生病期间肝了3万字的Spring容器启动流程

发布于 2022-4-19 14:38
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作者 | 敖丙

来源 | 敖丙(ID:JavaAudition)

转载请联系授权(微信ID:Aobingcool)

这几天不是生病嘛,周一我还是没好转请假了,也难受睡不着,索性我就直接看看书,看完就小小总结了一下Spring的相关东西,这篇是第一篇,其他的等我好点继续肝一下。

Spring Framework 是 Java 语言中影响最为深远的框架之一,其中的 IOC 和 AOP 两个经典思想更是一直被程序员津津乐道,后面推出的 Spring Boot、Spring Cloud 系列也是在其基础之上开发,要想搞明白 Spring 全家桶系列,必须脚踏实地的从 Spring Framework 学习起。

这是我 Spring Framework 源码解析系列的第一篇,主要是从代码层面对 Spring 框架的启动做一个完整解析,这里的思想都是笔者根据自己使用 Spring 的经验和对 Spring 的了解综合而成,以下内容谨代表个人看法,若有疑问请不吝赐教。

另外提醒一下,本篇文章是基于 5.1.6.RELEASE 版本的代码进行分析,入口代码也是采用官方推荐的 java-config 技术,而非 xml。

源码解析
考虑到直接看源码是一个非常枯燥无味的过程,而且 Spring 的代码设计非常优秀规范,这会导致在翻开源码时,类与类之间的跳跃会非常频繁,不熟悉的同学可能直接晕菜,所以每一个重要流程前我都会先准备一个流程图,建议大家先通过流程图了解一下整体步骤,然后再对代码硬撸,这样能够降低不少难度。

相信每一个使用过 Spring 技术的同学都知道 Spring 在初始化过程中有一个非常重要的步骤,即 Spring 容器的刷新,这个步骤固然重要,但是刷新前的初始化流程也非常重要。

本篇文章将整个启动过程分为了两个部分,即容器的初始化与刷新,下面正式开始。

初始化流程
流程分析

因为是基于 java-config 技术分析源码,所以这里的入口是 AnnotationConfigApplicationContext ,如果是使用 xml 分析,那么入口即为 ClassPathXmlApplicationContext ,它们俩的共同特征便是都继承了 AbstractApplicationContext 类,而大名鼎鼎的 refresh 方法便是在这个类中定义的,现在就不剧透了,我们接着分析 AnnotationConfigApplicationContext 类,可以绘制成如下流程图:生病期间肝了3万字的Spring容器启动流程-开源基础软件社区看完流程图,我们应该思考一下:如果让你去设计一个 IOC 容器,你会怎么做?首先我肯定会提供一个入口(AnnotationConfigApplicationContext )给用户使用,然后需要去初始化一系列的工具组件:

①:如果我想生成 bean 对象,那么就需要一个 beanFactory 工厂(DefaultListableBeanFactory);

②:如果我想对加了特定注解(如 @Service、@Repository)的类进行读取转化成 BeanDefinition 对象(BeanDefinition 是 Spring 中极其重要的一个概念,它存储了 bean 对象的所有特征信息,如是否单例,是否懒加载,factoryBeanName 等),那么就需要一个注解配置读取器(AnnotatedBeanDefinitionReader);

③:如果我想对用户指定的包目录进行扫描查找 bean 对象,那么还需要一个路径扫描器(ClassPathBeanDefinitionScanner)。

通过上面的思考,是不是上面的图理解起来就轻而易举呢?

ps:图中的黄色备注可以不看,只是在这里明确展示出来 Spring 的部分内置组件是何时何地添加到容器中的,关于组件的作用在后面的系列文章中会详细分析。

核心代码剖析

考虑到要是对所有代码都进行解析,那么文章篇幅会过长,因此这里只对核心内容进行源码层面的分析,凡是图中标注了 ①、②、③等字样的步骤,都可以理解为是一个比较重要的步骤,下面开始进行详细分析。

org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigUtils#registerAnnotationConfigProcessors

根据上图分析,代码运行到这里时候,Spring 容器已经构造完毕,那么就可以为容器添加一些内置组件了,其中最主要的组件便是 ConfigurationClassPostProcessor 和 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor ,前者是一个 beanFactory 后置处理器,用来完成 bean 的扫描与注入工作,后者是一个 bean 后置处理器,用来完成 @AutoWired 自动注入。

public static Set<BeanDefinitionHolder> registerAnnotationConfigProcessors(
  BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {

