首页 Spring Bean 的生命周期
文章
取消

Spring Bean 的生命周期

作者 Optimus-Xs
发表于 2022-01-03 22 分钟阅读

生命周期的概要流程

Spring Bean 的整个生命周期

Google Spring Bean 的生命周期，大多以下图给出的流程作为答案

但是当我第一次看到这个图时，人麻了，“Aware，BeanPostProcessor……这些都是什么啊？而且这么多步骤，太多了，该怎么记啊？”。

其实要记忆该过程，还是需要我们先去理解，本文将从以下两方面去帮助理解 Bean 的生命周期

  • 生命周期的概要流程：对 Bean 的生命周期进行概括，并且结合代码来理解；
  • 扩展点的作用：详细介绍 Bean 生命周期中所涉及到的扩展点的作用。

只有四个！

是的，Spring Bean的生命周期只有这四个阶段。把这四个阶段和每个阶段对应的扩展点糅合在一起虽然没有问题，但是这样非常凌乱，难以记忆。要彻底搞清楚Spring的生命周期，首先要把这四个阶段牢牢记住。实例化和属性赋值对应构造方法和setter方法的注入，初始化和销毁是用户能自定义扩展的两个阶段

  • 实例化 Instantiation
  • 属性赋值 Populate
  • 初始化 Initialization
  • 销毁 Destruction

  1. 实例化：第 1 步，实例化一个 bean 对象；
  2. 属性赋值：第 2 步，为 bean 设置相关属性和依赖；
  3. 初始化：第 3~7 步，步骤较多，其中第 5、6 步为初始化操作，第 3、4 步为在初始化前执行，第 7 步在初始化后执行，该阶段结束，才能被用户使用；
  4. 销毁：第 8~10步，第8步不是真正意义上的销毁（还没使用呢），而是先在使用前注册了销毁的相关调用接口，为了后面第9、10步真正销毁 bean 时再执行相应的方法。

实例化 -> 属性赋值 -> 初始化 -> 销毁

主要逻辑都在doCreate()方法中，逻辑很清晰，就是顺序调用以下三个方法，这三个方法与三个生命周期阶段一一对应，非常重要，在后续扩展接口分析中也会涉及。

  • createBeanInstance() -> 实例化
  • populateBean() -> 属性赋值
  • initializeBean() -> 初始化

下面我们结合代码来直观的看下，在 doCreateBean() 方法中能看到依次执行了这 4 个阶段：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {

    // 1. 实例化
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (instanceWrapper == null) {
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    
    Object exposedObject = bean;
    try {
        // 2. 属性赋值
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        // 3. 初始化
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }

    // 4. 销毁-注册回调接口
    try {
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
    }

    return exposedObject;
}

由于初始化包含了第 3~7步，较复杂，所以我们进到 initializeBean() 方法里具体看下其过程（注释的序号对应图中序号）：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    // 3. 检查 Aware 相关接口并设置相关依赖
    if (System.getSecurityManager() != null) {
        AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
        }, getAccessControlContext());
    }
    else {
        invokeAwareMethods(beanName, bean);
    }

    // 4. BeanPostProcessor 前置处理
    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }

    // 5. 若实现 InitializingBean 接口，调用 afterPropertiesSet() 方法
    // 6. 若配置自定义的 init-method方法，则执行
    try {
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(
            (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
            beanName, "Invocation of init method failed", ex);
    }
    // 7. BeanPostProceesor 后置处理
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
    }

    return wrappedBean;
}

在 invokInitMethods() 方法中会检查 InitializingBean 接口和 init-method 方法，销毁的过程也与其类似：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

// DisposableBeanAdapter.java
public void destroy() {
    // 9. 若实现 DisposableBean 接口，则执行 destory()方法
    if (this.invokeDisposableBean) {
        try {
            if (System.getSecurityManager() != null) {
                AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Object>) () -> {
                    ((DisposableBean) this.bean).destroy();
                    return null;
                }, this.acc);
            }
            else {
                ((DisposableBean) this.bean).destroy();
            }
        }
    }
    
