Spring 源码（9）Spring Bean的创建过程的前期准备

回顾总结

到目前为止，Spring源码中AbstractApplicationContext#refresh方法的已经解读到第11个方法finishBeanFactoryInitialization,前10个方法介绍了：

BeanFactory的准备，创建，刷新，个性化BeanFactory的扩展点，自定义属性解析；
环境信息Environment的加载（包括环境变量、系统变量等）；
BeanDefinition的加载，解析，自定义xml的方式；
BeanFactoryPostProcessor的注册与执行流程，BeanDefinitionRegistryPostProcessor的解析，ConfigurationClassPostProcessor对Spring注解的解析过程（@Component、@PropertySources、@PropertySource、@ComponentScans、@ComponentScan、@Import等注解的解析），Spring Boot 是如何通过@Configuration+@Import + ImportSelector进行自动装配的等；
BeanPostProcessor的注册流程；
国际化，Spring事件驱动的加载执行过程；

finishBeanFactoryInitialization 解析过程

接下来开始解析Spring对Bean的创建过程，上源码：

protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
  // Initialize conversion service for this context.
  if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
      beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
    // 设置转换服务，转换服务用来对属性值进行解析的
    beanFactory.setConversionService(
      beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
  }

  // Register a default embedded value resolver if no BeanFactoryPostProcessor
  // (such as a PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
  // at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
  // 如果之前没有注册过任何 BeanFactoryPostProcessor（例如 PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean），
  // 则注册一个默认的嵌入值解析器：此时，主要用于解析注释属性值。
  if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
    beanFactory.addEmbeddedValueResolver(strVal -> getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal));
  }

  // Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
  String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
  for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
    getBean(weaverAwareName);
  }

  // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
  beanFactory.setTempClassLoader(null);

  // Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
  // 允许缓存所有 bean 定义元数据，而不是期望进一步的更改
  beanFactory.freezeConfiguration();

  // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
  // 实例化所有剩余的（非惰性初始化）单例
  beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

判断是否存在转换服务，有就设置
判断是否有内置的值解析器，没有就创建一个处理占位符的解析器
实例化LoadTimeWeaverAware，进行早期的Bean的创建
停止使用临时的类加载器
冻结BeanDefinition的元数据信息，防止被修改
开始实例化所有的单例bean对象

除了beanFactory.preInstantiateSingletons() 方法，其他都是Bean创建的准备，接下来一个一个分析，首先是转换服务的设置。

转换服务ConversionService的初始化

方法一开始设置了一个转换服务，这个转换服务在Spring中还是非常的重要的，比如我们xml中配置一个String 类型的属性值，但是在Bean的定义中是一个Integer类型的，这时Spring就会自动帮我们转出来，他是怎么做的呢？

在Spring中有几个比较重要的接口:

Converer 用于将对象S转换为对象T
ConverterFactory 一个转换工厂，能够将对象S转成一类对象R的子集T，比如可以将字符串S转换为T（Integer、Long等）Number类型R的子集
GenericConverter支持多种类型之间互相转换。

Spring转换器接口ConversionService 的默认实现是DefaultConversionService,这个默认的转换器实现中，内置了很多的转换器，比如：

public static void addDefaultConverters(ConverterRegistry converterRegistry) {
  addScalarConverters(converterRegistry);
  addCollectionConverters(converterRegistry);

  converterRegistry.addConverter(new ByteBufferConverter((ConversionService) converterRegistry));
  converterRegistry.addConverter(new StringToTimeZoneConverter());
  converterRegistry.addConverter(new ZoneIdToTimeZoneConverter());
  converterRegistry.addConverter(new ZonedDateTimeToCalendarConverter());

  converterRegistry.addConverter(new ObjectToObjectConverter());
  converterRegistry.addConverter(new IdToEntityConverter((ConversionService) converterRegistry));
  converterRegistry.addConverter(new FallbackObjectToStringConverter());
  converterRegistry.addConverter(new ObjectToOptionalConverter((ConversionService) converterRegistry));
}