 DefaultListableBeanFactory beanFactory = unwrapDefaultListableBeanFactory(registry);
 if (beanFactory != null) {
  if (!(beanFactory.getDependencyComparator() instanceof AnnotationAwareOrderComparator)) {
   beanFactory.setDependencyComparator(AnnotationAwareOrderComparator.INSTANCE);
  }
  if (!(beanFactory.getAutowireCandidateResolver() instanceof ContextAnnotationAutowireCandidateResolver)) {
   beanFactory.setAutowireCandidateResolver(new ContextAnnotationAutowireCandidateResolver());
  }
 }

 Set<BeanDefinitionHolder> beanDefs = new LinkedHashSet<>(8);
 // 向 beanDefinitionMap 中注册【BeanFactoryPostProcessor】:【ConfigurationClassPostProcessor】
 if (!registry.containsBeanDefinition(CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(ConfigurationClassPostProcessor.class);
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
 }
 // 向 beanDefinitionMap 中注册【BeanPostProcessor】:【AutowiredAnnotationBeanPostProcessor】
 if (!registry.containsBeanDefinition(AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
 }

 // Check for JSR-250 support, and if present add the CommonAnnotationBeanPostProcessor.
 // 向 beanDefinitionMap 中注册【BeanPostProcessor】:【CommonAnnotationBeanPostProcessor】
 if (jsr250Present && !registry.containsBeanDefinition(COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(CommonAnnotationBeanPostProcessor.class);
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
 }

 // Check for JPA support, and if present add the PersistenceAnnotationBeanPostProcessor.
 // 向 beanDefinitionMap 中注册【BeanPostProcessor】:【PersistenceAnnotationBeanPostProcessor】,前提条件是在 jpa 环境下
 if (jpaPresent && !registry.containsBeanDefinition(PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition();
  try {
   def.setBeanClass(ClassUtils.forName(PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_CLASS_NAME,
     AnnotationConfigUtils.class.getClassLoader()));
  }
  catch (ClassNotFoundException ex) {
   throw new IllegalStateException(
     "Cannot load optional framework class: " + PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_CLASS_NAME, ex);
  }
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
 }
 // 向 beanDefinitionMap 中注册【BeanFactoryPostProcessor】:【EventListenerMethodProcessor】
 if (!registry.containsBeanDefinition(EVENT_LISTENER_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(EventListenerMethodProcessor.class);
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, EVENT_LISTENER_PROCESSOR_BEAN_NAME));
 }
 // 向 beanDefinitionMap 中注册组件:【DefaultEventListenerFactory】
 if (!registry.containsBeanDefinition(EVENT_LISTENER_FACTORY_BEAN_NAME)) {
  RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(DefaultEventListenerFactory.class);
  def.setSource(source);
  beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, EVENT_LISTENER_FACTORY_BEAN_NAME));
 }

 return beanDefs;
}

org.springframework.context.annotation.AnnotatedBeanDefinitionReader#doRegisterBean

这个步骤主要是用来解析用户传入的 Spring 配置类,其实也是解析成一个 BeanDefinition 然后注册到容器中,没有什么好说的。

<T> void doRegisterBean(Class<T> annotatedClass, @Nullable Supplier<T> instanceSupplier, @Nullable String name,
  @Nullable Class<? extends Annotation>[] qualifiers, BeanDefinitionCustomizer... definitionCustomizers) {
 // 解析传入的配置类,实际上这个方法既可以解析配置类,也可以解析 Spring bean 对象
 AnnotatedGenericBeanDefinition abd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(annotatedClass);
 // 判断是否需要跳过,判断依据是此类上有没有 @Conditional 注解
 if (this.conditionEvaluator.shouldSkip(abd.getMetadata())) {
  return;
 }
 abd.setInstanceSupplier(instanceSupplier);
 ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(abd);
 abd.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
 String beanName = (name != null ? name : this.beanNameGenerator.generateBeanName(abd, this.registry));
 // 处理类上的通用注解
 AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);
 if (qualifiers != null) {
  for (Class<? extends Annotation> qualifier : qualifiers) {
   if (Primary.class == qualifier) {
    abd.setPrimary(true);
   }
   else if (Lazy.class == qualifier) {
    abd.setLazyInit(true);
   }
   else {
    abd.addQualifier(new AutowireCandidateQualifier(qualifier));
   }
  }
 }
 // 封装成一个 BeanDefinitionHolder
 for (BeanDefinitionCustomizer customizer : definitionCustomizers) {
  customizer.customize(abd);
 }
 BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(abd, beanName);
 // 处理 scopedProxyMode
 definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);

 // 把 BeanDefinitionHolder 注册到 registry
 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
}