	// 10. 若配置自定义的 detory-method 方法，则执行
    if (this.destroyMethod != null) {
        invokeCustomDestroyMethod(this.destroyMethod);
    }
    else if (this.destroyMethodName != null) {
        Method methodToInvoke = determineDestroyMethod(this.destroyMethodName);
        if (methodToInvoke != null) {
            invokeCustomDestroyMethod(ClassUtils.getInterfaceMethodIfPossible(methodToInvoke));
        }
    }
}

从 Spring 的源码我们可以直观的看到其执行过程，而我们记忆其过程便可以从这 4 个阶段出发，实例化、属性赋值、初始化、销毁。其中细节较多的便是初始化，涉及了 Aware、BeanPostProcessor、InitializingBean、init-method 的概念。这些都是 Spring 提供的扩展点，其具体作用将在下一节讲述。

常见扩展点极其作用

第一大类：影响多个Bean的接口

实现了这些接口的Bean会切入到多个Bean的生命周期中。正因为如此，这些接口的功能非常强大，Spring内部扩展也经常使用这些接口，例如自动注入以及AOP的实现都和他们有关。

  • BeanPostProcessor
  • InstantiationAwareBeanPostProcessor

这两兄弟可能是Spring扩展中最重要的两个接口！InstantiationAwareBeanPostProcessor作用于实例化阶段的前后，BeanPostProcessor作用于初始化阶段的前后。正好和第一、第三个生命周期阶段对应。通过图能更好理解：

InstantiationAwareBeanPostProcessor实际上继承了BeanPostProcessor接口，严格意义上来看他们不是两兄弟，而是两父子。但是从生命周期角度我们重点关注其特有的对实例化阶段的影响，图中省略了从BeanPostProcessor继承的方法。

1

InstantiationAwareBeanPostProcessor extends BeanPostProcessor

InstantiationAwareBeanPostProcessor分析：

postProcessBeforeInstantiation调用点，忽略无关代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

@Override
    protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
            throws BeanCreationException {

        try {
            // Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target bean instance.
            // postProcessBeforeInstantiation方法调用点，这里就不跟进了，
            // 有兴趣的同学可以自己看下，就是for循环调用所有的InstantiationAwareBeanPostProcessor
            Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
            if (bean != null) {
                return bean;
            }
        }
        
        try {   
            // 上文提到的doCreateBean方法，可以看到
            // postProcessBeforeInstantiation方法在创建Bean之前调用
            Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
            }
            return beanInstance;
        }
        
    }

可以看到，postProcessBeforeInstantiation在doCreateBean之前调用，也就是在bean实例化之前调用的，英文源码注释解释道该方法的返回值会替换原本的Bean作为代理，这也是Aop等功能实现的关键点。

postProcessAfterInstantiation调用点，忽略无关代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {

   // Give any InstantiationAwareBeanPostProcessors the opportunity to modify the
   // state of the bean before properties are set. This can be used, for example,
   // to support styles of field injection.
   boolean continueWithPropertyPopulation = true;
    // InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessAfterInstantiation()
    // 方法作为属性赋值的前置检查条件，在属性赋值之前执行，能够影响是否进行属性赋值！
   if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
               continueWithPropertyPopulation = false;
               break;
            }
         }
      }
   }
   // 忽略后续的属性赋值操作代码
}

可以看到该方法在属性赋值方法内，但是在真正执行赋值操作之前。其返回值为boolean，返回false时可以阻断属性赋值阶段（continueWithPropertyPopulation = false;）。

关于BeanPostProcessor执行阶段的源码穿插在下文Aware接口的调用时机分析中，因为部分Aware功能的就是通过他实现的!只需要先记住BeanPostProcessor在初始化前后调用就可以了。

BeanPostProcessor

BeanPostProcessor 是 Spring 为修改 bean提供的强大扩展点，其可作用于容器中所有 bean，其定义如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

public interface BeanPostProcessor {

	// 初始化前置处理
	default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

	// 初始化后置处理
	default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

}

常用场景有：

  • 对于标记接口的实现类，进行自定义处理。例如3.1节中所说的ApplicationContextAwareProcessor，为其注入相应依赖；再举个例子，自定义对实现解密接口的类，将对其属性进行解密处理；
  • 为当前对象提供代理实现。例如 Spring AOP 功能，生成对象的代理类，然后返回。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

