Spring之Bean生命周期源码解析

Bean的生命周期就是指：在Spring中，一个Bean是如何生成的，如何销毁的

Bean生命周期流程图：https://www.processon.com/view/link/5f8588c87d9c0806f27358c1
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Bean的生成过程

1. 生成BeanDefinition

Spring启动的时候会进行扫描，会先调用org.springframework.context.annotation.ClassPathScanningCandidateComponentProvider#scanCandidateComponents(String basePackage)
扫描某个包路径，并得到BeanDefinition的Set集合。
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Spring扫描底层流程：https://www.processon.com/view/link/61370ee60e3e7412ecd95d43
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1. 首先，通过ResourcePatternResolver获得指定包路径下的所有.class文件（Spring源码中将此文件包装成了Resource对象）
2. 遍历每个Resource对象
3. 利用MetadataReaderFactory解析Resource对象得到MetadataReader（在Spring源码中MetadataReaderFactory具体的实现类为CachingMetadataReaderFactory，MetadataReader的具体实现类为SimpleMetadataReader）
4. 利用MetadataReader进行excludeFilters和includeFilters，以及条件注解@Conditional的筛选（条件注解：某个类上是否存在@Conditional注解，如果存在则调用注解中所指定的类的match方法进行匹配，匹配成功则通过筛选，匹配失败则pass掉。）
5. 筛选通过后，基于metadataReader生成ScannedGenericBeanDefinition
6. 再基于metadataReader判断是不是对应的类是不是接口或抽象类
7. 如果筛选通过，那么就表示扫描到了一个Bean，将ScannedGenericBeanDefinition加入结果集

MetadataReader表示类的元数据读取器，主要包含了一个AnnotationMetadata，功能有

1. 获取类的名字、
2. 获取父类的名字
3. 获取所实现的所有接口名
4. 获取所有内部类的名字
5. 判断是不是抽象类
6. 判断是不是接口
7. 判断是不是一个注解
8. 获取拥有某个注解的方法集合
9. 获取类上添加的所有注解信息
10. 获取类上添加的所有注解类型集合

值得注意的是，CachingMetadataReaderFactory解析某个.class文件得到MetadataReader对象是利用的ASM技术，并没有加载这个类到JVM。并且，最终得到的ScannedGenericBeanDefinition对象，beanClass属性存储的是当前类的名字，而不是class对象。（beanClass属性的类型是Object，它即可以存储类的名字，也可以存储class对象）
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最后，上面是说的通过扫描得到BeanDefinition对象，我们还可以通过直接定义BeanDefinition，或解析spring.xml文件的，或者@Bean注解得到BeanDefinition对象。

2. 合并BeanDefinition

通过扫描得到所有BeanDefinition之后，就可以根据BeanDefinition创建Bean对象了，但是在Spring中支持父子BeanDefinition，和Java父子类类似，但是完全不是一回事。

父子BeanDefinition实际用的比较少，使用是这样的

<bean id="parent" class="com.example.service.Parent" scope="prototype"/>
<bean id="child" class="com.example.service.Child" parent="parent"/>
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这么定义的情况下，child就是原型Bean了。
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因为child的父BeanDefinition是parent，所以会继承parent上所定义的scope属性。
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而在根据child来生成Bean对象之前，需要进行BeanDefinition的合并，得到完整的child的BeanDefinition。
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3. 加载类

BeanDefinition合并之后，就可以去创建Bean对象了，而创建Bean就必须实例化对象，而实例化就必须先加载当前BeanDefinition所对应的class，在AbstractAutowireCapableBeanFactory类的createBean()方法中，一开始就会调用：

Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
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这行代码就是去加载类，该方法是这么实现的：

if (mbd.hasBeanClass()) {
 return mbd.getBeanClass();
}
if (System.getSecurityManager() != null) {
 return AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Class<?>>) () ->
  doResolveBeanClass(mbd, typesToMatch), getAccessControlContext());
 }
else {
 return doResolveBeanClass(mbd, typesToMatch);
}
public boolean hasBeanClass() {
 return (this.beanClass instanceof Class);
}
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如果beanClass属性的类型是Class，那么就直接返回，如果不是，则会根据类名进行加载（doResolveBeanClass方法所做的事情）

会利用BeanFactory所设置的类加载器来加载类，如果没有设置，则默认使用**ClassUtils.getDefaultClassLoader()**所返回的类加载器来加载。

ClassUtils.getDefaultClassLoader()

1. 优先返回当前线程中的ClassLoader
2. 线程中类加载器为null的情况下，返回ClassUtils类的类加载器
3. 如果ClassUtils类的类加载器为空，那么则表示是Bootstrap类加载器加载的ClassUtils类，那么则返回系统类加载器