刷新流程
流程分析

下面这一段代码则是 Spring 中最为重要的一个步骤:容器刷新,同样先看图再分析。生病期间肝了3万字的Spring容器启动流程-开源基础软件社区看完流程图,我们也先思考一下:在 3.1 中我们知道了如何去初始化一个 IOC 容器,那么接下来就是让这个 IOC 容器真正起作用的时候了:即先扫描出要放入容器的 bean,将其包装成 BeanDefinition 对象,然后通过反射创建 bean,并完成赋值操作,这个就是 IOC 容器最简单的功能了。

但是看完上图,明显 Spring 的初始化过程比这个多的多,下面我们就详细分析一下这样设计的意图:

如果用户想在扫描完 bean 之后做一些自定义的操作:假设容器中包含了 a 和 b,那么就动态向容器中注入 c,不满足就注入 d,这种骚操作 Spring 也是支持的,得益于它提供的 BeanFactoryPostProcessor  后置处理器,对应的是上图中的 invokeBeanFactoryPostProcessors 操作。

如果用户还想在 bean 的初始化前后做一些操作呢?比如生成代理对象,修改对象属性等,Spring 为我们提供了 BeanPostProcessor  后置处理器,实际上 Spring 容器中的大多数功能都是通过 Bean 后置处理器完成的,Spring 也是给我们提供了添加入口,对应的是上图中的 registerBeanPostProcessors 操作。

整个容器创建过程中,如果用户想监听容器启动、刷新等事件,根据这些事件做一些自定义的操作呢?Spring 也早已为我们考虑到了,提供了添加监听器接口和容器事件通知接口,对应的是上图中的 registerListeners 操作。

此时再看上图,是不是就觉得简单很多呢,下面就一些重要代码进行分析。

核心代码剖析

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh

这个方法是对上图中的具体代码实现,可划分为12个步骤,其中比较重要的步骤下面会有详细说明。

在这里,我们需要记住:Spring 中的每一个容器都会调用 refresh 方法进行刷新,无论是 Spring 的父子容器,还是 Spring Cloud Feign 中的 feign 隔离容器,每一个容器都会调用这个方法完成初始化。

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
 synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
  // Prepare this context for refreshing.
  // 1. 刷新前的预处理
  prepareRefresh();
  // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
  // 2. 获取 beanFactory,即前面创建的【DefaultListableBeanFactory】
  ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
  // Prepare the bean factory for use in this context.
  // 3. 预处理 beanFactory,向容器中添加一些组件
  prepareBeanFactory(beanFactory);
  try {
   // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
   // 4. 子类通过重写这个方法可以在 BeanFactory 创建并与准备完成以后做进一步的设置
   postProcessBeanFactory(beanFactory);
   // Invoke factory processors registered as beans in the context.
   // 5. 执行 BeanFactoryPostProcessor 方法,beanFactory 后置处理器
   invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
   // Register bean processors that intercept bean creation.
   // 6. 注册 BeanPostProcessors,bean 后置处理器
   registerBeanPostProcessors(beanFactory);
   // Initialize message source for this context.
   // 7. 初始化 MessageSource 组件(做国际化功能;消息绑定,消息解析)
   initMessageSource();
   // Initialize event multicaster for this context.
   // 8. 初始化事件派发器,在注册监听器时会用到
   initApplicationEventMulticaster();
   // Initialize other special beans in specific context subclasses.
   // 9. 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,web 场景下会使用
   onRefresh();
   // Check for listener beans and register them.
   // 10. 注册监听器,派发之前步骤产生的一些事件(可能没有)
   registerListeners();
   // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
   // 11. 初始化所有的非单实例 bean
   finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
   // Last step: publish corresponding event.
   // 12. 发布容器刷新完成事件
   finishRefresh();
  }

  ...
  