// AbstractAutoProxyCreator.java
public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) {
    TargetSource targetSource = getCustomTargetSource(beanClass, beanName);
    if (targetSource != null) {
        if (StringUtils.hasLength(beanName)) {
            this.targetSourcedBeans.add(beanName);
        }
        Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(beanClass, beanName, targetSource);
        Object proxy = createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptors, targetSource);
        this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
        // 返回代理类
        return proxy;
    }

    return null;
}

第二大类：只调用一次的接口

这一大类接口的特点是功能丰富，常用于用户自定义扩展。 第二大类中又可以分为两类：

  • Aware类型的接口
  • 生命周期接口

无所不知的Aware

Aware类型的接口的作用就是让我们能够拿到Spring容器中的一些资源。基本都能够见名知意，Aware之前的名字就是可以拿到什么资源，例如BeanNameAware可以拿到BeanName，以此类推。调用时机需要注意：所有的Aware方法都是在初始化阶段之前调用的！

若 Spring 检测到 bean 实现了 Aware 接口，则会为其注入相应的依赖。所以通过让bean 实现 Aware 接口，则能在 bean 中获得相应的 Spring 容器资源。

Spring 中提供的 Aware 接口有：

  • BeanNameAware：注入当前 bean 对应 beanName；
  • BeanClassLoaderAware：注入加载当前 bean 的 ClassLoader；
  • BeanFactoryAware：注入 当前BeanFactory容器 的引用。

其代码实现如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) {
    if (bean instanceof Aware) {
        if (bean instanceof BeanNameAware) {
            ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
        }
        if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
            ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl);
            
        }
        if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
            ((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
        }
    }
}

以上是针对 BeanFactory 类型的容器，而对于 ApplicationContext 类型的容器，也提供了 Aware 接口，只不过这些 Aware 接口的注入实现，是通过 BeanPostProcessor 的方式注入的，但其作用仍是注入依赖。

  • EnvironmentAware：注入 Enviroment，一般用于获取配置属性；
  • EmbeddedValueResolverAware：注入 EmbeddedValueResolver（Spring EL解析器），一般用于参数解析；
  • ApplicationContextAware（ResourceLoader、ApplicationEventPublisherAware、MessageSourceAware）：注入 ApplicationContext 容器本身。 这几个接口可能让人有点懵，实际上这几个接口可以一起记，其返回值实质上都是当前的ApplicationContext对象，因为ApplicationContext是一个复合接口，如下：
    1

    public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory, MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {}

    这里涉及ApplicationContext和BeanFactory的区别，可以从ApplicationContext继承的这几个接口入手，除去BeanFactory相关的两个接口就是ApplicationContext独有的功能，这里不详细说明。

其代码实现如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

// ApplicationContextAwareProcessor.java
private void invokeAwareInterfaces(Object bean) {
    if (bean instanceof EnvironmentAware) {
        ((EnvironmentAware)bean).setEnvironment(this.applicationContext.getEnvironment());
    }

    if (bean instanceof EmbeddedValueResolverAware) {
        ((EmbeddedValueResolverAware)bean).setEmbeddedValueResolver(this.embeddedValueResolver);
    }

    if (bean instanceof ResourceLoaderAware) {
        ((ResourceLoaderAware)bean).setResourceLoader(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
        ((ApplicationEventPublisherAware)bean).setApplicationEventPublisher(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof MessageSourceAware) {
        ((MessageSourceAware)bean).setMessageSource(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof ApplicationContextAware) {
        ((ApplicationContextAware)bean).setApplicationContext(this.applicationContext);
    }
}

Aware调用时机源码分析

详情如下，忽略了部分无关代码。代码位置就是我们上文提到的initializeBean方法详情，这也说明了Aware都是在初始化阶段之前调用的！

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

    // 见名知意，初始化阶段调用的方法
    protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {

        // 这里调用的是Group1中的三个Bean开头的Aware
        invokeAwareMethods(beanName, bean);

        Object wrappedBean = bean;
        
