7.0 Spring启动过程源码解析

前言

一般来说，spring启动，就是构造ApplicationContext对象以及调用refresh()方法的过程

spring的启动主要做了这么几件事情：

  1. 构造一个BeanFactory对象
  2. 解析配置类，得到BeanDefinition，并注册到BeanFactory中
    • 解析@ComponentScan，此时就会完成扫描
    • 解析@Import
    • 解析@Bean
    • ...
  3. 因为ApplicationContext还支持国际化，所以还需要初始化MessageSource对象
  4. 因为ApplicationContext还支持事件机制，所以还需要初始化ApplicationEventMulticaster对象
  5. 把用户定义的ApplicationListener对象添加到ApplicationContext中，等Spring启动完了就要发布事件了
  6. 创建非懒加载的单例Bean对象，并存在BeanFactory的单例池中。
  7. 调用Lifecycle Bean的start()方法
  8. 发布ContextRefreshedEvent事件

由于Spring启动过程中要创建非懒加载的单例Bean对象，那么就需要用到BeanPostProcessor，所 以Spring在启动过程中就需要做两件事：

  1. 生成默认的BeanPostProcessor对象，并添加到BeanFactory中
    • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：处理@Autowired、@Value
    • CommonAnnotationBeanPostProcessor：处理@Resource、@PostConstruct、 @PreDestroy
    • ApplicationContextAwareProcessor：处理ApplicationContextAware等回调
  2. 找到外部用户所定义的BeanPostProcessor对象（类型为BeanPostProcessor的Bean对象）， 并添加到BeanFactory中

1. BeanFactoryPostProcessor

Bean的后置处理器，是用来对Bean进行加工的，类似的， BeanFactoryPostProcessor理解为BeanFactory的后置处理器，用来用对BeanFactory进行加工的。

Spring支持用户定义BeanFactoryPostProcessor的实现类Bean，来对BeanFactory进行加工，比 如：

@Component
public class CustomBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
	@Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory)
    throws BeansException {
        BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition("userService");
        beanDefinition.setAutowireCandidate(false);
    }
}

以上代码，就利用了BeanFactoryPostProcessor来拿到BeanFactory，然后获取BeanFactory内的某 个BeanDefinition对象并进行修改，注意这一步是发生在Spring启动时，创建单例Bean之前的，所 以此时对BeanDefinition就行修改是会生效的。

注意：在ApplicationContext内部有一个核心的DefaultListableBeanFactory，它实现了 ConfigurableListableBeanFactory和BeanDefinitionRegistry接口，所以ApplicationContext和 DefaultListableBeanFactory是可以注册BeanDefinition的，但是 ConfigurableListableBeanFactory是不能注册BeanDefinition的，只能获取BeanDefinition，然后 做修改。 所以Spring还提供了一个BeanFactoryPostProcessor的子接口： BeanDefinitionRegistryPostProcessor

2. BeanDefinitionRegistryPostProcessor

public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor{
	void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;
}

BeanDefinitionRegistryPostProcessor继承了BeanFactoryPostProcessor接口，并新 增了一个方法，注意方法的参数为BeanDefinitionRegistry，所以如果我们提供一个类来实现 BeanDefinitionRegistryPostProcessor，那么在postProcessBeanDefinitionRegistry()方法中就可 以注册BeanDefinition了。

public static void main(String[] args) {
        @Component
        public class ZhouyuBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {
            @Override
            public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
                AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition()
                    .getBeanDefinition();
                beanDefinition.setBeanClass(User.class);
                registry.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
            }

            @Override
            public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
                BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition("userService");
                beanDefinition.setAutowireCandidate(false);
            }
        }
    }

3. 如何理解refresh()？

取自源码注释翻译：

加载或刷新持久化的配置，可能是XML文件、属性文件或关系数据库中存储的。由于这是一个启动方法，如果失败，它应该销毁已经创建的单例，以避免暂用资源。换句话说，在调用该方法之后，应该实例化所有的单例， 或者根本不实例化单例 。

ApplicationContext关闭之后不代表JVM也关闭了，ApplicationContext是 属于JVM的，说白了ApplicationContext也是JVM中的一个对象。

在Spring的设计中，也提供可以刷新的ApplicationContext和不可以刷新的ApplicationContext。

// 可以刷新
AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext
// 不可以刷新
GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext

AnnotationConfigApplicationContext继承的是GenericApplicationContext，所以它是不能刷新 的。 AnnotationConfigWebApplicationContext继承的是 AbstractRefreshableWebApplicationContext，所以它是可以刷的。 上面说的不能刷新是指不能重复刷新，只能调用一次refresh方法，第二次时会报错。

4. refresh()底层原理流程

面以AnnotationConfigApplicationContext为例子，来介绍refresh的底层原理。

  1. 在调用AnnotationConfigApplicationContext的构造方法之前，会调用父类 GenericApplicationContext的无参构造方法，会构造一个BeanFactory，为 DefaultListableBeanFactory。