 }
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#prepareBeanFactory

顾名思义,这个接口是为 beanFactory 工厂添加一些内置组件,预处理过程。

protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
 // Tell the internal bean factory to use the context's class loader etc.
 // 设置 classLoader
 beanFactory.setBeanClassLoader(getClassLoader());
 //设置 bean 表达式解析器
 beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
 beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, getEnvironment()));
 // Configure the bean factory with context callbacks.
 // 添加一个 BeanPostProcessor【ApplicationContextAwareProcessor】
 beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
 // 设置忽略自动装配的接口,即不能通过注解自动注入
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
 beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
 // BeanFactory interface not registered as resolvable type in a plain factory.
 // MessageSource registered (and found for autowiring) as a bean.
 // 注册可以解析的自动装配类,即可以在任意组件中通过注解自动注入
 beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
 beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
 beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
 beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);
 // Register early post-processor for detecting inner beans as ApplicationListeners.
 // 添加一个 BeanPostProcessor【ApplicationListenerDetector】
 beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));
 // Detect a LoadTimeWeaver and prepare for weaving, if found.
 // 添加编译时的 AspectJ
 if (beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
  beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
  // Set a temporary ClassLoader for type matching.
  beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
 }
 // Register default environment beans.
 // 注册 environment 组件,类型是【ConfigurableEnvironment】
 if (!beanFactory.containsLocalBean(ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
  beanFactory.registerSingleton(ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment());
 }
 // 注册 systemProperties 组件,类型是【Map<String, Object>】
 if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME)) {
  beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_PROPERTIES_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemProperties());
 }
 // 注册 systemEnvironment 组件,类型是【Map<String, Object>】
 if (!beanFactory.containsLocalBean(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME)) {
  beanFactory.registerSingleton(SYSTEM_ENVIRONMENT_BEAN_NAME, getEnvironment().getSystemEnvironment());
 }
}

org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate#invokeBeanFactoryPostProcessors

前文我们说过,Spring 在扫描完所有的 bean 转成 BeanDefinition 时候,我们是可以做一些自定义操作的,这得益于 Spring 为我们提供的 BeanFactoryPostProcessor 接口。

其中 BeanFactoryPostProcessor 又有一个子接口 BeanDefinitionRegistryPostProcessor ,前者会把 ConfigurableListableBeanFactory 暴露给我们使用,后者会把 BeanDefinitionRegistry 注册器暴露给我们使用,一旦获取到注册器,我们就可以按需注入了,例如搞定这种需求:假设容器中包含了 a 和 b,那么就动态向容器中注入 c,不满足就注入 d。

熟悉 Spring 的同学都知道,Spring 中的同类型组件是允许我们控制顺序的,比如在 AOP 中我们常用的 @Order  注解,这里的 BeanFactoryPostProcessor  接口当然也是提供了顺序,最先被执行的是实现了 PriorityOrdered 接口的实现类,然后再到实现了 Ordered 接口的实现类,最后就是剩下来的常规 BeanFactoryPostProcessor   类。生病期间肝了3万字的Spring容器启动流程-开源基础软件社区此时再看上图,是不是发现和喝水一般简单,首先会回调 postProcessBeanDefinitionRegistry() 方法,然后再回调 postProcessBeanFactory() 方法,最后注意顺序即可,下面一起看看具体的代码实现吧。

