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社区首页 >专栏 >Java外功核心(7)——深入源码,拆解Spring Bean作用域、生命周期与自动装配

Java外功核心(7)——深入源码,拆解Spring Bean作用域、生命周期与自动装配

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用户11873138
发布2026-01-13 21:44:27
发布2026-01-13 21:44:27
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SpringBoot版本:3.5.8

1.Bean的作用域

Spring Bean的作用域定义了Bean的作用范围,即Bean在哪些上下文中可用

代码语言:javascript
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/**
 * 实体类
 */
public class Dog {
}
/**
 * 配置类
 */
@Configuration
public class DogConfig {
    //单例
    @Bean
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON)
    public Dog singleDog(){
        return new Dog();
    }
    //原型
    @Bean
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
    public Dog prototypeDog(){
        return new Dog();
    }
    //请求
    @Bean
    @RequestScope
    public Dog requestDog(){
        return new Dog();
    }
    //会话
    @Bean
    @SessionScope
    public Dog sessionDog(){
        return new Dog();
    }
    //应用
    @Bean
    @ApplicationScope
    public Dog applicationDog(){
        return new Dog();
    }
}
/**
 * 启动类
 */
@SpringBootApplication
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}
/**
 * 视图层
 */
@RequestMapping("/test")
@RestController
public class TestController {
    private final Dog single;
    private final Dog prototype;
    private final Dog request;
    private final Dog session;
    private final Dog application;
    private final ApplicationContext context;

    public TestController(@Qualifier("singleDog") Dog single, @Qualifier("prototypeDog") Dog prototype,
                          @Qualifier("requestDog") Dog request, @Qualifier("sessionDog") Dog session,
                          @Qualifier("applicationDog") Dog application, ApplicationContext context) {
        this.single = single;
        this.prototype = prototype;
        this.request = request;
        this.session = session;
        this.application = application;
        this.context = context;
    }

    @RequestMapping("/single")
    public String single(){
        Dog singleDog = (Dog)context.getBean("singleDog");
        return "dog: " + this.single.toString() + "<br>" + "contextDog: " + singleDog;
    }

    @RequestMapping("/prototype")
    public String prototype(){
        Dog prototypeDog = (Dog)context.getBean("prototypeDog");
        return "dog: " + this.prototype.toString() + "<br>" + "contextDog: " + prototypeDog;
    }

    @RequestMapping("/request")
    public String request(){
        Dog requestDog = (Dog)context.getBean("requestDog");
        return "dog: " + this.request.toString() + "<br>" + "contextDog: " + requestDog;
    }

    @RequestMapping("/session")
    public String session(){
        Dog sessionDog = (Dog)context.getBean("sessionDog");
        return "dog: " + this.session.toString() + "<br>" + "contextDog: " + sessionDog;
    }

    @RequestMapping("/application")
    public String application(){
        Dog applicationDog = (Dog)context.getBean("applicationDog");
        return "dog: " + this.application.toString() + "<br>" + "contextDog: " + applicationDog;
    }
}
  • Singleton(单例):默认作用域,每个Spring容器中仅存在一个Bean实例
在这里插入图片描述
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  • Prototype(原型):每次请求Bean时都会创建一个新的实例
在这里插入图片描述
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  • 直接通过context.getBean()获取会触发新实例创建
  • 当使用@Autowired@Resource注入prototype作用域的Bean时:注入操作仅在初始化阶段(Spring容器创建和配置Bean的过程)执行一次,后续通过字段引用访问的是最初注入的实例,不会因后续请求自动重新注入新实例
  • Request(请求):每个HTTP请求创建一个新的Bean实例,仅在Web应用中有效
在这里插入图片描述
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  • 1.代理注入:当使用@Autowired注入Request作用域的Bean时,Spring实际上注入的是一个代理对象而非真实实例。代理对象在应用启动时就被注入到依赖它的单例Bean中,但真实实例的创建被延迟到HTTP请求发生时
  • 2.方法调用:注入的代理对象内部持有对当前HTTP请求上下文的引用。当调用代理对象的方法时,代理会从当前请求的上下文中查找或创建新的真实实例
  • 3.实例操作:虽然依赖注入发生在容器初始化阶段,但通过代理模式将实例的获取延迟到实际方法调用时,这种延迟查找机制确保每个请求线程都能获得独立的实例
  • Session(会话):每个用户会话创建一个Bean实例,仅在Web应用中有效
在这里插入图片描述
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  • Application(应用):整个Web应用共享一个Bean实例
在这里插入图片描述
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2. Bean的生命周期

