IOC 容器启动和Bean实例化两个阶段详解

IOC 容器的两个阶段

IOC 容器可以分为两个阶段 : 容器启动阶段和 Bean 实例化阶段。

Spring 的 IoC 容器在实现的时候, 充分运用了这两个阶段的不同特点, 在每个阶段都加入了相应的容器扩展点, 支持开发者根据具体场景的需要, 添加自定义的扩展逻辑.

容器启动阶段

容器启动, 首先要加载配置元数据 ( Configuration MetaData ).

容器使用工具类 BeanDefinitionReader 对加载的配置元数据进行解析和分析, 并将分析后的信息组装为相应的 Bean 定义对象 BeanDefinition, 最后把这些保存了 bean 定义必要信息的 BeanDefinition, 注册到相应的 BeanDefinitionRegistry, 这样容器启动工作就完成了. ( 将 XML 信息映射到 BeanDefinition 对象上 )

BeanDefinition 对象中保存的属性很多，如下 :

BeanDefinitionRegister 接口用来注册 BeanDefinition. 该接口的默认实现类为 DefaultListableBeanFactory. 在该实现类中, 有一个成员属性定义如下 :

private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<String, bean>(64); 

BeanDefinition 就是被保存到这个 map 中的, key 为 beanName, value 为 BeanDefinition 对象.

Bean 实例化阶段

当调用者通过容器的 getBean() 方法明确地想要获取某个对象, 或者因依赖关系, 容器需要隐式地调用 getBean() 方法时, 就会触发容器的第二阶段.

该阶段, 容器会首先检查所请求的对象之前是否已经初始化. 如果没有, 则会根据注册的 BeanDefinition 的信息, 实例化这个对象 , 并为其注入依赖. 如果该对象实现了某些回调接口, 也会根据回调接口的要求来装配它. 当该对象装配完毕之后, 容器会立即将其返回给请求方去使用.

Bean 创建的步骤和普通对象的创建步骤不同, 普通的对象在创建时, 由类加载器找到 xxx.class 文件, 然后创建 xxx 对象即可. Spring 中 bean 的创建多了一步, 先是由 类加载器找到 xxx.class 文件, 然后将其解析组装为 BeanDefinition 对象, 然后 Spring 根据 BeanDefinition 信息来创建对象.

• 普通对象 : xxx.class -> object
• Bean 对象 : xxx.class -> BeanDefinition -> bean 对象

可以看到, Spring 在实例化对象时, 脱离了配置元数据中的信息, 而是使用的 BeanDefinition 中的信息, 这就意味着我们可以修改 BeanDefinition, 从而改变 Spring 生成的对象的属性, 甚至是修改最后生成的对象所属的类.

插手容器的启动

Spring 提供了一种叫做 BeanFactoryPostProcessor 的容器扩展机制. 该机制允许开发者在容器实例化相应 Bean 对象之前, 对注册到容器的 BeanDefinition 的信息做出修改. 即在容器的第一阶段的最后进行一些自定义操作. 比如修改其中 bean 定义的某些属性, 为 bean 定义增加其他信息等.

Spring 中自带的 BeanFactoryPostProcessor 接口的实现:

• org.springframework.beans. factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer占位符机制
• org.springframework.beans.factory. config.PropertyOverrideConfigurer 重写属性值
• ...

同时也支持开发者通过实现 BeanFactoryPostProcessor 接口自定义扩展.

PropertyPlaceholderConfigurer 占位符机制

PropertyPlaceholderConfigurer 允许开发者在 XML 配置文件中使用占位符, 并将这些占位符所代表的资源单独配置到简单的 properties 文件中来加载.

比如将数据库的连接信息保存在 properties 中.

<context:property-placeholder location="classpath:dbconfig.properties" />
<bean id="pooledDataSource" class="com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource">
  <property name="jdbcUrl" value="${jdbc.jdbcUrl}"></property>
  <property name="driverClass" value="${jdbc.driverClass}"></property>
  <property name="user" value="${jdbc.user}"></property>
  <property name="password" value="${jdbc.password}"></property>
</bean>

基本流程 :

• 当 BeanFactory 在第一阶段加载完成所有配置信息时, BeanFactory 中保存的对象的属性信息还只是以占位符的形式存在, 如 ${jdbc.url}, ${jdbc.driver}.
• 当 PropertyPlaceholderConfigurer 作为 BeanFactoryPostProcessor 被应用时, 它会使用 properties 配置文件中的配置信息来替换相应 BeanDefinition 中占位符所表示的属性值.
• 这样, 当进入容器实现的第二阶段实例化 bean 时, bean 定义中的属性值就是最终替换完成的了.

PropertyOverrideConfigurer 重写属性值

PropertyOverrideConfigurer 允许你对容器中配置的任何你想处理的 bean 定义的 property 信息进行覆盖替换.

PropertyOverrideConfigurer 的 properties 文件中的配置项, 可以覆盖掉原来 XML 中的 bean 定义的 property 信息.

实例-使用容器扩展点修改 BeanDefinition

此案例使用注解的方式来配置元数据.

现在有两个类, 一个是 User 类, 一个是 Good 类, User 类归 Spring 管理, 而 Good 类并不归 Spring 管理. 类的定义如下 :

@Data
@AllArgsConstructor
@Accessors(chain = true)
@Component              //被 Spring 扫描
public class User {
    private int id;
    private String name;
    public User(){
        System.out.println("调用了 user 的无参数的构造方法");
    }
}
@Data
@AllArgsConstructor
@Accessors(chain = true)
public class Good {
    private int id;
    private String name;
    public Good(){
        System.out.println("调用了 good 的无参数的构造方法");
    }
}

AppConfig 类进行注解的扫描.

@ComponentScan(value = {"it.com"})
public class AppConfig {
}

Test 类用来测试 :

public static void main(String[] args){
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
    User user = (User) context.getBean("user");
    Good good = (Good) context.getBean("good");
}

运行测试类, 结果如下 :

User 类配置了被 Spring 扫描, 所以可以获取到 user 对象, 而 Good 类没有配置被扫描, 所以无法获取 good 对象, 而报错.

现在我们要做的就是, 让没有被 Spring 管理的 Good 类, 也能从 Spring 容器中获取到它的实例. 实现上述目的的思路就是, 对容器启动的第一阶段生成的 User 类的 BeanDefinition 类做修改.

创建自定义的 BeanFactoryPostProcessor 如下 :

@Component
public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor{
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        // 通过 Spring 中 bean 的名字获取到指定的 bean
        GenericBeanDefinition beanDefinition = (GenericBeanDefinition) beanFactory.getBeanDefinition("user");
        // 输出 beanDefinition 的信息
        System.out.println(beanDefinition.getBeanClass());
        System.out.println(beanDefinition.getFactoryBeanName());
        // 然后进行狸猫换太子,将 User 类对应的 BeanDefinition 对象的 beanClass 属性替换掉
        beanDefinition.setBeanClass(Good.class);
    }
}

然后再次运行测试类, 结果如下 :

可以看到，虽然表面上是通过 getBean("user") 来获取 user 对象，但是实际调用的确实 Good 对象的构造方法，返回的是 good 对象. 但 Good 并没有让 Spring 扫描. 这个例子就展示了如何通过 BeanFactoryPostProcessor 机制插手容器的启动

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