  2. 构造AnnotatedBeanDefinitionReader（主要作用添加一些基础的PostProcessor，同时可以通过reader进行BeanDefinition的注册），同时对BeanFactory进行设置和添加 PostProcessor（后置处理器）

    1. 设置dependencyComparator：AnnotationAwareOrderComparator，它是一个 Comparator，是用来进行排序的，会获取某个对象上的Order注解或者通过实现Ordered 接口所定义的值进行排序，在日常开发中可以利用这个类来进行排序。
    2. 设置autowireCandidateResolver：ContextAnnotationAutowireCandidateResolver， 用来解析某个Bean能不能进行自动注入，比如某个Bean的autowireCandidate属性是否等 于true
    3. 向BeanFactory中添加ConfigurationClassPostProcessor对应的BeanDefinition，它是 一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor，并且实现了PriorityOrdered接口
    4. 向BeanFactory中添加AutowiredAnnotationBeanPostProcessor对应的 BeanDefinition，它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter， MergedBeanDefinitionPostProcessor
    5. 向BeanFactory中添加CommonAnnotationBeanPostProcessor对应的BeanDefinition， 它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessor， InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor
    6. 向BeanFactory中添加EventListenerMethodProcessor对应的BeanDefinition，它是一个 BeanFactoryPostProcessor，SmartInitializingSingleton
    7. 向BeanFactory中添加DefaultEventListenerFactory对应的BeanDefinition，它是一个 EventListenerFactory

  3. 构造ClassPathBeanDefinitionScanner（主要作用可以用来扫描得到并注册 BeanDefinition），同时进行设置：

    1. 设置this.includeFilters = AnnotationTypeFilter(Component.class)
    2. 设置environment
    3. 设置resourceLoader

  4. 利用reader注册 AppConfig 为BeanDefinition，类型为AnnotatedGenericBeanDefinition

  5. 调用refresh方法

  6. prepareRefresh()：

    1. 记录启动时间
    2. 可以允许子容器设置一些内容到Environment中
    3. 验证Environment中是否包括了必须要有的属性

  7. obtainFreshBeanFactory()：进行BeanFactory的refresh，在这里会去调用子类的 refreshBeanFactory方法，具体子类是怎么刷新的得看子类，然后再调用子类的 getBeanFactory方法，重新得到一个BeanFactory

  8. prepareBeanFactory(beanFactory)：

    • 设置beanFactory的类加载器

    • 设置表达式解析器：StandardBeanExpressionResolver，用来解析Spring中的表达式

    • 添加PropertyEditorRegistrar：ResourceEditorRegistrar，PropertyEditor类型转化器注册器，用来注册一些默认的PropertyEditor

    • 添加一个Bean的后置处理器：ApplicationContextAwareProcessor，是一个 BeanPostProcessor，用来执行EnvironmentAware、ApplicationEventPublisherAware 等回调方法

    • 添加ignoredDependencyInterface：可以向这个属性中添加一些接口，如果某个类实现 了这个接口，并且这个类中的某些set方法在接口中也存在，那么这个set方法在自动注入的时候是不会执行的，比如EnvironmentAware这个接口，如果某个类实现了这个接口，那么就必须实现它的setEnvironment方法，而这是一个set方法，和Spring中的autowire是冲突 的，那么Spring在自动注入时是不会调用setEnvironment方法的，而是等到回调Aware接口时再来调用（注意，这个功能仅限于xml的autowire，@Autowired注解是忽略这个属性的）

      • EnvironmentAware

      • EmbeddedValueResolverAware

      • ResourceLoaderAware

      • ApplicationEventPublisherAware

      • MessageSourceAware

      • ApplicationContextAware

      • 另外其实在构造BeanFactory的时候就已经提前添加了另外三个：

        BeanNameAware BeanClassLoaderAware BeanFactoryAware

    • 添加resolvableDependencies：在byType进行依赖注入时，会先从这个属性中根据类型 找bean

      • BeanFactory.class：当前BeanFactory对象
      • ResourceLoader.class：当前ApplicationContext对象
      • ApplicationEventPublisher.class：当前ApplicationContext对象
      • ApplicationContext.class：当前ApplicationContext对象

    • 添加一个Bean的后置处理器：ApplicationListenerDetector，是一个 BeanPostProcessor，用来判断某个Bean是不是ApplicationListener，如果是则把这个 Bean添加到ApplicationContext中去，注意一个ApplicationListener只能是单例的

    • 添加一个Bean的后置处理器：LoadTimeWeaverAwareProcessor，是一个 BeanPostProcessor，用来判断某个Bean是不是实现了LoadTimeWeaverAware接口，如果实现了则把ApplicationContext中的loadTimeWeaver回调setLoadTimeWeaver方法设 置给该Bean。