public static void invokeBeanFactoryPostProcessors(
  ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, List<BeanFactoryPostProcessor> beanFactoryPostProcessors) {
 // beanFactoryPostProcessors 这个参数是指用户通过 AnnotationConfigApplicationContext.addBeanFactoryPostProcessor() 方法手动传入的 BeanFactoryPostProcessor,没有交给 spring 管理
 // Invoke BeanDefinitionRegistryPostProcessors first, if any.
 // 代表执行过的 BeanDefinitionRegistryPostProcessor
 Set<String> processedBeans = new HashSet<>();
 if (beanFactory instanceof BeanDefinitionRegistry) {
  BeanDefinitionRegistry registry = (BeanDefinitionRegistry) beanFactory;
  // 常规后置处理器集合,即实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口
  List<BeanFactoryPostProcessor> regularPostProcessors = new ArrayList<>();
  // 注册后置处理器集合,即实现了 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 接口
  List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> registryProcessors = new ArrayList<>();
  // 处理自定义的 beanFactoryPostProcessors(指调用 context.addBeanFactoryPostProcessor() 方法),一般这里都没有
  for (BeanFactoryPostProcessor postProcessor : beanFactoryPostProcessors) {
   if (postProcessor instanceof BeanDefinitionRegistryPostProcessor) {
    BeanDefinitionRegistryPostProcessor registryProcessor =
      (BeanDefinitionRegistryPostProcessor) postProcessor;
    // 调用 postProcessBeanDefinitionRegistry 方法
    registryProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);
    registryProcessors.add(registryProcessor);
   }
   else {
    regularPostProcessors.add(postProcessor);
   }
  }
  // Do not initialize FactoryBeans here: We need to leave all regular beans
  // uninitialized to let the bean factory post-processors apply to them!
  // Separate between BeanDefinitionRegistryPostProcessors that implement
  // PriorityOrdered, Ordered, and the rest.
  // 定义一个变量 currentRegistryProcessors,表示当前要处理的 BeanFactoryPostProcessors
  List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> currentRegistryProcessors = new ArrayList<>();
  // First, invoke the BeanDefinitionRegistryPostProcessors that implement PriorityOrdered.
  // 首先,从容器中查找实现了 PriorityOrdered 接口的 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 类型,这里只会查找出一个【ConfigurationClassPostProcessor】
  String[] postProcessorNames =
    beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
  for (String ppName : postProcessorNames) {
   // 判断是否实现了 PriorityOrdered 接口
   if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
    // 添加到 currentRegistryProcessors
    currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
    // 添加到 processedBeans,表示已经处理过这个类了
    processedBeans.add(ppName);
   }
  }
  // 设置排列顺序
  sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
  // 添加到 registry 中
  registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
  // 执行 [postProcessBeanDefinitionRegistry] 回调方法
  invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
  // 将 currentRegistryProcessors 变量清空,下面会继续用到
  currentRegistryProcessors.clear();
  // Next, invoke the BeanDefinitionRegistryPostProcessors that implement Ordered.
  // 接下来,从容器中查找实现了 Ordered 接口的 BeanDefinitionRegistryPostProcessors 类型,这里可能会查找出多个
  // 因为【ConfigurationClassPostProcessor】已经完成了 postProcessBeanDefinitionRegistry() 方法,已经向容器中完成扫描工作,所以容器会有很多个组件
  postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
  for (String ppName : postProcessorNames) {
   // 判断 processedBeans 是否处理过这个类,且是否实现 Ordered 接口
   if (!processedBeans.contains(ppName) && beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
    currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
    processedBeans.add(ppName);
   }
  }
  // 设置排列顺序
  sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
  // 添加到 registry 中
  registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
  // 执行 [postProcessBeanDefinitionRegistry] 回调方法
  invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
  // 将 currentRegistryProcessors 变量清空,下面会继续用到
  currentRegistryProcessors.clear();
  // Finally, invoke all other BeanDefinitionRegistryPostProcessors until no further ones appear.
  // 最后,从容器中查找剩余所有常规的 BeanDefinitionRegistryPostProcessors 类型
  boolean reiterate = true;
  while (reiterate) {
   reiterate = false;
   // 根据类型从容器中查找
   postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
   for (String ppName : postProcessorNames) {
    // 判断 processedBeans 是否处理过这个类
    if (!processedBeans.contains(ppName)) {
     // 添加到 currentRegistryProcessors
     currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
     // 添加到 processedBeans,表示已经处理过这个类了
     processedBeans.add(ppName);
     // 将标识设置为 true,继续循环查找,可能随时因为防止下面调用了 invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors() 方法引入新的后置处理器
     reiterate = true;
    }
   }
   // 设置排列顺序
   sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
   // 添加到 registry 中
   registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
   // 执行 [postProcessBeanDefinitionRegistry] 回调方法
   invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
   // 将 currentRegistryProcessors 变量清空,因为下一次循环可能会用到
   currentRegistryProcessors.clear();
  }
  // Now, invoke the postProcessBeanFactory callback of all processors handled so far.
  // 现在执行 registryProcessors 的 [postProcessBeanFactory] 回调方法
  invokeBeanFactoryPostProcessors(registryProcessors, beanFactory);
  // 执行 regularPostProcessors 的 [postProcessBeanFactory] 回调方法,也包含用户手动调用 addBeanFactoryPostProcessor() 方法添加的 BeanFactoryPostProcessor
  invokeBeanFactoryPostProcessors(regularPostProcessors, beanFactory);
 }
 else {
  // Invoke factory processors registered with the context instance.
  invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactoryPostProcessors, beanFactory);
 }
 // Do not initialize FactoryBeans here: We need to leave all regular beans
 // uninitialized to let the bean factory post-processors apply to them!
 // 从容器中查找实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的类
 String[] postProcessorNames =
   beanFactory.getBeanNamesForType(BeanFactoryPostProcessor.class, true, false);