public static void addCollectionConverters(ConverterRegistry converterRegistry) {
  ConversionService conversionService = (ConversionService) converterRegistry;
  // 数组转集合
  converterRegistry.addConverter(new ArrayToCollectionConverter(conversionService));
  // 集合转数组
  converterRegistry.addConverter(new CollectionToArrayConverter(conversionService));

  converterRegistry.addConverter(new ArrayToArrayConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new CollectionToCollectionConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new MapToMapConverter(conversionService));
  // 数组转字符串
  converterRegistry.addConverter(new ArrayToStringConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new StringToArrayConverter(conversionService));

  converterRegistry.addConverter(new ArrayToObjectConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new ObjectToArrayConverter(conversionService));

  converterRegistry.addConverter(new CollectionToStringConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new StringToCollectionConverter(conversionService));

  converterRegistry.addConverter(new CollectionToObjectConverter(conversionService));
  converterRegistry.addConverter(new ObjectToCollectionConverter(conversionService));

  converterRegistry.addConverter(new StreamConverter(conversionService));
}

private static void addScalarConverters(ConverterRegistry converterRegistry) {
  converterRegistry.addConverterFactory(new NumberToNumberConverterFactory());

  converterRegistry.addConverterFactory(new StringToNumberConverterFactory());
  converterRegistry.addConverter(Number.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new StringToCharacterConverter());
  converterRegistry.addConverter(Character.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new NumberToCharacterConverter());
  converterRegistry.addConverterFactory(new CharacterToNumberFactory());

  converterRegistry.addConverter(new StringToBooleanConverter());
  converterRegistry.addConverter(Boolean.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverterFactory(new StringToEnumConverterFactory());
  converterRegistry.addConverter(new EnumToStringConverter((ConversionService) converterRegistry));

  converterRegistry.addConverterFactory(new IntegerToEnumConverterFactory());
  converterRegistry.addConverter(new EnumToIntegerConverter((ConversionService) converterRegistry));

  converterRegistry.addConverter(new StringToLocaleConverter());
  converterRegistry.addConverter(Locale.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new StringToCharsetConverter());
  converterRegistry.addConverter(Charset.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new StringToCurrencyConverter());
  converterRegistry.addConverter(Currency.class, String.class, new ObjectToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new StringToPropertiesConverter());
  converterRegistry.addConverter(new PropertiesToStringConverter());

  converterRegistry.addConverter(new StringToUUIDConverter());
  converterRegistry.addConverter(UUID.class, String.class, new ObjectToStringConverter());
}

可以说是非常的丰富的，基本上常见都是Spring提供了，非常贴心。

那么怎么使用呢？

不懂当然是上官网：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/reference/html/core.html#core-convert ，这里可以看到我们只需要将ConversionServiceFactoryBean 配置到Spring容器中就可以了，Spring内置的转换器就可以工作了，非常方便。

ConversionServiceFactoryBean实现了FactoryBean接口和InitializingBean 接口，而InitializingBean#afterPropertiesSet是初始化Bean过程中需要执行的。ConversionServiceFactoryBean源码中：

@Override
public void afterPropertiesSet() {
  this.conversionService = createConversionService();
  ConversionServiceFactory.registerConverters(this.converters, this.conversionService);
}

protected GenericConversionService createConversionService() {
  return new DefaultConversionService();
}

// 构造函数
public DefaultConversionService() {
  // 添加默认的转换器
  addDefaultConverters(this);
}

可以看到这个ConversionServiceFactroyBean就是用来初始化转换器的，并且这个类还提供了扩展，可以自定义转换器加入到转换器集合中。

自定义转换器

自定义String转Integer类型的转换器：

/**
 * @author <a href="https://www.cnblogs.com/redwinter/">redwinter</a>
 * @since 1.0
 **/
public class StringToIntegerConverter implements Converter<String,Integer> , ConditionalConverter {
	@Override
	public Integer convert(String source) {
		return NumberUtils.parseNumber(source,Integer.class);
	}

	@Override
	public boolean matches(TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
		System.out.println(sourceType.getType());
		System.out.println(targetType.getType());
		return true;
	}
}

逻辑非常简单，直接调用Spring提供的工具类进行转换。

配置xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	   xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	   xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	   xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

