前言
在上一篇文件 Spring 中 bean 註冊的源碼解析 中分析了 Spring 中 bean 的註冊過程，就是把配置文件中配置的 bean 的信息加載到內存中，以 BeanDefinition 對象的形式存放，該對象中存放了 bean 的相關屬性，下面就以 debug 的形式一步步來看下 bean 是如何創建的。
Spring 中 bean 的創建可以說是非常的複雜，方法嵌套很多，爲了更好的理清創建過程，畫了下面的 UML 圖：
從上述 UML 圖中，可以看出 bean 的創建主要分爲以下幾步：
1. 根據 bean 的 name 解析對應的 class
2. 處理 lookup-metod 和 replace-method 子標籤
3. 處理初始化前的後置處理器
4. 真正的創建 bean
4.1 創建 bean 實例
4.1.1 工廠方法創建
4.1.2 帶參數的構造方法創建
4.1.3 默認的構造方法創建
4.2
4.3 添加單例對象的工廠緩存
4.4 填充對象的各種屬性
4.4.1 名稱注入
4.4.2 類型注入
4.5 處理 init-method 方法
4.5.1 處理 bean 的前置處理器
4.5.2 執行 init-method 方法
4.5.3 處理 bean 的後置處理器
創建過程
創建 bean 的代碼是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 類中開始創建的，在分析的過程中，會把一些代碼省略掉，如異常處理等：
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
// 表示 <bean> 標籤，裏面有各種屬性
RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
// 根據設置的 class 屬性或 className 來解析 class，
Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
}
// 處理 lookup-method 和 replace-method 子標籤
mbdToUse.prepareMethodOverrides();
// 給 BeanPostProcessors 機會返回一個代理來代替bean的實例
// 即在初始化前，應用後置處理器，解析指定的bean是否存在初始化前的短路操作
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
// 創建 bean
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
return beanInstance;
}處理 lookup-method 和 replace-method 子標籤
這兩個標籤雖然不常用，但是是很有用的，這裏不再細說；在 Spring 中 bean 註冊的源碼解析 中 這兩個標籤會被解析放到 BeanDefinition 對象的 methodOverrides 屬性中，表示需要覆蓋的方法；所以在創建bean之前需要解析這兩個標籤，但是隻是預處理：
public void prepareMethodOverrides() throws BeanDefinitionValidationException {
// Check that lookup methods exists.
MethodOverrides methodOverrides = getMethodOverrides();
if (!methodOverrides.isEmpty()) {
Set<MethodOverride> overrides = methodOverrides.getOverrides();
synchronized (overrides) {
for (MethodOverride mo : overrides) {
prepareMethodOverride(mo);
}
}
}
}
protected void prepareMethodOverride(MethodOverride mo) throws BeanDefinitionValidationException {
// 獲取對應類的方法的個數
int count = ClassUtils.getMethodCountForName(getBeanClass(), mo.getMethodName());
if (count == 0) {
throw new BeanDefinitionValidationException("...");
}
// 標記 MethodOverride 未被覆蓋，避免了後面參數類型檢查的開銷
else if (count == 1) {
mo.setOverloaded(false);
}
}在處理 prepareMethodOverride(MethodOverride mo) 方法爲什麼只處理方法個數爲 1 的情況呢？如果一個類中有多個重載的方法，則調用或增強的時候，還需要進行參數類型的解析才能確定調用的是哪個方法，Spring 把部分功能放在這裏提前進行預處理，如果方法只有一個，即沒有重載的方法，在後面調用的時候，直接找到該方法調用，不用再去解析參數來確定方法了，這樣就可以避免的一些參數類型檢查的開銷。
實例化的前置處理
如果經過前置處理後的結果不爲空，則直接返回，不再進行bean的創建過程，AOP功能就是在這裏判斷的：
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
Object bean = null;
if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) {
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
Class<?> targetType = determineTargetType(beanName, mbd);
if (targetType != null) {
// bean 的前置處理器
bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);
if (bean != null) {
// bean 的後置處理器
bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
}
}
}
mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null);
}
return bean;
}創建 bean
當經過 resolveBeforeInstantiation 方法後，如果程序創建了代理，或者執行了 applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation 和 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization 方法後，bean 被改變了，則直接返回，否則，會進行創建bean操作：
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)throws BeanCreationException {
// 最終返回的 bean 的包裝類
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
// 如果是單例，則檢查工廠緩存中以前是否創建過
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
// 創建bean，工廠方法創建，構造方法創建，默認構造方法創建等
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
mbd.resolvedTargetType = beanType;
// Allow post-processors to modify the merged bean definition.