 // Separate between BeanFactoryPostProcessors that implement PriorityOrdered,
 // Ordered, and the rest.
 // 表示实现了 PriorityOrdered 接口的 BeanFactoryPostProcessor
 List<BeanFactoryPostProcessor> priorityOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 // 表示实现了 Ordered 接口的 BeanFactoryPostProcessor
 List<String> orderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
 // 表示剩下来的常规的 BeanFactoryPostProcessors
 List<String> nonOrderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
 for (String ppName : postProcessorNames) {
  // 判断是否已经处理过,因为 postProcessorNames 其实包含了上面步骤处理过的 BeanDefinitionRegistry 类型
  if (processedBeans.contains(ppName)) {
   // skip - already processed in first phase above
  }
  // 判断是否实现了 PriorityOrdered 接口
  else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
   priorityOrderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanFactoryPostProcessor.class));
  }
  // 判断是否实现了 Ordered 接口
  else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
   orderedPostProcessorNames.add(ppName);
  }
  // 剩下所有常规的
  else {
   nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
  }
 }
 // First, invoke the BeanFactoryPostProcessors that implement PriorityOrdered.
 // 先将 priorityOrderedPostProcessors 集合排序
 sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
 // 执行 priorityOrderedPostProcessors 的 [postProcessBeanFactory] 回调方法
 invokeBeanFactoryPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
 // Next, invoke the BeanFactoryPostProcessors that implement Ordered.
 // 接下来,把 orderedPostProcessorNames 转成 orderedPostProcessors 集合
 List<BeanFactoryPostProcessor> orderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 for (String postProcessorName : orderedPostProcessorNames) {
  orderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(postProcessorName, BeanFactoryPostProcessor.class));
 }
 // 将 orderedPostProcessors 集合排序
 sortPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
 // 执行 orderedPostProcessors 的 [postProcessBeanFactory] 回调方法
 invokeBeanFactoryPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
 // Finally, invoke all other BeanFactoryPostProcessors.
 // 最后把 nonOrderedPostProcessorNames 转成 nonOrderedPostProcessors 集合,这里只有一个,myBeanFactoryPostProcessor
 List<BeanFactoryPostProcessor> nonOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 for (String postProcessorName : nonOrderedPostProcessorNames) {
  nonOrderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(postProcessorName, BeanFactoryPostProcessor.class));
 }
 // 执行 nonOrderedPostProcessors 的 [postProcessBeanFactory] 回调方法
 invokeBeanFactoryPostProcessors(nonOrderedPostProcessors, beanFactory);
 // Clear cached merged bean definitions since the post-processors might have
 // modified the original metadata, e.g. replacing placeholders in values...
 // 清除缓存
 beanFactory.clearMetadataCache();
}

org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate#registerBeanPostProcessors

这一步是向容器中注入 BeanPostProcessor ,注意这里仅仅是向容器中注入而非使用。参考上面的步骤和下面的代码,读者自行分析即可,应该不是很困难。

关于 BeanPostProcessor ,它的作用在后续 Spring 创建 bean 流程文章里我会详细分析一下,当然不可能分析全部的 BeanPostProcessor 组件,那样可能得写好几篇续文,这里我们只需要简单明白这个组件会干预 Spring 初始化 bean 的流程,从而完成代理、自动注入、循环依赖等各种功能。

