揭秘Spring容器创建与启动：从零到运行的全过程

前言

Spring以其强大的IOC（控制反转）和依赖注入功能而闻名，Bean的加载流程是整个应用程序初始化的核心步骤之一，它涉及到一系列的生命周期过程和初始化的步骤，确保Bean被正确地配置、依赖注入，并且能够以可预测的方式运行。

配置方式有：

• 基于XML方式
• 基于注解方式

基础概念

• Bean：在Spring中，Bean是指由Spring容器管理的对象。这些对象通常是应用程序的组件，如服务、数据访问对象（DAO）、实体等。Bean由Spring容器负责实例化、组装和管理
• Spring容器：Spring容器是一个负责创建、配置和管理Bean的容器。主要有两种容器：BeanFactory和ApplicationContext。BeanFactory提供了基本的DI（依赖注入）功能，而ApplicationContext是BeanFactory的扩展，提供了更多的企业级功能，例如事件传播、AOP、国际化等。
• BeanPostProcessor：BeanPostProcessor是一个接口，允许在Bean实例化和初始化过程中插入自定义的处理逻辑。通过实现该接口，开发者可以在Bean初始化前后执行额外的逻辑操作。

正文

演示代码

@ComponentScan("org.yian.bean")
@Configuration
public class BeanConfig {

    @Bean
    public Test test(){
        return new Test();
    }
}

@Test
public void test03(){
    AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class);

    applicationContext.close();
}

初始化

重点关注 refresh() 方法，该方法实际是调用的父类 AbstractApplicationContext 的方法：

public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
    this();
    this.register(componentClasses);
    this.refresh();
}

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
        StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
        this.prepareRefresh();
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
        this.prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
            StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
            this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
            this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
            beanPostProcess.end();
            this.initMessageSource();
            this.initApplicationEventMulticaster();
            this.onRefresh();
            this.registerListeners();
            this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
            this.finishRefresh();
        } catch (BeansException var10) {
            if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var10);
            }

            this.destroyBeans();
            this.cancelRefresh(var10);
            throw var10;
        } finally {
            this.resetCommonCaches();
            contextRefresh.end();
        }

    }
}

1.刷新前的预处理：

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prepareRefresh()：

• initPropertySources()：初始化一些属性设置;子类自定义个性化的属性设置方法；
• getEnvironment().validateRequiredProperties()：检验属性的合法等
• earlyApplicatinotallow= new LinkedHashSet<ApplicationEvent>()：保存容器中的一些早期的事件

2.获取BeanFactory:

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obtainFreshBeanFactory()

• refreshBeanFactory()：刷新【创建】BeanFactory

创建了一个this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory()

设置id

• getBeanFactory()：返回刚才GenericApplicationContext创建的BeanFactory对象
• 将创建的BeanFactory【DefaultListableBeanFactory】返回

3.BeanFactory的预准备工作：

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prepareBeanFactory(beanFactory)

• 设置BeanFactory的类加载器、支持表达式解析器...
• 添加部分BeanPostProcessor【ApplicationContextAwareProcessor】
• 设置忽略的自动装配的接口EnvironmentAware、EmbeddedValueResolverAware、xxx
• 注册可以解析的自动装配，我们能直接在任何组件中自动注入：BeanFactory、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、ApplicationContext
• 添加BeanPostProcessor【ApplicationListenerDetector】
• 添加编译时的AspectJ；
• 给BeanFactory中注册一些能用的组件；

• environment【ConfigurableEnvironment】
• systemProperties【Map<String, Object>】
• systemEnvironment【Map<String, Object>】

4.后置处理工作：

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postProcessBeanFactory(beanFactory)

• 子类通过重写这个方法来在BeanFactory创建并预准备完成以后做进一步的设置

5.执行BeanFactoryPostProcessor的方法：

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invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)

• BeanFactoryPostProcessor：BeanFactory的后置处理器，在BeanFactory标准初始化之后执行的
• 先执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor的方法

获取所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor

先执行实现了PriorityOrdered优先级接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

再执行实现了Ordered顺序接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

最后执行没有实现任何优先级或者是顺序接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessors：postProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)

• 再执行BeanFactoryPostProcessor的方法

• 获取所有的BeanFactoryPostProcessor

• 先执行实现了PriorityOrdered优先级接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()

• 再执行实现了Ordered顺序接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()

• 最后执行没有实现任何优先级或者是顺序接口的BeanFactoryPostProcessor：postProcessor.postProcessBeanFactory()

6.注册BeanPostProcessor：

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registerBeanPostProcessors(beanFactory)