    • 添加一些单例bean到单例池：

      • "environment"：Environment对象
      • "systemProperties"：System.getProperties()返回的Map对象
      • "systemEnvironment"：System.getenv()返回的Map对象

  9. postProcessBeanFactory(beanFactory) ： 提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩 展，具体的子类，可以继续向BeanFactory中再添加一些东西

  10. invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)：执行BeanFactoryPostProcessor

    • . 此时在BeanFactory中会存在一个BeanFactoryPostProcessor： ConfigurationClassPostProcessor，它也是一个 BeanDefinitionRegistryPostProcessor
    • 第一阶段
    • 从BeanFactory中找到类型为BeanDefinitionRegistryPostProcessor的beanName，也就是ConfigurationClassPostProcessor， 然后调用BeanFactory的getBean方法得到实例对象
    • 执行ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法:
    • 解析AppConfig类
    • 扫描得到BeanDefinition并注册
    • 解析@Import，@Bean等注解得到BeanDefinition并注册
    • 在这里，我们只需要知道在这一步会去得到BeanDefinition，而这些BeanDefinition中 可能存在BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor，所以 执行完ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方 法后，还需要继续执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
    • 执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
    • 执行所有BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法
    • 第二阶段
    • 从BeanFactory中找到类型为BeanFactoryPostProcessor的beanName，而这些 BeanFactoryPostProcessor包括了上面的BeanDefinitionRegistryPostProcessor
    • 执行还没有执行过的BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法

  11. 到此，所有的BeanFactoryPostProcessor的逻辑都执行完了，主要做的事情就是得到 BeanDefinition并注册到BeanFactory中

  12. registerBeanPostProcessors(beanFactory)：因为上面的步骤完成了扫描，这个过程中程序员 可能自己定义了一些BeanPostProcessor，在这一步就会把BeanFactory中所有的 BeanPostProcessor找出来并实例化得到一个对象，并添加到BeanFactory中去（属性 beanPostProcessors），最后再重新添加一个ApplicationListenerDetector对象（之前其实 就添加了过，这里是为了把ApplicationListenerDetector移动到最后）

  13. initMessageSource()：如果BeanFactory中存在一个叫做"messageSource"的 BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象创建出来并赋值给ApplicationContext的 messageSource属性，让ApplicationContext拥有国际化的功能

  14. initApplicationEventMulticaster()：如果BeanFactory中存在一个叫做applicationEventMulticaster的BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象创建出来并 赋值给ApplicationContext的applicationEventMulticaster属性，让ApplicationContext拥有事件发布的功能

  15. onRefresh()：提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩展，没用

  16. registerListeners()：从BeanFactory中获取ApplicationListener类型的beanName，然后添加 到ApplicationContext中的事件广播器applicationEventMulticaster中去，到这一步因为 FactoryBean还没有调用getObject()方法生成Bean对象，所以这里要在根据类型找一下 ApplicationListener，记录一下对应的beanName

  17. finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)：完成BeanFactory的初始化，主要就是实例化非懒加载的单例Bean，单独讲。

  18. finishRefresh()：BeanFactory的初始化完后，就到了Spring启动的最后一步

  19. 设置ApplicationContext的lifecycleProcessor，默认情况下设置的是 DefaultLifecycleProcessor

  20. 调用lifecycleProcessor#onRefresh()方法，如果是DefaultLifecycleProcessor，那么会获取所 有类型为Lifecycle的Bean对象，然后调用它的start()方法，这就是ApplicationContext的生命周期扩展机制

  21. 发布ContextRefreshedEvent事件

5. 执行BeanFactoryPostProcessor

  1. 执行通过ApplicationContext添加进来的BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
  2. 执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
  3. 执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
  4. 执行BeanFactory中其他的BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
  5. 执行上面所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法
  6. 执行通过ApplicationContext添加进来的BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法
  7. 执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法
  8. 执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法
  9. 执行BeanFactory中其他的BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory()方法

6. Lifecycle的使用

Lifecycle表示的是ApplicationContext的生命周期，可以定义一个SmartLifecycle来监听 ApplicationContext的启动和关闭：

    public static void main(String[] args) {
        @Component
        public class CustomLifecycle implements SmartLifecycle {
            private boolean isRunning = false;

            @Override
            public void start() {
                System.out.println("启动");
                isRunning = true;
            }

            @Override
            public void stop() {
                // 要触发stop()，要调用context.close()，或者注册关闭钩子（context.registerShutdownHook();）
                System.out.println("停止");
                isRunning = false;
            }

            @Override
            public boolean isRunning() {
                return isRunning;
            }
        }
    }
posted @ 2022-10-12 17:39  浮沉丶随心  阅读(24)  评论(0)  编辑  收藏  举报