeanFactory中按类型获取,如果没有就新建一个DefaultLifecycleProcessor,并注册进BeanFactory

      (2) 获取上一步注册的生命周期处理器,回调其onRefresh方法

      (3) 发布容器刷新事件,即ContextRefreshedEvent

    4,总结

      1)、Spring容器在启动的时候,先会保存所有注册进来的Bean的定义信息;
        1、xml注册bean;<bean>
        2、注解注册Bean;@Service、@Component、@Bean、xxx
      2)、Spring容器会合适的时机创建这些Bean
        1、用到这个bean的时候;利用getBean创建bean;创建好以后保存在容器中;
        2、统一创建剩下所有的bean的时候;finishBeanFactoryInitialization();
      3)、后置处理器;BeanPostProcessor
        每一个bean创建完成,都会使用各种后置处理器进行处理;来增强bean的功能;
        AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:处理自动注入
        AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator:来做AOP功能;
        ....
        增强的功能注解:
        AsyncAnnotationBeanPostProcessor
        ....
      4)、事件驱动模型
        ApplicationListener;事件监听;
        ApplicationEventMulticaster;事件派发:

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