spring-IOC容器源碼分析（一）bean初始化流程

在傳統的開發步驟中，若是一個類依賴於另外一個類的實例才能完成任務的話，都須要開發者手動new一個實例。以後手動設置到任務類中。但spring的出現，爲咱們提供了一種稱爲「依賴注入」（Dependency Inject）的機制。bean的實例化在spring container內部完成，開發者只須要從xml或java code來配置bean達到定製實例化bean。並且，可讓咱們經過註解的方式，爲咱們自動注入須要的依賴。
這樣，開發者只須要遵循面向接口來開發應用，把實例化具體類和注入依賴的步驟抽離出業務代碼，達到解耦的要求。若是哪天須要使用其餘的接口實現依賴，只須要將新的實現配置進spring container。其餘業務代碼無需更改。這篇文章將圍繞着spring是如何實現bean的實例化、如何實現依賴注入來展開，剖析其內部運行機制

測試用例

// 定義一個簡單的bean
public class Car {
    public String color;
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}

// 定義一個配置類，向Spring bean container註冊bean
@Configuration
public class Config {
    @Bean
    public Car car() {
        Car car = new Car();
        car.setColor("red");
        return car;
    }
}

// 編寫一個測試類來初始化spring bean container，再從其中獲取咱們在Config類中定義的bean的實例
public class ContextTest {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);
        Car car = context.getBean(Car.class);
        System.out.println(car.getColor());
    }
}
複製代碼

運行這個用例，spring bean container將在其內部對咱們注入的bean進行實例化、初始化兩個步驟。因爲這裏沒有定義bean的做用域，所以咱們註冊的這個bean（即Car）將以單例的形式存在於container中。每一次調用context.getBean(Car.class)返回的都是同一個Car的實例。

源碼分析

說明：如下的流程分析，只圍繞spring容器實例化singleton bean（即單例）的主流程進行

主流程

對於spring這樣一個比較複雜的框架，其中包含了各類繁雜的業務邏輯。若是一開始就直接深究到每個細節，咱們沒法對spring container有一個比較全局的觀感，所以在這裏先把整個主流程畫出來，創建一個全局的藍圖。

解析註冊BeanDefinition

註冊和解析BeanDefinition，發生在AnnotationConfigApplicationContext#register流程中，其方法內部使用了AnnotatedBeanDefinitionReader#register來實現BeanDefinition的解析和註冊；並且在實例化AnnotatedBeanDefinitionReader後，當即向container註冊了多個BeanPostProcessor的BeanDefinition（應用於bean的實例化過程）

準備BeanFactory

在AnnotationConfigApplicationContext內部，組合了DefaultListableBeanFactory。在prepareBeanFactory(beanFactory)方法的調用過程當中，向beanfactory注入了環境變量、環境屬性等。並且注入了多個BeanPostProcessor。

調用BeanFactoryPostProcessor

到了這一步，此時的container已經註冊了一系列的BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor和應用層相關的bean的BeanDefinition（如當前測試用例的Car）。因爲此時全部的bean（包括BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor已經應用層的bean）都是以BeanDefinition存在於container中，並未實例化。這就提供了一個機會，添加特定的BeanFactoryPostProcessor，讓spring在實例化bean以前，能夠定製修改BeanDefinition中的一些數據（如經常使用的PropertyPlaceholderConfigurer,從外部properties文件讀取配置，定義bean的屬性）;
默認狀況下，只調用了ConfigurationClassPostProcessor，做用：

1. 解析配置類，將其定義的bean注入到beanfactory
2. 利用ConfigurationClassEnhancer加強了配置類的功能
3. 註冊BeanPostProcessor：ImportAwareBeanPostProcessor

註冊BeanPostProcessor

繼續上一步流程，處理完BeanDefinition以後，對前面流程中註冊到beanfactory中的BeanPostProcessor進行實例化，並添加到beanfactory中的BeanPostProcessor處理隊列中。通過這一步以後，beanfactory中的BeanPostProcessor隊列存在如下BeanPostProcessor：

1. ApplicationContextAwareProcessor
2. ConfigurationClassPostProcessor$ImportAwareBeanPostProcessor
3. PostProcessorRegistrationDelegate$BeanPostProcessorChecker
4. CommonAnnotationBeanPostProcessor
5. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
6. RequiredAnnotationBeanPostProcessor
7. ApplicationListenerDetector

真正實例化和初始化bean的流程

這個步驟是經過調用DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons()方法完成的。實現了預加載全部已註冊的bean，這也是ApplicationContext與BeanFactory實現類的區別，在BeanFactory實現類中，只有對一個bean調用getBean(beanname)方法以後纔會進行bean的加載。而ApplicationContext則是直接觸發其內部的BeanFactory加載全部定義好的bean。
在加載bean的過程當中，涉及到三個步驟：

1. 實例化
2. 填充屬性
3. 初始化

實例化並初始化bean流程

主流程

實例化

經過調用AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance來實例化bean（在這以前，spring提供了一個機會能夠經過BeanPostProcessor來建立bean，而不是常規的bean實例化，跟AOP相關）。
實例化後，調用了MergedBeanDefinitionPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition,涉及到的實現類有：

1. CommonAnnotationBeanPostProcessor，解析類準備@Resource注入須要的InjectionMetadata
2. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，解析類準備@Autowired注入須要的InjectionMetadata
3. RequiredAnnotationBeanPostProcessor，空實現
4. ApplicationListenerDetector，標記了該bean是否爲單例

填充bean屬性

實例化bean以後，就須要爲bean填充bean的屬性值了。這一步主要是經過調用：InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation： 能夠直接對bean填充屬性，以後直接返回。忽略後續的全部填充行爲。默認沒有進行這一步流程，而是不作任何處理，進入下一個流程

1. ImportAwareBeanPostProcessor
2. CommonAnnotationBeanPostProcessor
3. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
4. RequiredAnnotationBeanPostProcessor InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessPropertyValues： 各類自動注入的解析，如@Resource、@Autowired等
5. ImportAwareBeanPostProcessor
6. CommonAnnotationBeanPostProcessor
7. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
8. RequiredAnnotationBeanPostProcessor 最後經過applyPropertyValues()進行bean的賦值

初始化

進行到這一步時，bean已經從BeanDefinition實例化爲了bean的實例，而且填充了屬性。是時候進行一下從外部而來的初始化邏輯了（非BeanDefinition相關的）。主要是:

1. Aware接口的注入
2. BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization處理
3. InitializingBean#afterPropertiesSet實現類的初始化方法
4. BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization處理
5. 註冊DisposableBean#destroy，在關閉容器時銷燬bean的回調操做

總結

以上咱們梳理了spring container加載bean的主體流程，spring爲咱們提供了幾大擴展點：

1. BeanFactoryPostProcessor
2. BeanPostProcessor
3. Aware接口實現
4. InitializingBean#afterPropertiesSet
5. DisposableBean#destroy 爲咱們提供了改造bean的契機，方便在實際開發過程當中定製化bean的加載。常見的有：
6. PropertyPlaceholderConfigurer做爲BeanFactoryPostProcessor的間接實現類，在bean的加載過程當中，讀取外部properties文件，對已註冊的BeanDefinition進行修改，達到了從外部文件配置bean的目的；
7. 在數據庫鏈接池的bean定義上，咱們都會用@PreDestroy指定一個銷燬的回調來釋放數據庫鏈接資源