生命周期指的是一个对象从创建到销毁的整个生命过程。Bean的生命周期分为以下5个部分:

  • 实例化:容器通过反射调用Bean的构造器创建对象实例
  • 属性赋值:容器注入依赖的属性值(例如@Autowired)
  • 初始化:
    • 通知方法调用:通过特定接口(如Spring的BeanNameAware)注入框架相关依赖或上下文信息
    • 前置处理:进行准备工作,例如参数校验、资源加载或权限检查。确保主逻辑具备执行条件,避免运行时错误
    • 初始化回调:在对象初始化阶段触发的自定义逻辑(如实现InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法)。用于完成属性设置后的额外初始化操作
    • 后置处理:在流程结束后执行清理或结果处理(如AOP中的@After通知)
  • 使用Bean:Bean进入就绪状态,可被应用程序调用
  • 销毁Bean:容器关闭时触发销毁

2.1 示例

代码语言:javascript
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/**
 * 实体类
 */
public class Cat {
}
/**
 * 配置类
 */
@Configuration
public class CatConfig {
    @Bean
    public Cat cat(){
        return new Cat();
    }
}
/**
 * 实现类
 */
@Component
@Slf4j
public class BeanLifeComponent implements BeanNameAware, BeanPostProcessor, InitializingBean {
    private Cat cat;
    //1.实例化:执行构造方法
    public BeanLifeComponent() {
        log.info("1.实例化:执行构造方法");

    }
    //2.属性赋值:执行setter方法
    @Autowired
    public void setCat(Cat cat) {
        log.info("2.属性赋值:执行setter方法");
        this.cat = cat;
    }
    //3.1 通知方法调用
    @Override
    public void setBeanName(String name) {
        log.info("3.1 通知方法调用,bean name is {}", name);
    }
    //3.2 前置处理
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("3.3 前置处理,bean:{},beanName:{}", bean, beanName);
        return BeanPostProcessor.super.postProcessBeforeInitialization(bean, beanName);
    }
    //3.3初始化回调
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        log.info("3.2初始化回调");
    }
    //3.4后置处理
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("3.4后置处理,bean:{},beanName:{}", bean, beanName);
        return BeanPostProcessor.super.postProcessAfterInitialization(bean, beanName);
    }
    //4.使用Bean
    public void use(){
        log.info("4.使用Bean");
    }
    //5.销毁Bean
    @PreDestroy
    public void preDestroy(){
        log.info("5.销毁Bean");
    }
}
/**
 * 测试类
 */
@SpringBootTest
class SpringPrincipleApplicationTests {

    private final ApplicationContext context;

    @Autowired
    public SpringPrincipleApplicationTests(ApplicationContext context) {
        this.context = context;
    }

    @Test
    public void test(){
        BeanLifeComponent beanLifeComponent = context.getBean(BeanLifeComponent.class);
        beanLifeComponent.use();
    }
}
在这里插入图片描述
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日志显示的顺序是:

  • invokeInitMethods(初始化回调)
  • applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(前置处理)
  • applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(后置处理)

这看起来与我上述介绍的生命周期流程相矛盾,具体解释放在源码解析后

2.2 源码解析

AbstractAutowireCapableBeanFactory 类的作用:主要负责Bean的创建、依赖注入以及初始化等生命周期管理 (该思维导图中的图片看不清楚,原图放在下述流程中)

在这里插入图片描述
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  • 1.搜索AbstractAutowireCapableBeanFactory 类,并找到它的createBean方法
  • 2.createBean方法中调用了doCreateBean方法
在这里插入图片描述
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  • 3.doCreateBean方法中依次调用了createBeanInstancepopulateBeaninitializeBean方法
    • 3.1
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    • 3.2
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    • 3.3 初始化:initializeBean方法中依次调用了invokeAwareMethodsapplyBeanPostProcessorsBeforeInitializationinvokeInitMethodsapplyBeanPostProcessorsAfterInitialization方法
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    • 3.3.1
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    • 3.3.2
    在这里插入图片描述
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    • 3.3.3
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    • 3.3.4
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

2.3 日志与源码“冲突”的原因分析

根据源码来看,正确的生命周期流程是:前置处理 → 初始化回调 → 后置处理。与上述我运行输出的日志相矛盾

在这里插入图片描述
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关键点:BeanPostProcessor本身也是Bean,当Spring初始化一个BeanPostProcessor实现类(BeanLifeComponent类)时,这个过程是递归的

执行流程分析:

  • 1.创建非BeanPostProcessor Bean(BeanLifeComponent类):
    • 按照源码顺序正常执行:BeforeInitialization → InitMethods → AfterInitialization
  • 2.创建BeanPostProcessor Bean时:
    • Spring需要先让这个BeanPostProcessor对象本身完成初始化(调用invokeInitMethods)
    • 然后才能将它加入到BeanPostProcessor列表中,供后续其他Bean(BeanLifeComponent类)使用
    • 但对于这个BeanPostProcessor Bean自己来说:
      • 它自己的afterPropertiesSet方法会在invokeInitMethods中执行(初始化回调阶段)
      • 但它自己的postProcessBeforeInitialization(前置处理)/postProcessAfterInitialization(后置)方法不会在它自己的创建过程中被调用!

上述日志中的情况解释:日志显示的是 一个BeanPostProcessor实现类(BeanLifeComponent类)的初始化过程:

  • 3.2 初始化回调 - 这个BeanPostProcessor Bean自己的afterPropertiesSet()
  • 3.3 前置处理 - BeanLifeComponent类对这个BeanPostProcessor Bean的处理
  • 3.4 后置处理 - BeanLifeComponent类对这个BeanPostProcessor Bean的处理

3.SpringBoot自动装配

作用:自动注册Bean到Spring容器,不需要手动配置,通过约定大于配置的方式减少手动配置的复杂性。换言之,SpringBoo的自动配置就是将依赖Jar包中的配置类以及Bean加载到Ioc容器的过程

3.1 SpringBoot加载Bean

在pom.xml文件中引入第三方依赖,实际上就是将第三方代码引入到SpringBoot项目中。SpringBoot项目在启动时能识别这些依赖并自动将它们的配置类以及Bean加载到Ioc容器的过程。下面,我将编写代码作为第三方依赖,深入解析SpringBoot加载Bean的原理

创建目录

在这里插入图片描述
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编写代码

代码语言:javascript
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/**
 * 配置类
 */
@Slf4j
@Component
public class TestConfig {
    public void demo(){
        log.info("demo");
    }
}
/**
 * 测试类
 */
@SpringBootTest
public class SpringPrincipleApplicationTests {

    private final ApplicationContext context;

    @Autowired
    public SpringPrincipleApplicationTests(ApplicationContext context) {
        this.context = context;
    }

    @Test
    public void demo(){
        TestConfig testConfig = context.getBean(TestConfig.class);
        testConfig.demo();
    }
}

运行项目

在这里插入图片描述
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错误日志解析:在Java外功精要(2)——Spring IoC&DI一文中有详细介绍。Spring通过五大注解 + @Bean可以将Bean加载到Ioc容器中,前提是这些注解类需要保证和SpringBoot启动类(@SpringBootApplication)在同一目录或者其子目录下

下面介绍几种解决方法

3.1.1 @ComponentScan

作用:告诉Spring容器去哪里扫描那些被@Component、@Service、@Repository、@Controller等注解标记的类,并将它们自动注册为Bean

代码语言:javascript
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@SpringBootApplication
@ComponentScan("com.example.springprincicle.component")
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}
在这里插入图片描述
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3.1.2 @Import

作用:用于将一个或多个配置类、组件类或其他类导入到当前的Spring应用上下文中

用法一:导入单个类

代码语言:javascript
复制
@SpringBootApplication
@Import(TestConfig.class)
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}
在这里插入图片描述
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用法二:ImportSelector接口实现类

代码语言:javascript
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@Slf4j
@Component
public class DemoConfig {
    public void demo(){
        log.info("demo");
    }
}

public class MyImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[]{"com.example.springprincicle.component.TestConfig",
                "com.example.springprincicle.component.DemoConfig"};
    }
}

@SpringBootTest
public class SpringPrincipleApplicationTests {

    private final ApplicationContext context;

    @Autowired
    public SpringPrincipleApplicationTests(ApplicationContext context) {
        this.context = context;
    }

    @Test
    public void demo(){
        TestConfig testConfig = context.getBean(TestConfig.class);
        testConfig.demo();
        DemoConfig demoConfig = context.getBean(DemoConfig.class);
        demoConfig.demo();
    }
}
在这里插入图片描述
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3.1.3 自定义注解

在使用@Import注解导入Bean时,需要程序员熟悉第三方依赖的所有配置类、组件类或其他类,这对于程序员开发程序十分不友好。所以,应该由依赖的开发者来做这件事

比较常见的方案就是第三方依赖给我们提供一个注解,该注解内部封装@Import注解

代码语言:javascript
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@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Import(MyImportSelector.class)
public @interface EnableTestConfig {
}