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
// 應用 MergedBeanDefinitionPostProcessors
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
mbd.postProcessed = true;
}
}
// 檢查循環依賴：是否是單例 && 是否允許循環依賴 && 當前bean是否正在創建中
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
// 爲了避免後期的循環依賴，在bean初始化完成前，將創建bean的工廠添加到緩存中，如果其他的bean依賴該bean，直接從緩存中獲取對應的工廠創建集合，解決循環依賴，注意是隻有單例情況才能這麼做
addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
public Object getObject() throws BeansException {
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
}
});
}
// 初始化 bean
Object exposedObject = bean;
// 填充屬性
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
if (exposedObject != null) {
// 執行初始化方法，如 init-method
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
if (earlySingletonExposure) {
// 只有在檢測到循環依賴時纔不會爲空
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
// 存在循環依賴
if (earlySingletonReference != null) {
// 如果 exposedObject 在初始化方法中沒有被改變，即沒有被增強
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<String(dependentBeans.length);
for (String dependentBean : dependentBeans) {
// 檢測依賴
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
// 因爲bean創建後，所依賴的bean一定是已經創建完畢的，actualDependentBeans 不爲空則表示所依賴的bean還沒有創建完，即存在循環依賴
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException("");
}
}
}
}
// 根據 score 註冊 bean
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
return exposedObject;
}上面創建 bean 的過程很複雜，分爲很多步驟，下面再來看看這些步驟：
創建bean實例
創建 bean 的實例，會根據策略使用不同的創建方法，比如說 構造方法創建， 工廠方法創建，默認的構造方法創建等：
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
// 獲取 bean 對應的 class
Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
// 如果工廠方法不爲空，則使用工廠方法創建
if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
}
boolean resolved = false;
boolean autowireNecessary = false;
if (args == null) {
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
// 一個類有多個構造方法，帶有不同的參數，所以調用前，需要根據參數解析出需要調用的構造方法，
// 這裏使用了緩存，如果以前解析過構造方法，則在這裏直接使用即可。
if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
resolved = true;
autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if (resolved) {
if (autowireNecessary) {
// 構造方法自動注入
return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
}
else {
// 默認構造方法自動注入
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
}
// 解析構造方法
Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
if (ctors != null ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
// 構造方法自動注入
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
}
// 默認構造方法自動注入
return instantiateBean(beanName, mbd);
}參數的構造方法注入
先來看下帶參數的構造方法自動注入,
public BeanWrapper autowireConstructor(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd,
Constructor<?>[] chosenCtors, final Object[] explicitArgs) {
BeanWrapperImpl bw = new BeanWrapperImpl();
this.beanFactory.initBeanWrapper(bw);
Constructor<?> constructorToUse = null;
ArgumentsHolder argsHolderToUse = null;
Object[] argsToUse = null;
// explicitArgs 參數通過 getBean() 方法傳入，Object getBean(String name, Object... args)
if (explicitArgs != null) {
// 如果 getBean 方法傳入了參數，則直接使用
argsToUse = explicitArgs;
}
else {
