Spring Ioc 之 Bean的加載（三）：各個 scope 的 Bean 建立

在Spring中Bean有許多不一樣的做用域，例如：singleton、prototype、request等等，本篇文章就來分析一下各個scope的Bean是怎麼建立的

1、singleton

代碼：

// Create bean instance.
	//建立單例Bean
	if (mbd.isSingleton()) {
	//這裏使用了一個匿名內部類，建立Bean實例對象，而且註冊給所依賴的對象
	sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
		try {
			//建立一個指定Bean實例對象，若是有父級繼承，則合併子類和父類的定義
			return createBean(beanName, mbd, args);
		}
		catch (BeansException ex) {
			// Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
			// eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
			// Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
			//顯式地從容器單例模式Bean緩存中清除實例對象
			destroySingleton(beanName);
			throw ex;
		}
	});
	//獲取給定Bean的實例對象
	bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
	}

• 這裏使用了匿名內部類，先經過createBean(beanName, mbd, args)方法獲取一個 ObjectFactory

• 把 ObjectFactory 做爲參數傳入 getSingleton(beanName,objectFactory)方法

• 使用 getSingleton(beanName,objectFactory) 方法返回的 sharedInstance 做爲參數傳入 getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd)來回去最終的Bean實例（詳情見Spring Ioc 之 Bean的加載（一））

createBean(beanName, mbd, args)方法比較複雜，在以後的文章中會詳細分析，這裏就先略過，直接看 getSingleton(beanName,objectFactory)方法。

// DefaultSingletonBeanRegistry.java

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
	Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
//全局加鎖
synchronized (this.singletonObjects) {
	// 從緩存中獲取單例bean
	// 由於 singleton 模式其實就是複用已經建立的 bean 因此這步驟必須檢查
	Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
	if (singletonObject == null) {
		//是否正在銷燬該bean
		if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) {
			throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName,
					"Singleton bean creation not allowed while singletons of this factory are in destruction " +
					"(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)");
		}
		if (logger.isDebugEnabled()) {
			logger.debug("Creating shared instance of singleton bean '" + beanName + "'");
		}
		// 加載前置處理
		beforeSingletonCreation(beanName);
		boolean newSingleton = false;
		boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
		if (recordSuppressedExceptions) {
			this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();
		}
		try {
			// 初始化 bean
			// 這個過程實際上是調用 createBean() 方法
			singletonObject = singletonFactory.getObject();
			newSingleton = true;
		}
		catch (IllegalStateException ex) {
			// Has the singleton object implicitly appeared in the meantime ->
			// if yes, proceed with it since the exception indicates that state.
			singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
			if (singletonObject == null) {
				throw ex;
			}
		}
		catch (BeanCreationException ex) {
			if (recordSuppressedExceptions) {
				for (Exception suppressedException : this.suppressedExceptions) {
					ex.addRelatedCause(suppressedException);
				}
			}
			throw ex;
		}
		finally {
			if (recordSuppressedExceptions) {
				this.suppressedExceptions = null;
			}
			//後置處理
			afterSingletonCreation(beanName);
		}
		if (newSingleton) {
			//加入緩存中
			addSingleton(beanName, singletonObject);
		}
	}
	return singletonObject;
	}
	}

在這段代碼中，其實主要是作了一些準備和預處理步驟，真正建立Bean是在singletonFactory.getObject()方法實現的，而 singletonFactory 是由createBean()方法建立後回調的參數。
那麼這段代碼主要作的事情是什麼呢？

• 嘗試從緩存中獲取單例Bean
  若是已經加載了則直接返回，不然開始加載過程

• 加載前置處理

• 獲取Bean實例

• 後置處理

• 加入緩存

1.一、加載前置處理

beforeSingletonCreation(beanName)是個標記方法，咱們來看代碼：

// 用於添加標誌，當前 bean 正處於建立中
	protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {
		if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {
			//添加失敗，拋出異常
			throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
		}
	}

把 beanName 添加到 singletonsCurrentlyInCreationmap中，用來表示該單例bean正在建立，若是添加失敗，拋出異常。

1.二、獲取Bean實例

經過createBean(beanName)方法返回的 singletonFactory 獲取Bean。

1.三、後置處理

afterSingletonCreation(beanName)一樣是個表示方法：

// 用於移除標記，當前 Bean 不處於建立中
	protected void afterSingletonCreation(String beanName) {
		if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName)) {
			//移除失敗，拋出異常
			throw new IllegalStateException("Singleton '" + beanName + "' isn't currently in creation");
		}
	}

建立Bean以後移除建立標示。
前置處理和後置處理的這個建立標示，會在調用isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName)時用到，該方法用來判斷當前bean是否已經在建立中。