public static void registerBeanPostProcessors(
  ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, AbstractApplicationContext applicationContext) {
 // 从容器中获取 BeanPostProcessor 类型
 String[] postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanPostProcessor.class, true, false);
 // Register BeanPostProcessorChecker that logs an info message when
 // a bean is created during BeanPostProcessor instantiation, i.e. when
 // a bean is not eligible for getting processed by all BeanPostProcessors.
 int beanProcessorTargetCount = beanFactory.getBeanPostProcessorCount() + 1 + postProcessorNames.length;
 // 向容器中添加【BeanPostProcessorChecker】,主要是用来检查是不是有 bean 已经初始化完成了,
 // 如果没有执行所有的 beanPostProcessor(用数量来判断),如果有就会打印一行 info 日志
 beanFactory.addBeanPostProcessor(new BeanPostProcessorChecker(beanFactory, beanProcessorTargetCount));
 // Separate between BeanPostProcessors that implement PriorityOrdered,
 // Ordered, and the rest.
 // 存放实现了 PriorityOrdered 接口的 BeanPostProcessor
 List<BeanPostProcessor> priorityOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 // 存放 MergedBeanDefinitionPostProcessor 类型的 BeanPostProcessor
 List<BeanPostProcessor> internalPostProcessors = new ArrayList<>();
 // 存放实现了 Ordered 接口的 BeanPostProcessor 的 name
 List<String> orderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
 // 存放剩下来普通的 BeanPostProcessor 的 name
 List<String> nonOrderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
 // 从 beanFactory 中查找 postProcessorNames 里的 bean,然后放到对应的集合中
 for (String ppName : postProcessorNames) {
  // 判断有无实现 PriorityOrdered 接口
  if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
   BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
   priorityOrderedPostProcessors.add(pp);
   // 如果实现了 PriorityOrdered 接口,且属于 MergedBeanDefinitionPostProcessor
   if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
    // 把 MergedBeanDefinitionPostProcessor 类型的添加到 internalPostProcessors 集合中
    internalPostProcessors.add(pp);
   }
  }
  else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
   orderedPostProcessorNames.add(ppName);
  }
  else {
   nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
  }
 }
 // First, register the BeanPostProcessors that implement PriorityOrdered.
 // 给 priorityOrderedPostProcessors 排序
 sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
 // 先注册实现了 PriorityOrdered 接口的 beanPostProcessor
 registerBeanPostProcessors(beanFactory, priorityOrderedPostProcessors);
 // Next, register the BeanPostProcessors that implement Ordered.
 // 从 beanFactory 中查找 orderedPostProcessorNames 里的 bean,然后放到对应的集合中
 List<BeanPostProcessor> orderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 for (String ppName : orderedPostProcessorNames) {
  BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
  orderedPostProcessors.add(pp);
  if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
   internalPostProcessors.add(pp);
  }
 }
 // 给 orderedPostProcessors 排序
 sortPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
 // 再注册实现了 Ordered 接口的 beanPostProcessor
 registerBeanPostProcessors(beanFactory, orderedPostProcessors);
 // Now, register all regular BeanPostProcessors.
 List<BeanPostProcessor> nonOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
 for (String ppName : nonOrderedPostProcessorNames) {
  BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
  nonOrderedPostProcessors.add(pp);
  if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
   internalPostProcessors.add(pp);
  }
 }
 // 再注册常规的 beanPostProcessor
 registerBeanPostProcessors(beanFactory, nonOrderedPostProcessors);
 // Finally, re-register all internal BeanPostProcessors.
 // 排序 MergedBeanDefinitionPostProcessor 这种类型的 beanPostProcessor
 sortPostProcessors(internalPostProcessors, beanFactory);
 // 最后注册 MergedBeanDefinitionPostProcessor 类型的 beanPostProcessor
 registerBeanPostProcessors(beanFactory, internalPostProcessors);
 // Re-register post-processor for detecting inner beans as ApplicationListeners,
 // moving it to the end of the processor chain (for picking up proxies etc).
 // 给容器中添加【ApplicationListenerDetector】 beanPostProcessor,判断是不是监听器,如果是就把 bean 放到容器中保存起来
 // 此时容器中默认会有 6 个内置的 beanPostProcessor
  // 0 = {ApplicationContextAwareProcessor@1632}
  // 1 = {ConfigurationClassPostProcessor$ImportAwareBeanPostProcessor@1633}
  // 2 = {PostProcessorRegistrationDelegate$BeanPostProcessorChecker@1634}
  // 3 = {CommonAnnotationBeanPostProcessor@1635}
  // 4 = {AutowiredAnnotationBeanPostProcessor@1636}
  // 5 = {ApplicationListenerDetector@1637}
 beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(applicationContext));
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#initApplicationEventMulticaster

前文我们说到,在整个容器创建过程中,Spring 会发布很多容器事件,如容器启动、刷新、关闭等,这个功能的实现得益于这里的 ApplicationEventMulticaster 广播器组件,通过它来派发事件通知。

在这里 Spring 也为我们提供了扩展,SimpleApplicationEventMulticaster 默认是同步的,如果我们想改成异步的,只需要在容器里自定义一个 name 为 applicationEventMulticaster 的容器即可,类似的思想在后续的 Spring Boot 中会有更多的体现,这里不再赘述。

protected void initApplicationEventMulticaster() {
 // 获取 beanFactory
 ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
 // 看看容器中是否有自定义的 applicationEventMulticaster
 if (beanFactory.containsLocalBean(APPLICATION_EVENT_MULTICASTER_BEAN_NAME)) {
  // 有就从容器中获取赋值
  this.applicationEventMulticaster =
    beanFactory.getBean(APPLICATION_EVENT_MULTICASTER_BEAN_NAME, ApplicationEventMulticaster.class);
  if (logger.isTraceEnabled()) {
   logger.trace("Using ApplicationEventMulticaster [" + this.applicationEventMulticaster + "]");
  }
 }
 else {
  // 没有,就创建一个 SimpleApplicationEventMulticaster
  this.applicationEventMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster(beanFactory);
  // 将创建的 ApplicationEventMulticaster 添加到 BeanFactory 中, 其他组件就可以自动注入了
  beanFactory.registerSingleton(APPLICATION_EVENT_MULTICASTER_BEAN_NAME, this.applicationEventMulticaster);
  if (logger.isTraceEnabled()) {
   logger.trace("No '" + APPLICATION_EVENT_MULTICASTER_BEAN_NAME + "' bean, using " +
     "[" + this.applicationEventMulticaster.getClass().getSimpleName() + "]");
  }
 }
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#registerListeners

