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Spring框架中的IoC容器源码分析(下)

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老周聊架构
发布2025-11-20 10:15:00
发布2025-11-20 10:15:00
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四、BeanFactory创建流程

1、获取BeanFactory子流程

代码语言:javascript
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public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader
		implements ConfigurableApplicationContext {
	...
	@Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		/**
		 * 对象锁加锁
		 */
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			...
			// 我这里直接定位到该流程需要的代码,其他的无关代码省略了哈
			/**
			 * 第二步:
			 *
			 * 获取BeanFactory:默认实现是DefaultListableBeanFactory
			 * Bean获取并封装成BeanDefinition对象
			 * 加载BeanDefinition 并注册到BeanDefinitionRegistry
			 */
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
			...
		}
	}
	...
}
代码语言:javascript
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protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
	refreshBeanFactory();
	return getBeanFactory();
}
代码语言:javascript
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public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {
	...
	/**
	 * 对BeanFactory执行刷新操作,关闭以前的BeanFactory(如果有)
	 */
	@Override
	protected final void refreshBeanFactory() throws BeansException {
		// 判断是否已有BeanFactory
		if (hasBeanFactory()) {
			// 销毁Beans
			destroyBeans();
			// 关闭BeanFactory
			closeBeanFactory();
		}
		try {
			// 实例化DefaultListableBeanFactory
			DefaultListableBeanFactory beanFactory = createBeanFactory();
			// 设置序列化id
			beanFactory.setSerializationId(getId());
			// 自定义bean工厂的一些属性(是否覆盖、是否允许循环依赖)
			customizeBeanFactory(beanFactory);
			// 加载应用中的BeanDefinitions
			loadBeanDefinitions(beanFactory);
			synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
				// 赋值当前BeanFactory
				this.beanFactory = beanFactory;
			}
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new ApplicationContextException("I/O error parsing bean definition source for " + getDisplayName(), ex);
		}
	}
	...
}

代码语言:javascript
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public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {
	...
	@Override
	public final ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() {
		synchronized (this.beanFactoryMonitor) {
			if (this.beanFactory == null) {
				throw new IllegalStateException("BeanFactory not initialized or already closed - " +
						"call 'refresh' before accessing beans via the ApplicationContext");
			}
			return this.beanFactory;
		}
	}
	...
}

2、BeanDefinition加载解析及注册子流程

2.1 该子流程涉及到如下几个关键步骤

Resource定位:指对BeanDefinition的资源定位过程。通俗讲就是找到定义Javabean信息的XML文 件,并将其封装成Resource对象。

BeanDefinition载入 :把用户定义好的Javabean表示为IoC容器内部的数据结构,这个容器内部的数据结构就是BeanDefinition

2.2 源码过程分析

Step 1:子流程入口在我们写的测试类的ClassPathXmlApplicationContext构造方法中

Step 2:继续跟进 ClassPathXmlApplicationContext#ClassPathXmlApplicationContext 方法中

Step 3:继续跟进 AbstractRefreshableApplicationContext#refreshBeanFactory 方法中

Step 4:继续跟进 AbstractApplicationContext#obtainFreshBeanFactory#refreshBeanFactory 方法中

Step 5:依次调用多个类的 loadBeanDefinitions 方法 —> AbstractXmlApplicationContext —> AbstractBeanDefinitionReader —> XmlBeanDefinitionReader 一直执行到 XmlBeanDefinitionReaderdoLoadBeanDefinitions 方法

Step 6:我们重点观察XmlBeanDefinitionReader 类的 registerBeanDefinitions 方法,期间产生了多 次重载调用,我们定位到最后一个。

此处我们关注两个地方:一个createRederContext方法,一个是 DefaultBeanDefinitionDocumentReader类的registerBeanDefinitions方法,先进入 createRederContext 方法看看。

