Spring容器原始Bean是如何創(chuàng)建的？Spring源碼中方法的執(zhí)行順序

以下內(nèi)容基于 Spring6.0.4。

這個(gè)話題其實(shí)非常龐大，我本來(lái)想從 getBean 方法講起，但一想這樣講完估計(jì)很多小伙伴就懵了，所以我們還是一步一步來(lái)，今天我主要是想和小伙伴們講講 Spring 容器創(chuàng)建 Bean 最最核心的 createBeanInstance 方法，這個(gè)方法專(zhuān)門(mén)用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)原始 Bean 實(shí)例。

這里就以 Spring 源碼中方法的執(zhí)行順序?yàn)槔齺?lái)和小伙伴們分享。

1. doCreateBean

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 就是 Bean 的創(chuàng)建方法，但是 Bean 的創(chuàng)建涉及到的步驟非常多，包括各種需要調(diào)用的前置后置處理器方法，今天我主要是想和大家聊聊單純的創(chuàng)建 Bean 的過(guò)程，其他方法咱們后面文章繼續(xù)。

在 doCreateBean 方法中，有如下一行方法調(diào)用：

protectedObjectdoCreateBean(StringbeanName,RootBeanDefinitionmbd,@NullableObject[]args)
throwsBeanCreationException{
//Instantiatethebean.
BeanWrapperinstanceWrapper=null;
if(mbd.isSingleton()){
instanceWrapper=this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if(instanceWrapper==null){
instanceWrapper=createBeanInstance(beanName,mbd,args);
}
Objectbean=instanceWrapper.getWrappedInstance();
//...
returnexposedObject;
}

createBeanInstance 這個(gè)方法就是真正的根據(jù)我們的配置去創(chuàng)建一個(gè) Bean 了。

2. createBeanInstance

先來(lái)看源碼：

protectedBeanWrappercreateBeanInstance(StringbeanName,RootBeanDefinitionmbd,@NullableObject[]args){
//Makesurebeanclassisactuallyresolvedatthispoint.
ClassbeanClass=resolveBeanClass(mbd,beanName);
if(beanClass!=null&&!Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers())&&!mbd.isNonPublicAccessAllowed()){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(),beanName,
"Beanclassisn'tpublic,andnon-publicaccessnotallowed:"+beanClass.getName());
}
SupplierinstanceSupplier=mbd.getInstanceSupplier();
if(instanceSupplier!=null){
returnobtainFromSupplier(instanceSupplier,beanName);
}
if(mbd.getFactoryMethodName()!=null){
returninstantiateUsingFactoryMethod(beanName,mbd,args);
}
//Shortcutwhenre-creatingthesamebean...
booleanresolved=false;
booleanautowireNecessary=false;
if(args==null){
synchronized(mbd.constructorArgumentLock){
if(mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod!=null){
resolved=true;
autowireNecessary=mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if(resolved){
if(autowireNecessary){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,null,null);
}
else{
returninstantiateBean(beanName,mbd);
}
}
//Candidateconstructorsforautowiring?
Constructor[]ctors=determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass,beanName);
if(ctors!=null||mbd.getResolvedAutowireMode()==AUTOWIRE_CONSTRUCTOR||
mbd.hasConstructorArgumentValues()||!ObjectUtils.isEmpty(args)){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,ctors,args);
}
//Preferredconstructorsfordefaultconstruction?
ctors=mbd.getPreferredConstructors();
if(ctors!=null){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,ctors,null);
}
//Nospecialhandling:simplyuseno-argconstructor.
returninstantiateBean(beanName,mbd);
}

這里就是核心的 Bean 的創(chuàng)建方法了，因此這個(gè)方法我來(lái)和大家詳細(xì)分析一下。

2.1 resolveBeanClass

這個(gè)方法是用來(lái)解析出來(lái)當(dāng)前的 beanClass 對(duì)象，它的核心邏輯就是根據(jù)我們?cè)?XML 文件中配置的類(lèi)的全路徑，通過(guò)反射加載出來(lái)這個(gè) Class：

