Spring bean的实例化和IOC依赖注入详解
前言
我们知道，ioc是spring的核心。它来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。
举个例子，我们如何来找对象的呢？常见的情况是，在路上要到处去看哪个mm既漂亮身材又好，符合我们的口味。就打听她们的电话号码，制造关联想办法认识她们，然后...这里省略n步，最后谈恋爱结婚。
ioc在这里就像婚介所，里面有很多适婚男女的资料，如果你有需求，直接告诉它你需要个什么样的女朋友就好了。它会给我们提供一个mm，直接谈恋爱结婚，完美！
下面就来看spring是如何生成并管理这些对象的呢？
1、方法入口
org.springframework.beans.factory.support.defaultlistablebeanfactory.preinstantiatesingletons（）方法是今天的主角，一切从它开始。
public void preinstantiatesingletons() throws beansexception {
//beandefinitionnames就是上一节初始化完成后的所有beandefinition的beanname
list<string> beannames = new arraylist<string>(this.beandefinitionnames);
for (string beanname : beannames) {
rootbeandefinition bd = getmergedlocalbeandefinition(beanname);
if (!bd.isabstract() && bd.issingleton() && !bd.islazyinit()) {
//getbean是主力中的主力，负责实例化bean和ioc依赖注入
getbean(beanname);
}
}
}
2、bean的实例化
在入口方法getbean中，首先调用了docreatebean方法。第一步就是通过反射实例化一个bean。
protected object docreatebean(final string beanname, final rootbeandefinition mbd, final object[] args) {
// instantiate the bean.
beanwrapper instancewrapper = null;
if (mbd.issingleton()) {
instancewrapper = this.factorybeaninstancecache.remove(beanname);
}
if (instancewrapper == null) {
//createbeaninstance就是实例化bean的过程，无非就是一些判断加反射，最后调用ctor.newinstance(args);
instancewrapper = createbeaninstance(beanname, mbd, args);
}
}
3、annotation的支持
在bean实例化完成之后，会进入一段后置处理器的代码。从代码上看，过滤实现了mergedbeandefinitionpostprocessor接口的类，调用其postprocessmergedbeandefinition（）方法。都是谁实现了mergedbeandefinitionpostprocessor接口呢？我们重点看三个
- autowiredannotationbeanpostprocessor
- commonannotationbeanpostprocessor
- requiredannotationbeanpostprocessor
记不记得在spring源码分析（一）spring的初始化和xml这一章节中，我们说spring对annotation-config标签的支持，注册了一些特殊的bean，正好就包含上面这三个。下面来看它们偷偷做了什么呢？
从方法名字来看，它们做了相同一件事，加载注解元数据。方法内部又做了相同的两件事
reflectionutils.dowithlocalfields(targetclass, new reflectionutils.fieldcallback() reflectionutils.dowithlocalmethods(targetclass, new reflectionutils.methodcallback()
看方法的参数，targetclass就是bean的class对象。接下来就可以获取它的字段和方法，判断是否包含了相应的注解，最后转成injectionmetadata对象，下面以一段伪代码展示处理过程。
public static void main(string[] args) throws classnotfoundexception {
class<?> clazz = class.forname("com.viewscenes.netsupervisor.entity.user");
field[] fields = clazz.getfields();
method[] methods = clazz.getmethods();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
field field = fields[i];
if (field.isannotationpresent(autowired.class)) {
//转换成autowiredfieldelement对象，加入容器
}
}
for (int i = 0; i < methods.length; i++) {
method method = methods[i];
if (method.isannotationpresent(autowired.class)) {
//转换成autowiredmethodelement对象，加入容器
}
}
return new injectionmetadata(clazz, elements);
}
injectionmetadata对象有两个重要的属性：targetclass ，injectedelements，在注解式的依赖注入的时候重点就靠它们。
public injectionmetadata(class<?> targetclass, collection<injectedelement> elements) {
//targetclass是bean的class对象
this.targetclass = targetclass;
//injectedelements是一个injectedelement对象的集合
this.injectedelements = elements;
}
//member是成员本身，字段或者方法
//pd是jdk中的内省机制对象，后面的注入属性值要用到
protected injectedelement(member member, propertydescriptor pd) {
this.member = member;
this.isfield = (member instanceof field);
this.pd = pd;
}
说了这么多，最后再看下源码里面是什么样的，以autowired 为例。
reflectionutils.dowithlocalfields(targetclass, new reflectionutils.fieldcallback() {
@override
public void dowith(field field) throws illegalargumentexception, illegalaccessexception {
annotationattributes ann = findautowiredannotation(field);
if (ann != null) {
if (modifier.isstatic(field.getmodifiers())) {
if (logger.iswarnenabled()) {
logger.warn("autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