// 如果 getBean 方法沒有傳入參數，則從配置文件進行解析
Object[] argsToResolve = null;
// 從緩存中獲取
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
constructorToUse = (Constructor<?>) mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
if (constructorToUse != null && mbd.constructorArgumentsResolved) {
argsToUse = mbd.resolvedConstructorArguments;
if (argsToUse == null) {
argsToResolve = mbd.preparedConstructorArguments;
}
}
}
if (argsToResolve != null) {
// 配置的構造方法參數
argsToUse = resolvePreparedArguments(beanName, mbd, bw, constructorToUse, argsToResolve);
}
}
// 該構造沒有被緩存，則需要進行解析
if (constructorToUse == null) {
boolean autowiring = (chosenCtors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR);
ConstructorArgumentValues resolvedValues = null;
// 參數個數
int minNrOfArgs;
if (explicitArgs != null) {
minNrOfArgs = explicitArgs.length;
}
else {
// 獲取配置文件中配置的構造方法參數
ConstructorArgumentValues cargs = mbd.getConstructorArgumentValues();
resolvedValues = new ConstructorArgumentValues();
// 獲取參數個數
minNrOfArgs = resolveConstructorArguments(beanName, mbd, bw, cargs, resolvedValues);
}
Constructor<?>[] candidates = chosenCtors;
if (candidates == null) {
Class<?> beanClass = mbd.getBeanClass();
candidates = (mbd.isNonPublicAccessAllowed() ? beanClass.getDeclaredConstructors() : beanClass.getConstructors());
}
// 排序構造方法，按照參數個數進行排序
AutowireUtils.sortConstructors(candidates);
int minTypeDiffWeight = Integer.MAX_VALUE;
Set<Constructor<?>> ambiguousConstructors = null;
for (Constructor<?> candidate : candidates) {
Class<?>[] paramTypes = candidate.getParameterTypes();
if (constructorToUse != null && argsToUse.length > paramTypes.length) {
// 如果已經找到滿足條件的構造方法，則終止
break;
}
if (paramTypes.length < minNrOfArgs) {
continue;
}
ArgumentsHolder argsHolder;
if (resolvedValues != null) {
// 構造方法參數的名字
String[] paramNames = ConstructorPropertiesChecker.evaluate(candidate, paramTypes.length);
if (paramNames == null) {
// 如果參數名字爲空，則獲取參數名稱探索器
ParameterNameDiscoverer pnd=this.beanFactory.getParameterNameDiscoverer();
if (pnd != null) {
// 使用探索器獲取對應構造方法的參數名稱
paramNames = pnd.getParameterNames(candidate);
}
// 根據參數名稱和類型創建參數持有者
argsHolder = createArgumentArray(beanName, mbd, resolvedValues, bw, paramTypes, paramNames,getUserDeclaredConstructor(candidate), autowiring);
}
else {
// 構造方法沒有參數
argsHolder = new ArgumentsHolder(explicitArgs);
}
// 檢查是否有不確定性構造方法的存在，如參數爲父子關係
int typeDiffWeight = (mbd.isLenientConstructorResolution() ?
argsHolder.getTypeDifferenceWeight(paramTypes) : argsHolder.getAssignabilityWeight(paramTypes));
if (typeDiffWeight < minTypeDiffWeight) {
constructorToUse = candidate;
argsHolderToUse = argsHolder;
argsToUse = argsHolder.arguments;
minTypeDiffWeight = typeDiffWeight;
ambiguousConstructors = null;
}
else if (constructorToUse != null && typeDiffWeight == minTypeDiffWeight) {
if (ambiguousConstructors == null) {
ambiguousConstructors = new LinkedHashSet<Constructor<?>>();
ambiguousConstructors.add(constructorToUse);
}
ambiguousConstructors.add(candidate);
}
}
if (constructorToUse == null) {
throw new BeanCreationException("...")