4. 实例化前

当前BeanDefinition对应的类成功加载后，就可以实例化对象了，但是在Spring中，实例化对象之前，Spring提供了一个扩展点，允许用户来控制是否在某个或某些Bean实例化之前做一些启动动作。这个扩展点叫InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation()。比如：
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@Component
public class WjxuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("实例化前");
  }
  return null;
 }
}
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如上代码会导致，在userService这个Bean实例化前，会进行打印。
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值得注意的是，postProcessBeforeInstantiation()是有返回值的，如果这么实现：

@Component
public class WjxuBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("实例化前");
   return new UserService();
  }
  return null;
 }
}
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userService这个Bean，在实例化前会直接返回一个由我们所定义的UserService对象。如果是这样，表示不需要Spring来实例化了，并且后续的Spring依赖注入也不会进行了，会跳过一些步骤，直接执行初始化后这一步。

5. 实例化

在这个步骤中就会根据BeanDefinition去创建一个对象了。

5.1 Supplier创建对象

首先判断BeanDefinition中是否设置了Supplier，如果设置了则调用Supplier的get()得到对象。
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得直接使用BeanDefinition对象来设置Supplier，比如：

AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
beanDefinition.setInstanceSupplier(new Supplier<Object>() {
 @Override
 public Object get() {
  return new UserService();
 }
});
context.registerBeanDefinition("userService", beanDefinition);
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5.2 工厂方法创建对象

如果没有设置Supplier，则检查BeanDefinition中是否设置了factoryMethod，也就是工厂方法，有两种方式可以设置factoryMethod，比如：
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方式一：

<bean id="userService" class="com.zhouyu.service.UserService" factory-method="createUserService" />
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对应的UserService类为：

public class UserService {

 public static UserService createUserService() {
  System.out.println("执行createUserService()");
  UserService userService = new UserService();
  return userService;
 }

 public void test() {
  System.out.println("test");
 }

}
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方式二：

<bean id="commonService" class="com.zhouyu.service.CommonService"/>
<bean id="userService1" factory-bean="commonService" factory-method="createUserService" />
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对应的CommonService的类为：

public class CommonService {

 public UserService createUserService() {
  return new UserService();
 }
}
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Spring发现当前BeanDefinition方法设置了工厂方法后，就会区分这两种方式，然后调用工厂方法得到对象。
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值得注意的是，我们通过@Bean所定义的BeanDefinition，是存在factoryMethod和factoryBean的，也就是和上面的方式二非常类似，@Bean所注解的方法就是factoryMethod，AppConfig对象就是factoryBean。如果@Bean所所注解的方法是static的，那么对应的就是方式一。

5.3 推断构造方法

推断构造方法参考

额外的，在推断构造方法逻辑中除开会去选择构造方法以及查找入参对象外，会还判断是否在对应的类中是否存在使用@Lookup注解方法。如果存在则把该方法封装为LookupOverride对象并添加到BeanDefinition中。
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在实例化时，如果判断出来当前BeanDefinition中没有LookupOverride，那就直接用构造方法反射得到一个实例对象。如果存在LookupOverride对象，也就是类中存在@Lookup注解了的方法，那就会生成一个代理对象。
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@Lookup用于单例组件引用prototype组件。单例组件使用@Autowired方式注入prototype组件时，被引入prototype组件也会变成单例的。@Lookup可以保证被引入的组件保持prototype模式。

@Lookup注解就是方法注入，使用demo如下：

@Component
public class UserService {

 private OrderService orderService;

 public void test() {
  OrderService orderService = createOrderService();
  System.out.println(orderService);
 }

 @Lookup("orderService")
 public OrderService createOrderService() {
  return null;
 }

}
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6. BeanDefinition的后置处理

Bean对象实例化出来之后，接下来就应该给对象的属性赋值了。在真正给属性赋值之前，Spring又提供了一个扩展点MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition()，可以对此时的BeanDefinition进行加工，比如：

@Component
public class WjxuMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {

 @Override
 public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   beanDefinition.getPropertyValues().add("orderService", new OrderService());
  }
 }
}
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在Spring源码中，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor就是一个MergedBeanDefinitionPostProcessor，它的postProcessMergedBeanDefinition()中会去查找注入点，并缓存在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor对象的一个Map中（injectionMetadataCache）。

7. 实例化后

在处理完BeanDefinition后，Spring又设计了一个扩展点：InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation()，比如：
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@Component
public class WjxuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {

  if ("userService".equals(beanName)) {
   UserService userService = (UserService) bean;
   userService.test();
  }

  return true;
 }
}
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上述代码就是对userService所实例化出来的对象进行处理。
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这个扩展点，在Spring源码中基本没有怎么使用。

8. 自动注入

参考后续文章
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9. 处理属性

这个步骤中，就会处理@Autowired、@Resource、@Value等注解，也是通过**InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties()**扩展点来实现的，比如我们甚至可以实现一个自己的自动注入功能，比如：

@Component
public class WjxuInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {

 @Override
 public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   for (Field field : bean.getClass().getFields()) {
    if (field.isAnnotationPresent(WjxuInject.class)) {
     field.setAccessible(true);
     try {
      field.set(bean, "123");
     } catch (IllegalAccessException e) {
      e.printStackTrace();
     }
    }
   }
  }

  return pvs;
 }
}
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10. 执行Aware

完成了属性赋值之后，Spring会执行一些回调，包括：

1. BeanNameAware：回传beanName给bean对象。
2. BeanClassLoaderAware：回传classLoader给bean对象。
3. BeanFactoryAware：回传beanFactory给对象。

11. 初始化前

初始化前，也是Spring提供的一个扩展点：BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()，比如

@Component
public class WjxuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("初始化前");
  }

  return bean;
 }
}
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利用初始化前，可以对进行了依赖注入的Bean进行处理。
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在Spring源码中：

1. InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor会在初始化前这个步骤中执行**@PostConstruct**的方法，
2. ApplicationContextAwareProcessor会在初始化前这个步骤中进行其他Aware的回调：
   1. EnvironmentAware：回传环境变量
   2. EmbeddedValueResolverAware：回传占位符解析器
   3. ResourceLoaderAware：回传资源加载器
   4. ApplicationEventPublisherAware：回传事件发布器
   5. MessageSourceAware：回传国际化资源
   6. ApplicationStartupAware：回传应用其他监听对象，可忽略
   7. ApplicationContextAware：回传Spring容器ApplicationContext

12. 初始化

1. 查看当前Bean对象是否实现了InitializingBean接口，如果实现了就调用其afterPropertiesSet()方法
2. 执行BeanDefinition中指定的初始化方法

13. 初始化后

这是Bean创建生命周期中的最后一个步骤，也是Spring提供的一个扩展点：BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()，比如：

@Component
public class WjxuBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

 @Override
 public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
  if ("userService".equals(beanName)) {
   System.out.println("初始化后");
  }

  return bean;
 }
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可以在这个步骤中，对Bean最终进行处理，Spring中的AOP就是基于初始化后实现的，初始化后返回的对象才是最终的Bean对象。

总结BeanPostProcessor

1. InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessBeforeInstantiation()
2. 实例化
3. MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition()
4. InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessAfterInstantiation()
5. 自动注入
6. InstantiationAwareBeanPostProcessor.postProcessProperties()
7. Aware对象
8. BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()
9. 初始化
10. BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()

Bean的销毁过程

Bean销毁是发生在Spring容器关闭过程中的。
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在Spring容器关闭时，比如：

AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
userService.test();

// 容器关闭
context.close();
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在Bean创建过程中，在最后（初始化之后），有一个步骤会去判断当前创建的Bean是不是DisposableBean：

1. 当前Bean是否实现了DisposableBean接口
2. 或者，当前Bean是否实现了AutoCloseable接口
3. BeanDefinition中是否指定了destroyMethod
4. 调用DestructionAwareBeanPostProcessor.requiresDestruction(bean)进行判断
   1. ApplicationListenerDetector中直接使得ApplicationListener是DisposableBean
   2. InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor中使得拥有@PreDestroy注解了的方法就是DisposableBean
5. 把符合上述任意一个条件的Bean适配成DisposableBeanAdapter对象，并存入disposableBeans中（一个LinkedHashMap）

在Spring容器关闭过程时：

1. 首先发布ContextClosedEvent事件

2. 调用lifecycleProcessor的onCloese()方法

3. 销毁单例Bean

   1. 遍历disposableBeans

      1. 把每个disposableBean从单例池中移除
      2. 调用disposableBean的destroy()
      3. 如果这个disposableBean还被其他Bean依赖了，那么也得销毁其他Bean
      4. 如果这个disposableBean还包含了inner beans，将这些Bean从单例池中移除掉 (inner bean参考https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/core.html#beans-inner-beans)

   2. 清空manualSingletonNames，是一个Set，存的是用户手动注册的单例Bean的beanName

   3. 清空allBeanNamesByType，是一个Map，key是bean类型，value是该类型所有的beanName数组

   4. 清空singletonBeanNamesByType，和allBeanNamesByType类似，只不过只存了单例Bean

这里涉及到一个设计模式：适配器模式

在销毁时，Spring会找出实现了DisposableBean接口的Bean。
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但是我们在定义一个Bean时，如果这个Bean实现了DisposableBean接口，或者实现了AutoCloseable接口，或者在BeanDefinition中指定了destroyMethodName，那么这个Bean都属于“DisposableBean”，这些Bean在容器关闭时都要调用相应的销毁方法。

所以，这里就需要进行适配，将实现了DisposableBean接口、或者AutoCloseable接口等适配成实现了DisposableBean接口，所以就用到了DisposableBeanAdapter。

会把实现了AutoCloseable接口的类封装成DisposableBeanAdapter，而DisposableBeanAdapter实现了DisposableBean接口。