@Nullable
protectedClassresolveBeanClass(RootBeanDefinitionmbd,StringbeanName,Class...typesToMatch)
throwsCannotLoadBeanClassException{
if(mbd.hasBeanClass()){
returnmbd.getBeanClass();
}
returndoResolveBeanClass(mbd,typesToMatch);
}

首先會(huì)調(diào)用 mbd.hasBeanClass() 方法去判斷是否已經(jīng)通過(guò)反射加載出來(lái) beanClass 了，如果加載出來(lái)了就直接返回，沒(méi)有加載的話，就繼續(xù)執(zhí)行下面的 doResolveBeanClass 去加載。

什么時(shí)候會(huì)走 if 這條線呢？松哥舉一個(gè)例子，如果我們?cè)O(shè)置某一個(gè) Bean 的 Scope 是 prototype 的話，那么當(dāng)?shù)诙潍@取該 Bean 的實(shí)例的時(shí)候，就會(huì)走 if 這條線。

@Nullable
privateClassdoResolveBeanClass(RootBeanDefinitionmbd,Class...typesToMatch)
throwsClassNotFoundException{
//...
StringclassName=mbd.getBeanClassName();
if(className!=null){
Objectevaluated=evaluateBeanDefinitionString(className,mbd);
if(!className.equals(evaluated)){
//Adynamicallyresolvedexpression,supportedasof4.2...
if(evaluatedinstanceofClassclazz){
returnclazz;
}
elseif(evaluatedinstanceofStringstr){
className=str;
freshResolve=true;
}
else{
thrownewIllegalStateException("Invalidclassnameexpressionresult:"+evaluated);
}
}
if(freshResolve){
//Whenresolvingagainstatemporaryclassloader,exitearlyinorder
//toavoidstoringtheresolvedClassinthebeandefinition.
if(dynamicLoader!=null){
returndynamicLoader.loadClass(className);
}
returnClassUtils.forName(className,dynamicLoader);
}
}
//Resolveregularly,cachingtheresultintheBeanDefinition...
returnmbd.resolveBeanClass(beanClassLoader);
}

按理說(shuō)，根據(jù)我們配置的類(lèi)的全路徑加載出來(lái)一個(gè) Class 應(yīng)該是非常容易的，直接 Class.forName 就可以了。

但是！??！

如果對(duì) Spring 用法比較熟悉的小伙伴就知道，配置 Class 全路徑的時(shí)候，我們不僅可以像下面這樣老老實(shí)實(shí)配置：

我們甚至可以使用 SpEL 來(lái)配置 Bean 名稱，例如我有如下類(lèi)：

publicclassBeanNameUtils{
publicStringgetName(){
return"org.javaboy.bean.User";
}
}

這里有一個(gè) getName 方法，這個(gè)方法返回的是一個(gè)類(lèi)的全路徑，現(xiàn)在我們?cè)?XML 文件中可以這樣配置：

在 XML 的 class 屬性中，我們可以直接使用 SpEL 去引用一個(gè)方法的執(zhí)行，用該方法的返回值作為 class 的值。

了解了 Spring 中的這個(gè)玩法，再去看上面的源碼就很好懂了：

首先調(diào)用 mbd.getBeanClassName(); 去獲取到類(lèi)路徑。

接下來(lái)調(diào)用 evaluateBeanDefinitionString 方法進(jìn)行 SpEL 運(yùn)算，這個(gè)運(yùn)算的目的是為了解析 className 中的 SpEL 表達(dá)式，當(dāng)然，一般情況下 className 就是一個(gè)普通的字符串，不是 SpEL 表達(dá)式，那么解析完成之后就還是原本的字符串。如果是 className 是一個(gè) SpEL，那么合法的解析結(jié)果分為兩種：

首先就是解析之后拿到了一個(gè) Class，那這個(gè)就是我們想要的結(jié)果，直接返回即可。

要么就是解析出來(lái)是一個(gè)字符串，松哥上面舉的例子就是這種情況，那么就把這個(gè)字符串賦值給 className，并且將 freshResolve 屬性設(shè)置為 true，然后在接下來(lái)的 if 分支中去加載 Class。