1.四、加入緩存

直接看代碼：

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
	synchronized (this.singletonObjects) {
		this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
		this.singletonFactories.remove(beanName);
		this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
		this.registeredSingletons.add(beanName);
	    }
	}

一個 put、一個 add、兩個 remove 操做。

• 【put】singletonObjects 屬性，單例 bean 的緩存。

• 【remove】singletonFactories 屬性，單例 bean Factory 的緩存。

• 【remove】earlySingletonObjects 屬性，「早期」建立的單例 bean 的緩存。

• 【add】registeredSingletons 屬性，已經註冊的單例緩存。

2、Prototype

代碼：

//建立多例Bean
	else if (mbd.isPrototype()) {
		// It's a prototype -> create a new instance.
		//原型模式(Prototype)是每次都會建立一個新的對象
		Object prototypeInstance = null;
		try {
			//加載前置處理，默認的功能是註冊當前建立的原型對象
			beforePrototypeCreation(beanName);
			//建立指定Bean對象實例
			prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
		}
		finally {
			//加載後置處理，默認的功能告訴IOC容器指定Bean的原型對象再也不建立
			afterPrototypeCreation(beanName);
		}
		//獲取給定Bean的實例對象
		bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
	}

原型模式很簡單，直接建立一個新的實例就行了，再也不從緩存中去獲取。
beforePrototypeCreation(beanName)前置處理，將當前bean標記爲正在建立的原型。
afterPrototypeCreation(beanName)後置處理，取消當前bean的正在建立標示。
調用getObjectFrBeanInstance()方法獲取最終bean。（詳情見Spring Ioc 之 Bean的加載（一））

3、其餘做用域

//要建立的Bean既不是Singleton也不是Prototype
	//如：request、session、application等生命週期
	else {
		String scopeName = mbd.getScope();
		final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
		//Bean定義資源中沒有配置生命週期範圍，則Bean定義不合法
		if (scope == null) {
			throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
		}
		try {
			//這裏又使用了一個匿名內部類，獲取一個指定生命週期範圍的實例
			Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
				//前置處理
				beforePrototypeCreation(beanName);
				try {
					return createBean(beanName, mbd, args);
				}
				finally {
					//後置處理
					afterPrototypeCreation(beanName);
				}
			});
			//獲取給定Bean的實例對象
			bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
		}
		catch (IllegalStateException ex) {
			throw new BeanCreationException(beanName,
					"Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " +
					"defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
					ex);
		}
	}

分爲如下幾個步驟：

• 從Scope註解中獲取scope名稱

• 前置處理

• createBean()

• 後置處理

• scope.get()獲取bean

• getObjectForBeanInstance()方法獲取Bean

核心流程與原型模式同樣，只不過這裏調用了scope.get()來獲取bean。

Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory);

scope.get()是一個接口，它有多種實現類：

咱們看一下spring自帶的一個實現 SimpleThreadScope：

//SimpleThreadScope.java

private final ThreadLocal<Map<String, Object>> threadScope =
			new NamedThreadLocal<Map<String, Object>>("SimpleThreadScope") {
				@Override
				protected Map<String, Object> initialValue() {
					return new HashMap<>();
				}
			};


	//獲取bean的實例
	@Override
	public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
		// 獲取 scope 緩存
		Map<String, Object> scope = this.threadScope.get();
		Object scopedObject = scope.get(name);
		if (scopedObject == null) {
			scopedObject = objectFactory.getObject();
			// 加入緩存
			scope.put(name, scopedObject);
		}
		return scopedObject;
	}

其餘scope的實現就不一一去看了，感興趣的朋友能夠本身看一下。

總結

上面的代碼中有2個重要方法：

• createBean(beanName, mbd, args)

• getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd)

這2個方法在3個代碼分支中都用到了，createBean下篇文章會詳細分析，getObjectForBeanInstance方法在Spring Ioc 之 Bean的加載（一）中已經分析過了。
這裏再引用下《Spring 源碼深度解析》對該方法的分析：

這個方法主要是驗證如下咱們獲得的 bean 的正確性，其實就是檢測當前 bean 是不是 FactoryBean 類型的 bean 。
若是是，那麼須要調用該 bean 對應的 FactoryBean 實例的 getObject() 方法，做爲返回值。
不管是從緩存中得到到的 bean 仍是經過不一樣的 scope 策略加載的 bean 都只是最原始的 bean 狀態，並不必定就是咱們最終想要的 bean。
舉個例子，假如咱們須要對工廠 bean 進行處理，那麼這裏獲得的實際上是工廠 bean 的初始狀態，可是咱們真正須要的是工廠 bean 中定義 factory-method 方法中返回的 bean，而 getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd) 方法，就是完成這個工做的。

參考： 《Spring 源碼深度解析》- 郝佳 芋道源碼