如果用户想监听容器事件,那么就必须按照规范实现 ApplicationListener 接口并放入到容器中,在这里会被 Spring 扫描到,添加到 ApplicationEventMulticaster 广播器里,以后就可以发布事件通知,对应的 Listener 就会收到消息进行处理。

protected void registerListeners() {
 // Register statically specified listeners first.
 // 获取之前步骤中保存的 ApplicationListener
 for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners()) {
  // getApplicationEventMulticaster() 就是获取之前步骤初始化的 applicationEventMulticaster
  getApplicationEventMulticaster().addApplicationListener(listener);
 }

 // Do not initialize FactoryBeans here: We need to leave all regular beans
 // uninitialized to let post-processors apply to them!
 // 从容器中获取所有的 ApplicationListener
 String[] listenerBeanNames = getBeanNamesForType(ApplicationListener.class, true, false);
 for (String listenerBeanName : listenerBeanNames) {
  getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName);
 }
 // Publish early application events now that we finally have a multicaster...
 // 派发之前步骤产生的 application events
 Set<ApplicationEvent> earlyEventsToProcess = this.earlyApplicationEvents;
 this.earlyApplicationEvents = null;
 if (earlyEventsToProcess != null) {
  for (ApplicationEvent earlyEvent : earlyEventsToProcess) {
   getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(earlyEvent);
  }
 }
}

org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons

在上面的步骤中,Spring 的大多数组件都已经初始化完毕了,剩下来的这个步骤就是初始化所有剩余的单实例 bean,在 Spring 中初始化一个 bean 对象是非常复杂的,如循环依赖、bean 后置处理器运用、aop 代理等,这些内容都不在此展开赘述了,后面的系列文章会具体探究,这里我们只需要明白 Spring 是通过这个方法把容器中的 bean 都初始化完毕即可。

public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
 if (logger.isTraceEnabled()) {
  logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
 }

 // Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions.
 // While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine.
 // 获取容器中的所有 beanDefinitionName
 List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

 // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
 // 循环进行初始化和创建对象
 for (String beanName : beanNames) {
  // 获取 RootBeanDefinition,它表示自己的 BeanDefinition 和可能存在父类的 BeanDefinition 合并后的对象
  RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
  // 如果是非抽象的,且单实例,非懒加载
  if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
   // 如果是 factoryBean,利用下面这种方法创建对象
   if (isFactoryBean(beanName)) {
    // 如果是 factoryBean,则 加上 &,先创建工厂 bean
    Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
    if (bean instanceof FactoryBean) {
     final FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
     boolean isEagerInit;
     if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
      isEagerInit = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Boolean>)
          ((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit,
        getAccessControlContext());
     }
     else {
      isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
        ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
     }
     if (isEagerInit) {
      getBean(beanName);
     }
    }
   }
   else {
    // 不是工厂 bean,用这种方法创建对象
    getBean(beanName);
   }
  }
 }

 // Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
 for (String beanName : beanNames) {
  Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
  // 检查所有的 bean 是否是 SmartInitializingSingleton 接口
  if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
   final SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
   if (System.getSecurityManager() != null) {
    AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
     smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
     return null;
    }, getAccessControlContext());
   }
   else {
    // 回调 afterSingletonsInstantiated() 方法,可以在回调中做一些事情
    smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
   }
  }
 }
}

org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#finishRefresh

整个容器初始化完毕之后,会在这里进行一些扫尾工作,如清理缓存,初始化生命周期处理器,发布容器刷新事件等。

protected void finishRefresh() {
 // Clear context-level resource caches (such as ASM metadata from scanning).
 // 清理缓存
 clearResourceCaches();
 // Initialize lifecycle processor for this context.
 // 初始化和生命周期有关的后置处理器
 initLifecycleProcessor();
 // Propagate refresh to lifecycle processor first.
 // 拿到前面定义的生命周期处理器【LifecycleProcessor】回调 onRefresh() 方法
 getLifecycleProcessor().onRefresh();
 // Publish the final event.
 // 发布容器刷新完成事件
 publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this));
 // Participate in LiveBeansView MBean, if active.
 LiveBeansView.registerApplicationContext(this);
}

好啦以上就是本期的全部内容了,我是焉了的敖丙,你知道的越多,你不知道的越多,我们下期见。

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