        // 这里调用的是Group2中的几个Aware，
        // 而实质上这里就是前面所说的BeanPostProcessor的调用点！
        // 也就是说与Group1中的Aware不同，这里是通过BeanPostProcessor（ApplicationContextAwareProcessor）实现的。
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
        // 下文即将介绍的InitializingBean调用点
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
        // BeanPostProcessor的另一个调用点
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);

        return wrappedBean;
    }

可以看到并不是所有的Aware接口都使用同样的方式调用。Bean××Aware都是在代码中直接调用的，而ApplicationContext相关的Aware都是通过BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization()实现的。感兴趣的可以自己看一下ApplicationContextAwareProcessor这个类的源码，就是判断当前创建的Bean是否实现了相关的Aware方法，如果实现了会调用回调方法将资源传递给Bean。 至于Spring为什么这么实现，应该没什么特殊的考量。也许和Spring的版本升级有关。基于对修改关闭，对扩展开放的原则，Spring对一些新的Aware采用了扩展的方式添加。

BeanPostProcessor的调用时机也能在这里体现，包围住invokeInitMethods方法，也就说明了在初始化阶段的前后执行。

关于Aware接口的执行顺序，其实只需要记住针对 BeanFactory 类型容器的Aware接口在针对 ApplicationContext 类型容器的Aware接口执行之前就行了

生命周期接口

至于剩下的两个生命周期接口就很简单了，实例化和属性赋值都是Spring帮助我们做的，能够自己实现的有初始化和销毁两个生命周期阶段。

InitializingBean 和 init-method

InitializingBean 和 init-method 是 Spring 为 bean 初始化提供的扩展点。

InitializingBean 对应生命周期的初始化阶段，在上面源码的invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);方法中调用。

InitializingBean接口 的定义如下：

1
2
3

public interface InitializingBean {
	void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

在 afterPropertiesSet() 方法写初始化逻辑。

指定 init-method 方法，指定初始化方法：

1
2
3
4
5
6
7
8

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="demo" class="com.chaycao.Demo" init-method="init()"/>
    
</beans>

有一点需要注意，因为Aware方法都是执行在初始化方法之前，所以可以在初始化方法中放心大胆的使用Aware接口获取的资源，这也是我们自定义扩展Spring的常用方式。 除了实现InitializingBean接口之外还能通过注解或者xml配置的方式指定初始化方法，至于这几种定义方式的调用顺序其实没有必要记。因为这几个方法对应的都是同一个生命周期，只是实现方式不同，我们一般只采用其中一种方式。

DisposableBean 和 destory-method

DisposableBean 类似于InitializingBean，对应生命周期的销毁阶段，以ConfigurableApplicationContext#close()方法作为入口，实现是通过循环取所有实现了DisposableBean接口的Bean然后调用其destroy()方法, DisposableBean 和 destory-method 与上述类似

总结

Spring Bean的生命周期分为四个阶段和多个扩展点。扩展点又可以分为影响多个Bean和影响单个Bean。整理如下：

四个阶段

  • 实例化 Instantiation
  • 属性赋值 Populate
  • 初始化 Initialization
  • 销毁 Destruction

多个扩展点

  • 影响多个Bean
    • BeanPostProcessor
    • InstantiationAwareBeanPostProcessor
  • 影响单个Bean
    • Aware
      • BeanFactory 类型容器的Aware接口
        • BeanNameAware
        • BeanClassLoaderAware
        • BeanFactoryAware
      • ApplicationContext 类型容器的Aware接口
        • EnvironmentAware
        • EmbeddedValueResolverAware
        • ApplicationContextAware(ResourceLoaderAware\ApplicationEventPublisherAware\MessageSourceAware)
    • 生命周期
      • InitializingBean
      • DisposableBean

扩展点按生命周期划分

  • 初始化的具体操作，有 Aware 接口的依赖注入、BeanPostProcessor 在初始化前后的处理以及 InitializingBean 和 init-method 的初始化操作；
  • 销毁的具体操作，有注册相关销毁回调接口，最后通过DisposableBean 和 destory-method 进行销毁。

参考

Software Development
Java Spring
本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权
最近更新
文章内容