我们可以看到,此处 Spring 首先完成了 NamespaceHandlerResolver 的初始化。

我们再进入 registerBeanDefinitions 方法中追踪,调用了 DefaultBeanDefinitionDocumentReader#registerBeanDefinitions 方法。

进入 parseBeanDefinitions 方法:

进入 parseDefaultElement 方法:

进入 processBeanDefinition 方法:

至此,注册流程结束,我们发现,所谓的注册就是把封装的 XML 中定义的 Bean信息封装为 BeanDefinition 对象之后放入一个Map中,BeanFactory 是以 Map 的结构组织这些 BeanDefinition 的。

Step 6:继续跟进BeanDefinitionReaderUtils#registerBeanDefinition方法

Step 7:继续跟进DefaultListableBeanFactory#registerBeanDefinition方法

可以在DefaultListableBeanFactory中看到此Map的定义:

代码语言:javascript
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/** Map of bean definition objects, keyed by bean name. */
private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

五、Bean创建流程

1、通过最开始的关键时机点分析,我们知道Bean创建子流程入口在 AbstractApplicationContext#refresh()方法的finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)

2、进入finishBeanFactoryInitialization方法

3、继续进入DefaultListableBeanFactory类的preInstantiateSingletons方法,我们找到下面部分的 代码,看到工厂Bean或者普通Bean,最终都是通过getBean的方法获取实例。

4、继续跟踪下去,我们进入到了AbstractBeanFactory类的doGetBean方法,这个方法中的代码很多,我们直接找到核心部分。

5、接着进入到AbstractAutowireCapableBeanFactory类的方法,找到以下代码部分。

进入doCreateBean方法看看,该方法我们关注两块重点区域:

  • 创建Bean实例,此时尚未设置属性。
代码语言:javascript
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if (instanceWrapper == null) {
	// 创建Bean实例,仅仅调用构造方法,但是尚未设置属性
	instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
  • 给Bean填充属性,调用初始化方法,应用BeanPostProcessor后置处理器。
代码语言:javascript
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try {
	// Bean属性填充
	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
	// 调用初始化方法,应用BeanPostProcessor后置处理器
	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}

这样我们就完成了Bean创建流程的源码分析。

六、lazy-init 延迟加载机制原理

普通 Bean 的初始化是在容器启动初始化阶段执行的,而被lazy-init=true修饰的 bean 则是在从容器里第一次进行context.getBean() 时进行触发。Spring 启动的时候会把所有bean信息(包括XML和注解)解析转化成Spring能够识别的BeanDefinition并存到Hashmap里供下面的初始化时用,然后对每个 BeanDefinition 进行处理,如果是懒加载的则在容器初始化阶段不处理,其他的则在容器初始化阶段进 行初始化并依赖注入。

1、入口AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization

代码语言:javascript
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/**
 * Finish the initialization of this context's bean factory,
 * initializing all remaining singleton beans.
 *
 * 结束BeanFactory的初始化工作
 * 实例化所有单例bean
 */
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)) {
		beanFactory.setConversionService(
				beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
	}

	// Register a default embedded value resolver if no bean post-processor
	// (such as a PropertyPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
	// at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
	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.
	// 实例化所有立即加载的单例bean
	beanFactory.freezeConfiguration();

	// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
	// 实例化所有立即加载的单例bean
	beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

2、跟进DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons

代码语言:javascript
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@Override
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.
	// 所有bean的名字
	List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);
	
	// Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
	// 触发所有非延迟加载单例bean的初始化,主要步骤为getBean
	for (String beanName : beanNames) {
		// 合并父BeanDefinition对象
		// map.get(beanName)
		RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
		if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
			if (isFactoryBean(beanName)) {
				Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
				// 如果是FactoryBean则加&
				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 {
				// 实例化当前bean
				getBean(beanName);
			}
		}
	}
	
	// Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
	for (String beanName : beanNames) {
		Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
		if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
			final SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
			if (System.getSecurityManager() != null) {
				AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
					smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
					return null;
				}, getAccessControlContext());
			}
			else {
				smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
			}
		}
	}
}