當(dāng)然，上面這些都是處理特殊情況，一般我們配置的普通 Bean，都是直接走最后一句 mbd.resolveBeanClass(beanClassLoader)，這個(gè)方法的邏輯其實(shí)很好懂，我把代碼貼出來(lái)小伙伴們來(lái)瞅一瞅：

@Nullable
publicClassresolveBeanClass(@NullableClassLoaderclassLoader)throwsClassNotFoundException{
StringclassName=getBeanClassName();
if(className==null){
returnnull;
}
ClassresolvedClass=ClassUtils.forName(className,classLoader);
this.beanClass=resolvedClass;
returnresolvedClass;
}

這個(gè)方法就相當(dāng)直白了，根據(jù) className 加載出來(lái) Class 對(duì)象，然后給 beanClass 屬性也設(shè)置上值，這就和一開(kāi)始的 if (mbd.hasBeanClass()) 對(duì)應(yīng)上了。

好了，到此，我們總算是根據(jù) className 拿到 Class 對(duì)象了。

2.2 Supplier 和 factory-method

好了，回到一開(kāi)始的源碼中，接下來(lái)該執(zhí)行如下兩行代碼了：

SupplierinstanceSupplier=mbd.getInstanceSupplier();
if(instanceSupplier!=null){
returnobtainFromSupplier(instanceSupplier,beanName);
}
if(mbd.getFactoryMethodName()!=null){
returninstantiateUsingFactoryMethod(beanName,mbd,args);
}

這兩個(gè)松哥在前面的文章中和小伙伴們已經(jīng)講過(guò)了（Spring5 中更優(yōu)雅的第三方 Bean 注入）：前面的 obtainFromSupplier 方法是 Spring5 開(kāi)始推出來(lái)的 Supplier，通過(guò)回調(diào)的方式去獲取一個(gè)對(duì)象；第二個(gè)方法 instantiateUsingFactoryMethod 則是通過(guò)配置的 factory-method 來(lái)獲取到一個(gè) Bean 實(shí)例。

對(duì)這兩個(gè)方法不熟悉的小伙伴可以參考前面的文章：Spring5 中更優(yōu)雅的第三方 Bean 注入。

2.3 re-create 邏輯

繼續(xù)回到一開(kāi)始的源碼中，接下來(lái)是一段 re-create 的處理邏輯，如下：

booleanresolved=false;
booleanautowireNecessary=false;
if(args==null){
synchronized(mbd.constructorArgumentLock){
if(mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod!=null){
resolved=true;
autowireNecessary=mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if(resolved){
if(autowireNecessary){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,null,null);
}
else{
returninstantiateBean(beanName,mbd);
}
}

根據(jù)前面的介紹，我們現(xiàn)在已經(jīng)獲取到 Class 對(duì)象了，接下來(lái)直接調(diào)用相應(yīng)的構(gòu)造方法就可以獲取到 Bean 實(shí)例了。但是這個(gè) Class 對(duì)象可能存在多個(gè)構(gòu)造方法，所以還需要一堆流程去確定到底調(diào)用哪個(gè)構(gòu)造方法。

所以這里會(huì)先去判斷 resolvedConstructorOrFactoryMethod 是否不為空，不為空的話，說(shuō)明這個(gè) Bean 之前已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)了，該用什么方法創(chuàng)建等等問(wèn)題都已經(jīng)確定了，所以這次就不用重新再去確定了（resolved = true）。另一方面，autowireNecessary 表示構(gòu)造方法的參數(shù)是否已經(jīng)處理好了，這個(gè)屬性為 true 則表示構(gòu)造方法的參數(shù)已經(jīng)處理好了，那么就可以調(diào)用 autowireConstructor 方法去創(chuàng)建一個(gè) Bean 出來(lái)，否則調(diào)用 instantiateBean 方法初始化 Bean。

這里涉及到的 autowireConstructor 和 instantiateBean 方法我們先不細(xì)說(shuō)了，因?yàn)樵诤竺孢€會(huì)再次涉及到。