@SpringBootApplication
@EnableTestConfig
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}

3.2 @SpringBootApplication源码解析

@SpringBootApplication是一个组合注解,包含以下三个核心注解的功能

在这里插入图片描述
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3.2.1 @ComponentScan
在这里插入图片描述
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  • 排除不需要扫描的配置类,防止自动配置类被重复扫描或注册
  • @SpringBootApplication注解中,@ComponentScan注解没有指定扫描路径,那么默认扫描路径为 @SpringBootApplication标注的类的类路径
3.2.2 @SpringBootConfiguration
在这里插入图片描述
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  • 标记该类为Spring的配置类
  • @Indexed:为Spring的组件扫描提供索引支持,加速应用启动时的类加载过程
3.2.3 @EnableAutoConfiguration

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

AutoConfigurationImportSelector类:它实现了 DeferredImportSelector 接口,负责在Spring 应用启动时动态加载自动配置类

代码语言:javascript
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    //JDK源码,AutoConfigurationImportSelector类
    @Override
	public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
		if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
			return NO_IMPORTS;
		}
		AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
		return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
	}
	protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
		if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
			return EMPTY_ENTRY;
		}
		AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
		List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
		configurations = removeDuplicates(configurations);
		Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
		checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
		configurations.removeAll(exclusions);
		configurations = getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
		fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
		return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
	}

getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes):在Spring Boot 3.5.8(本文所用的版本)中,该方法不仅加载 Spring Boot 默认的自动配置类,还会加载所有第三方库提供的自动配置类

代码语言:javascript
复制
	//JDK源码,AutoConfigurationImportSelector类
    protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
		ImportCandidates importCandidates = ImportCandidates.load(this.autoConfigurationAnnotation,
				getBeanClassLoader());//扫描类路径下的 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports文件
		List<String> configurations = importCandidates.getCandidates();//从 ImportCandidates 对象中获取所有找到的自动配置类名,这些类名是从 .imports 文件中读取的
		Assert.state(!CollectionUtils.isEmpty(configurations),
				"No auto configuration classes found in " + "META-INF/spring/"
						+ this.autoConfigurationAnnotation.getName() + ".imports. If you "
						+ "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
		return configurations;
	}
  • 遵循 Spring Boot 的"约定优于配置"理念,第三方依赖库需要将其自动配置类定义在 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中,这样 Spring Boot 启动时就能自动发现并加载这些配置
在这里插入图片描述
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fireAutoConfigurationImportEvents(List<String> configurations, Set<String> exclusions):体现了Spring Framework/Spring Boot的向后兼容性设计。即使在 Spring Boot 3.x 中引入了新的 .imports 机制,Spring Framework 仍然保留了 spring.factories 的支持

代码语言:javascript
复制
    //JDK源码,AutoConfigurationImportSelector类
    private void fireAutoConfigurationImportEvents(List<String> configurations, Set<String> exclusions) {
		List<AutoConfigurationImportListener> listeners = getAutoConfigurationImportListeners();
		if (!listeners.isEmpty()) {
			AutoConfigurationImportEvent event = new AutoConfigurationImportEvent(this, configurations, exclusions);
			for (AutoConfigurationImportListener listener : listeners) {
				invokeAwareMethods(listener);
				listener.onAutoConfigurationImportEvent(event);
			}
		}
	}
	protected List<AutoConfigurationImportListener> getAutoConfigurationImportListeners() {
		return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportListener.class, this.beanClassLoader);
	}
	public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		return forDefaultResourceLocation(classLoader).load(factoryType);
	}
	public static SpringFactoriesLoader forDefaultResourceLocation(@Nullable ClassLoader classLoader) {
		return forResourceLocation(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION, classLoader);
	}
	public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

4.Gitee

Gitee地址:九转苍翎 本文源码:spring-principle

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目录
  • 1.Bean的作用域
  • 2. Bean的生命周期
    • 2.1 示例
    • 2.2 源码解析
    • 2.3 日志与源码“冲突”的原因分析
  • 3.SpringBoot自动装配
    • 3.1 SpringBoot加载Bean
      • 3.1.1 @ComponentScan
      • 3.1.2 @Import
      • 3.1.3 自定义注解
    • 3.2 @SpringBootApplication源码解析
      • 3.2.1 @ComponentScan
      • 3.2.2 @SpringBootConfiguration
      • 3.2.3 @EnableAutoConfiguration
  • 4.Gitee
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