}
// 將解析的構造方法加入緩存
if (explicitArgs == null) {
argsHolderToUse.storeCache(mbd, constructorToUse);
}
}
// 實例化
Object beanInstance;
if (System.getSecurityManager() != null) {
final Constructor<?> ctorToUse = constructorToUse;
final Object[] argumentsToUse = argsToUse;
beanInstance = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
public Object run() {
return beanFactory.getInstantiationStrategy().instantiate(
mbd, beanName, beanFactory, ctorToUse, argumentsToUse);
}
}, beanFactory.getAccessControlContext());
}
else {
beanInstance = this.beanFactory.getInstantiationStrategy().instantiate(
mbd, beanName, this.beanFactory, constructorToUse, argsToUse);
}
bw.setBeanInstance(beanInstance);
return bw;
}上面的方法就是使用構造方法進行實例化bean的過程，很複雜，也有很多的輔助方法，下面來看下實例化的過程：
實例化有兩種方式，CGLIB 和 反射：
beanFactory.getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, beanFactory, ctorToUse);先來看下 getInstantiationStrategy 方法返回什麼？
protected InstantiationStrategy getInstantiationStrategy() {
return this.instantiationStrategy;
}
private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();
它返回的是 InstantiationStrategy 接口，而接口由兩個實現類：
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, String beanName, BeanFactory owner,
final Constructor<?> ctor, Object... args) {
// 如果沒有需要動態改變的方法，則直接使用反射進行實例化
if (bd.getMethodOverrides().isEmpty()) {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
@Override
public Object run() {
ReflectionUtils.makeAccessible(ctor);
return null;
}
});
}
// 使用 反射 實例化
return BeanUtils.instantiateClass(ctor, args);
}
else {
// 如果需要覆蓋或者動態替換的方法，則需要使用 CGLIB 來動態代理，在創建代理的時候，可以增強植入我們的代碼
return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner, ctor, args);
}
}使用工廠方法創建實例和構造方法參不多，使用默認的構造方法實例化比較簡單，這裏就不列出來了。
屬性填充
在上面分析 doCreateBean 方法的時候，當通過 工廠方法，帶參數的構造方法或默認的構造方法創建了 bean 實例後，需要對 bean 的屬性進行設置
protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
// 給 InstantiationAwareBeanPostProcessor 最後一次機會在屬性設置前來改變 bean
boolean continueWithPropertyPopulation = true;
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
// postProcessAfterInstantiation 返回值爲是否繼續填充 bean
if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
continueWithPropertyPopulation = false;
break;
}
}
}
}
if (!continueWithPropertyPopulation) {
return;
}
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
// 名稱注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
// 類型注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
pvs = newPvs;
}
// 後處理器已經初始化
boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
// 需要依賴檢查
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
if (hasInstAwareBpps) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
// 對所有需要依賴檢查的屬性進行後置處理
pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(),beanName);
if (pvs == null) {
return;
}
}
}
}
if (needsDepCheck) {
checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
}
}
// 將屬性應用到 bean 中
applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
}關於 名稱 注入和類型注入，後面單獨分析
將屬性應用到 bean 中：
到這裏，已經完成了對注入屬性的獲取，但是獲取的是 PropereyValues 的形式存在，現在將他們應用到 bean 中去:
protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
if (pvs == null || pvs.isEmpty()) {
return;
}
if (System.getSecurityManager() != null && bw instanceof BeanWrapperImpl) {
((BeanWrapperImpl) bw).setSecurityContext(getAccessControlContext());
}
MutablePropertyValues mpvs = null;
List<PropertyValue> original;
if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
// 如果 mpvs 中的值已經被轉換爲對應的類型，則可以直接設置到 beanWapper 中
mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
if (mpvs.isConverted()) {
bw.setPropertyValues(mpvs);
return;
}
original = mpvs.getPropertyValueList();
}
else {
// 如果 pvs 不是 MutablePropertyValues 封裝的類，則直接使用原始的屬性獲取方法
original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
}
// 獲取用戶自定義的類型轉換器
TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
if (converter == null) {
converter = bw;
}
/ 獲取對應的解析器
BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);
List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<PropertyValue>(original.size());
boolean resolveNecessary = false;
// 遍歷屬性，將屬性轉換爲對應類的對應屬性的類型
for (PropertyValue pv : original) {
if (pv.isConverted()) {
deepCopy.add(pv);
}
else {
String propertyName = pv.getName();
Object originalValue = pv.getValue();
Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
Object convertedValue = resolvedValue;
boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) &&
!PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
if (convertible) {
convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
}
if (resolvedValue == originalValue) {
if (convertible) {
pv.setConvertedValue(convertedValue);
}
deepCopy.add(pv);
}
else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
!((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
!(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
pv.setConvertedValue(convertedValue);
deepCopy.add(pv);
}
else {
resolveNecessary = true;
deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
}
}
}
if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
mpvs.setConverted();
}
bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
}執行初始化方法
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
// 執行用戶自定義的各種 aware 方法
invokeAwareMethods(beanName, bean);
Object wrappedBean = bean;
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
// 在執行 init 方法之前，先執行 前置處理器 applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
}
// 執行初始化方法
invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
// 執行後置處理器 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
}
return wrappedBean;
}
// 執行用戶自定義的各種 aware 方法
private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) {
if (bean instanceof Aware) {
if (bean instanceof BeanNameAware) {
((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
}
if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(getBeanClassLoader());
}
if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
}
}
}