}
return;
}
boolean required = determinerequiredstatus(ann);
currelements.add(new autowiredfieldelement(field, required));
}
}
});
reflectionutils.dowithlocalmethods(targetclass, new reflectionutils.methodcallback() {
@override
public void dowith(method method) throws illegalargumentexception, illegalaccessexception {
method bridgedmethod = bridgemethodresolver.findbridgedmethod(method);
if (!bridgemethodresolver.isvisibilitybridgemethodpair(method, bridgedmethod)) {
return;
}
annotationattributes ann = findautowiredannotation(bridgedmethod);
if (ann != null && method.equals(classutils.getmostspecificmethod(method, clazz))) {
if (modifier.isstatic(method.getmodifiers())) {
if (logger.iswarnenabled()) {
logger.warn("autowired annotation is not supported on static methods: " + method);
}
return;
}
if (method.getparametertypes().length == 0) {
if (logger.iswarnenabled()) {
logger.warn("autowired annotation should be used on methods with parameters: " + method);
}
}
boolean required = determinerequiredstatus(ann);
propertydescriptor pd = beanutils.findpropertyformethod(bridgedmethod, clazz);
currelements.add(new autowiredmethodelement(method, required, pd));
}
}
});
4、依赖注入
前面完成了在docreatebean（）方法bean的实例化，接下来就是依赖注入。
bean的依赖注入有两种方式，一种是配置文件，一种是注解式。
4.1、 注解式的注入过程
在上面第3小节，spring已经过滤了bean实例上包含@autowired、@resource等注解的field和method，并返回了包含class对象、内省对象、成员的injectionmetadata对象。还是以@autowired为例，这次调用到autowiredannotationbeanpostprocessor.postprocesspropertyvalues（）。
首先拿到injectionmetadata对象，再判断里面的injectedelement集合是否为空，也就是说判断在bean的字段和方法上是否包含@autowired。然后调用injectedelement.inject()。injectedelement有两个子类autowiredfieldelement、autowiredmethodelement，很显然一个是处理field，一个是处理method。
4.1.1 autowiredfieldelement
如果autowired注解在字段上，它的配置是这样。
public class user {
@autowired
role role;
}
protected void inject(object bean, string beanname, propertyvalues pvs) throws throwable {
//以user类中的@autowired role role为例，这里的field就是
//public com.viewscenes.netsupervisor.entity.role com.viewscenes.netsupervisor.entity.user.role
field field = (field) this.member;
object value;
dependencydescriptor desc = new dependencydescriptor(field, this.required);
desc.setcontainingclass(bean.getclass());
set<string> autowiredbeannames = new linkedhashset<string>(1);
typeconverter typeconverter = beanfactory.gettypeconverter();
try {
//这里的beanname因为bean，所以会重新进入populatebean方法，先完成role对象的注入
//value == com.viewscenes.netsupervisor.entity.role@7228c85c
value = beanfactory.resolvedependency(desc, beanname, autowiredbeannames, typeconverter);
}
catch (beansexception ex) {
throw new unsatisfieddependencyexception(null, beanname, new injectionpoint(field), ex);
}
if (value != null) {
//设置可访问，直接赋值
reflectionutils.makeaccessible(field);
field.set(bean, value);
}
}
4.1.2 autowiredfieldelement
如果autowired注解在方法上，就得这样写。
public class user {
@autowired
public void setrole(role role) {}
}
它的inject方法和上面类似，不过最后是method.invoke。感兴趣的小伙伴可以去翻翻源码。
reflectionutils.makeaccessible(method); method.invoke(bean, arguments);
4.2、配置文件的注入过程
先来看一个配置文件，我们在user类中注入了id，name，age和role的实例。
<bean id="user" class="com.viewscenes.netsupervisor.entity.user">
<property name="id" value="1001"></property>
<property name="name" value="网机动车"></property>
<property name="age" value="24"></property>
<property name="role" ref="role"></property>
</bean>
<bean id="role" class="com.viewscenes.netsupervisor.entity.role">
<property name="id" value="1002"></property>
<property name="name" value="中心管理员"></property>
</bean>