3、小结

  • 对于被修饰为lazy-initbeanSpring 容器初始化阶段不会进行 init 并且依赖注入,当第一次进行getBean时候才进行初始化并依赖注入。
  • 对于非懒加载的beangetBean的时候会从缓存里头获取,因为容器初始化阶段 Bean 已经初始化完成并缓存了起来。

七、Spring IoC 循环依赖问题

1、什么是循环依赖

循环依赖其实就是循环引用,也就是两个或者两个以上的 Bean 互相持有对方,最终形成闭环。比如A 依赖于B,B依赖于C,C又依赖于A。

注意,这里不是函数的循环调用,是对象的相互依赖关系。循环调用其实就是一个死循环,除非有终结 条件。

Spring中循环依赖场景有:

  • 构造器的循环依赖(构造器注入)
  • Field 属性的循环依赖(set注入)

其中,构造器的循环依赖问题无法解决,只能拋出 BeanCurrentlyInCreationException 异常,在解决 属性循环依赖时,spring采用的是提前暴露对象的方法。

2、循环依赖处理机制

  • 单例 bean 构造器参数循环依赖(无法解决)
  • prototype 原型 bean循环依赖(无法解决) 对于原型bean的初始化过程中不论是通过构造器参数循环依赖还是通过setXxx方法产生循环依 赖,Spring都 会直接报错处理。 AbstractBeanFactory.doGetBean()方法:
代码语言:javascript
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if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
  throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
代码语言:javascript
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protected boolean isPrototypeCurrentlyInCreation(String beanName) { 
	Object curVal = this.prototypesCurrentlyInCreation.get(); 
	return (curVal != null && 
		(curVal.equals(beanName) || (curVal instanceof Set && ((Set<?>) curVal).contains(beanName))));
}

在获取bean之前如果这个原型bean正在被创建则直接抛出异常。原型bean在创建之前会进行标记 这个beanName正在被创建,等创建结束之后会删除标记。

代码语言:javascript
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try {
	//创建原型bean之前添加标记 beforePrototypeCreation(beanName);
	//创建原型bean
	prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
} finally {
	//创建原型bean之后删除标记
    afterPrototypeCreation(beanName);
}

总结:Spring 不支持原型 bean 的循环依赖。

  • 单例bean通过setXxx或者@Autowired进行循环依赖Spring 的循环依赖的理论依据基于 Java 的引用传递,当获得对象的引用时,对象的属性是可以延 后设置的,但是构造器必须是在获取引用之前。
  • Spring通过setXxx或者@Autowired方法解决循环依赖其实是通过提前暴露一个ObjectFactory对象来完成的,简单来说ClassA在调用构造器完成对象初始化之后,在调用ClassAsetClassB方法 之前就把ClassA实例化的对象通过ObjectFactory提前暴露到Spring容器中。
  • Spring容器初始化ClassA通过构造器初始化对象后提前暴露到Spring容器。
代码语言:javascript
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boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
        isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName + "' to allow for resolving potential circular references");
	}
	//将初始化后的对象提前已ObjectFactory对象注入到容器中 
	addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
		@Override
		public Object getObject() throws BeansException {
		    return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
		} 
	});
}

3、循环依赖整体流程

  • ClassA调用setClassB方法,Spring首先尝试从容器中获取ClassB,此时ClassB不存在Spring 容器中。
  • Spring容器初始化ClassB,同时也会将ClassB提前暴露到Spring容器中。
  • ClassB调用setClassA方法,Spring从容器中获取ClassA ,因为第一步中已经提前暴露了。 ClassA,因此可以获取到ClassA实例。 ClassA通过spring容器获取到ClassB,完成了对象初始化操作。
  • 这样ClassAClassB都完成了对象初始化操作,解决了循环依赖问题。

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原始发表:2024-11-10,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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