	<context:component-scan base-package="com.redwinter.selfconverter"/>
	<!--配置转化器-->
	<bean class="org.springframework.context.support.ConversionServiceFactoryBean">
		<property name="converters">
			<set>
				<bean class="com.redwinter.selfconverter.StringToIntegerConverter"/>
			</set>
		</property>
	</bean>

</beans>

创建转换器客户端：

/**
 * @author <a href="https://www.cnblogs.com/redwinter/">redwinter</a>
 * @since 1.0
 **/
@Service
public class MyConverter {

	private final ConversionService conversionService;

	public MyConverter(ConversionService conversionService) {
		this.conversionService = conversionService;
	}

	public void test(String source){
		System.out.println(conversionService.convert(source, Integer.class));
	}
}

创建测试：

/**
 * @author <a href="2360564660@qq.com">redwinter</a>
 * @since 1.0
 **/
public class FactoryBeanTest {

	@Test
	public void test(){
		MyClassPathXmlApplicationContext context = new MyClassPathXmlApplicationContext("spring-factory.xml");
		MyConverter myConverter = context.getBean(MyConverter.class);
		myConverter.test("12345");
	}
}

输出：

class java.lang.String
class java.lang.Integer
12345

分析完转换服务，接下来分析值解析器的添加。

默认的值解析器

// 省略代码.....
// Register a default embedded value resolver if no BeanFactoryPostProcessor
// (such as a PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
// at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
// 如果之前没有注册过任何 BeanFactoryPostProcessor（例如 PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean），
// 则注册一个默认的嵌入值解析器：此时，主要用于解析注释属性值。
if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
  beanFactory.addEmbeddedValueResolver(strVal -> getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal));
}
// 省略代码.....

首先判断了容器中是否存在嵌入的值解析器，如果没有就添加一个进去，这里添加进去的是StringValueResolver，点击resolvePlaceHolders方法进去，最终会在AbstractPropertyResolver#resolvePlaceholders中创建一个PropertyPlaceholderHelper类

private PropertyPlaceholderHelper createPlaceholderHelper(boolean ignoreUnresolvablePlaceholders) {
  // 前缀为 ${ ，后缀为 }，值的分隔符为 : ,比如 ${username:zhansan} username没有的话，后面的为默认的值
  return new PropertyPlaceholderHelper(this.placeholderPrefix, this.placeholderSuffix,
                                       this.valueSeparator, ignoreUnresolvablePlaceholders);
}

如果已经注册过一个BFPP的占位符解析器的话，就不需要在注册了，BFPP的占位符解析器就是PropertySourcesPlaceholderConfigurer ，专门用于解析占位符的，比如在xml中或者yaml中，配置类似于${jdbc.username} 这种格式的，就会被解析器解析。PropertySourcesPlaceholderConfigurer 这个解析器实现了BeanFactoryPostProcessor接口，能够对BeanDefinition进行处理，当然也可以对属性值进行处理。

分析完值解析器，继续往下分析。

Bean创建前的其他准备

// 省略代码.....
// Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
// 在prepareBeanFactory 准备BeanFactory时设置进去的，如果存在，则开始早期Bean的创建
String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
  getBean(weaverAwareName);
}

// Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
// 停止使用临时的类加载器，这里也是在准备BeanFactory时设置进去的
beanFactory.setTempClassLoader(null);

// Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
// 允许缓存所有 bean 定义元数据，而不是期望进一步的更改
beanFactory.freezeConfiguration();
// 省略代码.....

这里从容器中获取了AOP的织入，如果有的话就开始进行早期的Bean的创建；然后停止了临时的类加载器；然后就是冻结BeanDefinition的元数据信息。

public void freezeConfiguration() {
  this.configurationFrozen = true;
  this.frozenBeanDefinitionNames = StringUtils.toStringArray(this.beanDefinitionNames);
}

点击进来，其实就是设置了标识，防止后期对BeanDefinition的修改。

这前面的几个判断和方法实际上都是Bean创建的准备工作，接下来开始分析preInstantiateSingletons 预实例化所有的单例Bean。

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