在spring源码分析（一）spring的初始化和xml这一章节的4.2 小节，bean标签的解析，我们看到在反射得到bean的class对象后，会设置它的property属性，也就是调用了parsepropertyelements()方法。在beandefinition对象里有个mutablepropertyvalues属性。
mutablepropertyvalues: //propertyvaluelist就是有几个property 节点 list<propertyvalue> propertyvaluelist: propertyvalue: name //对应配置文件中的name ==id value //对应配置文件中的value ==1001 propertyvalue: name //对应配置文件中的name ==name value //对应配置文件中的value ==网机动车
上图就是beandefinition对象里面mutablepropertyvalues属性的结构。既然已经拿到了property的名称和值，注入就比较简单了。从内省对象propertydescriptor中拿到writemethod对象，设置可访问，invoke即可。propertydescriptor有两个对象readmethodref、writemethodref其实对应的就是get set方法。
public void setvalue(final object object, object valuetoapply) throws exception {
//pd 是内省对象propertydescriptor
final method writemethod = this.pd.getwritemethod());
writemethod.setaccessible(true);
final object value = valuetoapply;
//以id为例 writemethod == public void com.viewscenes.netsupervisor.entity.user.setid(java.lang.string)
writemethod.invoke(getwrappedinstance(), value);
}
5、initializebean
在bean实例化和ioc依赖注入后，spring留出了扩展，可以让我们对bean做一些初始化的工作。
5.1、aware
aware是一个空的接口，什么也没有。不过有很多xxxaware继承自它，下面来看源码。如果有需要，我们的bean可以实现下面的接口拿到我们想要的。
//在实例化和ioc依赖注入完成后调用
private void invokeawaremethods(final string beanname, final object bean) {
if (bean instanceof aware) {
//让我们的bean可以拿到自身在容器中的beanname
if (bean instanceof beannameaware) {
((beannameaware) bean).setbeanname(beanname);
}
//可以拿到classloader对象
if (bean instanceof beanclassloaderaware) {
((beanclassloaderaware) bean).setbeanclassloader(getbeanclassloader());
}
//可以拿到beanfactory对象
if (bean instanceof beanfactoryaware) {
((beanfactoryaware) bean).setbeanfactory(abstractautowirecapablebeanfactory.this);
}
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);
}
......未完
}
}
做法如下：
public class awaretest1 implements beannameaware,beanclassloaderaware,beanfactoryaware{
public void setbeanname(string name) {
system.out.println("beannameaware:" + name);
}
public void setbeanfactory(beanfactory beanfactory) throws beansexception {
system.out.println("beanfactoryaware:" + beanfactory);
}
public void setbeanclassloader(classloader classloader) {
system.out.println("beanclassloaderaware:" + classloader);
}
}
//输出结果
beannameaware:awaretest1
beanclassloaderaware:webappclassloader
context: /springmvc_dubbo_producer
delegate: false
repositories:
/web-inf/classes/
----------> parent classloader:
java.net.urlclassloader@2626b418
beanfactoryaware:org.springframework.beans.factory.support.defaultlistablebeanfactory@5b4686b4: defining beans ...未完
5.2、初始化
bean的初始化方法有三种方式，按照先后顺序是，@postconstruct、afterpropertiesset、init-method
5.2.1 @postconstruct
这个注解隐藏的比较深，它是在commonannotationbeanpostprocessor的父类initdestroyannotationbeanpostprocessor调用到的。这个注解的初始化方法不支持带参数，会直接抛异常。
if (method.getparametertypes().length != 0) {
throw new illegalstateexception("lifecycle method annotation requires a no-arg method: " + method);
}
public void invoke(object target) throws throwable {
reflectionutils.makeaccessible(this.method);
this.method.invoke(target, (object[]) null);
}
5.2.2 afterpropertiesset
这个要实现initializingbean接口。这个也不能有参数，因为它接口方法就没有定义参数。
boolean isinitializingbean = (bean instanceof initializingbean);
if (isinitializingbean && (mbd == null || !mbd.isexternallymanagedinitmethod("afterpropertiesset"))) {
if (logger.isdebugenabled()) {
logger.debug("invoking afterpropertiesset() on bean with name '" + beanname + "'");
}
((initializingbean) bean).afterpropertiesset();
}
5.2.3 init-method
reflectionutils.makeaccessible(initmethod); initmethod.invoke(bean);
6、注册
registerdisposablebeanifnecessary()完成bean的缓存注册工作，把bean注册到map中。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。