• 获取所有的 BeanPostProcessor，后置处理器都默认可以通过PriorityOrdered、Ordered接口来执行优先级
• 先注册PriorityOrdered优先级接口的BeanPostProcessor，把每一个BeanPostProcessor添加到BeanFactory中，beanFactory.addBeanPostProcessor(postProcessor)
• 再注册Ordered接口的
• 再注册没有实现任何优先级接口的
• 再注册MergedBeanDefinitionPostProcessor
• 最后注册一个ApplicationListenerDetector，来在Bean创建完成后检查是否是ApplicationListener，如果是applicationContext.addApplicationListener((ApplicationListener<?>) bean)

7.初始化MessageSource组件：

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initMessageSource()

• 获取BeanFactory
• 看容器中是否有id为messageSource的，类型是MessageSource的组件，如果有赋值给messageSource，如果没有自己创建一个DelegatingMessageSource【MessageSource：取出国际化配置文件中的某个key的值；能按照区域信息获取】
• 把创建好的MessageSource注册在容器中，以后获取国际化配置文件的值的时候，可以自动注入MessageSource

8.初始化事件派发器：

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• initApplicationEventMulticaster()
• 获取BeanFactory
• 从BeanFactory中获取applicationEventMulticaster的ApplicationEventMulticaster
• 如果上一步没有配置；创建一个SimpleApplicationEventMulticaster
• 将创建的ApplicationEventMulticaster添加到BeanFactory中，以后其他组件直接自动注入

9.容器刷新：

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• onRefresh():留给子容器（子类）
• 子类重写这个方法，在容器刷新的时候可以自定义逻辑

10.注册监听器：

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• registerListeners()，给容器中将所有项目里面的ApplicationListener注册进来；
• 从容器中拿到所有的ApplicationListener
• 将每个监听器添加到事件派发器中：getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName)
• 派发之前步骤产生的事件；

11.初始化所有剩下的单实例bean

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• finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)
• 获取容器中的所有Bean，依次进行初始化和创建对象
• 获取Bean的定义信息，RootBeanDefinition
• Bean不是抽象的，是单实例的，是懒加载

判断是否是FactoryBean，是否是实现FactoryBean接口的Bean

不是工厂Bean，利用getBean(beanName)创建对象

检查所有的Bean是否是SmartInitializingSingleton接口的，如果是就执行afterSingletonsInstantiated()

• getBean(beanName)：

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• 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）
• 缓存中获取不到，开始Bean的创建对象流程
• 标记当前bean已经被创建
• 获取Bean的定义信息
• 获取当前Bean依赖的其他Bean，如果有按照getBean()把依赖的Bean先创建出来
• 启动单实例Bean的创建流程：

createBean(beanName, mbd, args)

resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse)：让BeanPostProcessor先拦截返回代理对象，InstantiationAwareBeanPostProcessor提前执行，先触发postProcessBeforeInstantiation()，如果有返回值则触发postProcessAfterInitialization()

doCreateBean(beanName, mbdToUse, args)：创建Bean

将创建的Bean添加到缓存中singletonObjects

doCreateBean(beanName, mbdToUse, args)：

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• 创建Bean实例：利用工厂方法或者对象的构造器创建出Bean实例
• 调用MergedBeanDefinitionPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName)：bean合并后的处理，Autowired注解正是通过此方法实现诸如类型的预解析，可查看AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition
• getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)：创建这个Bean的ObjectFactory的对象，并且把他加到第三级缓存中，主要用来解决循环依赖
• populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper)：Bean属性赋值

拿到InstantiationAwareBeanPostProcessor后置处理器，执行postProcessAfterInstantiation()和postProcessPropertyValues()

applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs)：应用Bean属性的值，为属性利用setter方法等进行赋值

• initializeBean(beanName, exposedObject, mbd)：Bean初始化

• invokeAwareMethods(beanName, bean)：执行xxxAware接口的方法

• applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName)：执行后置处理器初始化之前

• invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd)：执行初始化方法，是否是InitializingBean接口的实现；是否自定义初始化方法

• applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName)：执行后置处理器初始化之后

• 从一级或者二级缓存中获取Bean的实例，不从三级缓存中取

• 注册Bean的销毁方法

12.完成BeanFactory的初始化创建工作：

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finishRefresh()

• initLifecycleProcessor()：初始化和生命周期有关的后置处理器，默认从容器中找是否有lifecycleProcessor的组件，如果没有new DefaultLifecycleProcessor()加入到容器
• getLifecycleProcessor().onRefresh()：拿到前面定义的生命周期处理器（BeanFactory回调onRefresh()
• publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this))：发布容器刷新完成事件
• liveBeansView.registerApplicationContext(this)：向容器中注册spring.liveBeansView.mbeanDomain