2.4 構(gòu)造器注入

繼續(xù)回到一開(kāi)始的源碼中，接下來(lái)就是針對(duì)各種處理器的預(yù)處理了：

Constructor[]ctors=determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass,beanName);
if(ctors!=null||mbd.getResolvedAutowireMode()==AUTOWIRE_CONSTRUCTOR||
mbd.hasConstructorArgumentValues()||!ObjectUtils.isEmpty(args)){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,ctors,args);
}

先來(lái)看 determineConstructorsFromBeanPostProcessors 方法，這個(gè)方法主要是考慮到你可能提供了 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor，松哥在前面的文章中和大家專(zhuān)門(mén)講過(guò) BeanPostProcessor（BeanFactoryPostProcessor 和 BeanPostProcessor 有什么區(qū)別？），這里的 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 算是 BeanPostProcessor 的一種，也是 Bean 的一種增強(qiáng)器。SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 中有一個(gè) determineCandidateConstructors 方法，這個(gè)方法返回某一個(gè) Bean 的構(gòu)造方法，將來(lái)可以通過(guò)這個(gè)構(gòu)造方法初始化某一個(gè) Bean。

我給大家舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子，假設(shè)我有如下類(lèi)：

publicclassUser{
privateStringusername;
privateStringaddress;

publicUser(){
System.out.println("=====noargs=====");
}

publicUser(ObjectProviderusername){
System.out.println("args==username");
this.username=username.getIfAvailable();
}

//省略getter/setter/toString
}

現(xiàn)在我在 Spring 容器中注冊(cè)這個(gè)對(duì)象：

按照我們已有的知識(shí)，這個(gè)將來(lái)會(huì)調(diào)用 User 的無(wú)參構(gòu)造方法去完成 User 對(duì)象的初始化。

但是現(xiàn)在，假設(shè)我添加如下一個(gè)處理器：

publicclassMySmartInstantiationAwareBeanPostProcessorimplementsSmartInstantiationAwareBeanPostProcessor{
@Override
publicConstructor[]determineCandidateConstructors(ClassbeanClass,StringbeanName)throwsBeansException{
if("user".equals(beanName)){
Constructorconstructor=null;
try{
constructor=beanClass.getConstructor(ObjectProvider.class);
}catch(NoSuchMethodExceptione){
thrownewRuntimeException(e);
}
returnnewConstructor[]{constructor};
}
returnSmartInstantiationAwareBeanPostProcessor.super.determineCandidateConstructors(beanClass,beanName);
}
}

在 determineCandidateConstructors 方法中，返回一個(gè)有參構(gòu)造方法，那么將來(lái) Spring 容器會(huì)通過(guò)這里返回的有參構(gòu)造方法去創(chuàng)建 User 對(duì)象，而不是通過(guò)無(wú)參構(gòu)造方法去創(chuàng)建 User 對(duì)象。

最后，將這個(gè)處理器注冊(cè)到 Spring 容器：

現(xiàn)在，當(dāng)我們啟動(dòng) Spring 容器的時(shí)候，User 就是通過(guò)有參構(gòu)造方法初始化的，而不是無(wú)參構(gòu)造方法。之所以會(huì)這樣，就是因?yàn)楸拘」?jié)一開(kāi)始提到的源碼 determineConstructorsFromBeanPostProcessors，這個(gè)方法就是去查看有無(wú) SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor，如果有，就調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法找到處理器并返回。

這個(gè)弄懂之后，if 中其他幾種情況就好理解了，mbd.getResolvedAutowireMode() 是查看當(dāng)前對(duì)象的注入方式，這個(gè)一般是在 XML 中配置的，不過(guò)日常開(kāi)發(fā)中我們一般不會(huì)配置這個(gè)屬性，如果需要配置，方式如下：

如果添加了 autowire="constructor" 就表示要通過(guò)構(gòu)造方法進(jìn)行注入，那么這里也會(huì)進(jìn)入到 if 中。

if 里邊剩下的幾個(gè)條件都好說(shuō)，就是看是否有配置構(gòu)造方法參數(shù)，如果配置了，那么也直接調(diào)用相應(yīng)的構(gòu)造方法就行了。

這里最終執(zhí)行的是 autowireConstructor 方法，這個(gè)方法比較長(zhǎng)，我就不貼出來(lái)了，和大家說(shuō)一說(shuō)它的思路：

首先把能獲取到的構(gòu)造方法都拿出來(lái)，如果構(gòu)造方法只有一個(gè)，且目前也沒(méi)有任何和構(gòu)造方法有關(guān)的參數(shù)，那就直接用這個(gè)構(gòu)造方法就行了。

如果第一步不能解決問(wèn)題，接下來(lái)就遍歷所有的構(gòu)造方法，并且和已有的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)數(shù)量和類(lèi)型比對(duì)，找到合適的構(gòu)造方法并調(diào)用。

2.5 PreferredConstructors

繼續(xù)回到一開(kāi)始的源碼中，接下來(lái)是這樣了：

ctors=mbd.getPreferredConstructors();
if(ctors!=null){
returnautowireConstructor(beanName,mbd,ctors,null);
}

這塊代碼看字面好理解，就是獲取到主構(gòu)造方法，不過(guò)這個(gè)是針對(duì) Kotlin 的，跟我們 Java 無(wú)關(guān)，我就不啰嗦了。

2.6 instantiateBean

最后就是 instantiateBean 方法了，這個(gè)方法就比較簡(jiǎn)單了，我把代碼貼一下小伙伴們應(yīng)該自己都能看明白：

protectedBeanWrapperinstantiateBean(StringbeanName,RootBeanDefinitionmbd){
try{
ObjectbeanInstance=getInstantiationStrategy().instantiate(mbd,beanName,this);
BeanWrapperbw=newBeanWrapperImpl(beanInstance);
initBeanWrapper(bw);
returnbw;
}
catch(Throwableex){
thrownewBeanCreationException(mbd.getResourceDescription(),beanName,ex.getMessage(),ex);
}
}
@Override
publicObjectinstantiate(RootBeanDefinitionbd,@NullableStringbeanName,BeanFactoryowner){
//Don'toverridetheclasswithCGLIBifnooverrides.
if(!bd.hasMethodOverrides()){
ConstructorconstructorToUse;
synchronized(bd.constructorArgumentLock){
constructorToUse=(Constructor)bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
if(constructorToUse==null){
finalClassclazz=bd.getBeanClass();
if(clazz.isInterface()){
thrownewBeanInstantiationException(clazz,"Specifiedclassisaninterface");
}
try{
constructorToUse=clazz.getDeclaredConstructor();
bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod=constructorToUse;
}
catch(Throwableex){
thrownewBeanInstantiationException(clazz,"Nodefaultconstructorfound",ex);
}
}
}
returnBeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
}
else{
//MustgenerateCGLIBsubclass.
returninstantiateWithMethodInjection(bd,beanName,owner);
}
}

從上面小伙伴么可以看到，本質(zhì)上其實(shí)就是調(diào)用了 constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor();，獲取到一個(gè)公開(kāi)的無(wú)參構(gòu)造方法，然后據(jù)此創(chuàng)建一個(gè) Bean 實(shí)例出來(lái)。

3. 小結(jié)

好了，這就是 Spring 容器中 Bean 的創(chuàng)建過(guò)程，我這里單純和小伙伴們分享了原始 Bean 的創(chuàng)建這一個(gè)步驟，這塊內(nèi)容其實(shí)非常龐雜，以后有空我會(huì)再和小伙伴們分享。

最后，給上面分析的方法生成了一個(gè)時(shí)序圖，小伙伴們作為參考。

其實(shí)看 Spring 源碼，松哥最大的感悟就是小伙伴們一定要了解 Spring 的各種用法，在此基礎(chǔ)之上，源碼就很好懂，如果你只會(huì) Spring 一些基本用法，那么源碼一定是看得云里霧里的。

審核編輯：劉清