【Spring】7.启动过程解析

最新推荐文章于 2023-03-01 10:04:26 发布

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前言分析

BeanFactoryPostProcessor

BeanDefinitionRegistryPostProcessor

如何理解refresh()?

refresh底层原理

执行BeanFactoryPostProcessor

Lifecycle的使用

前言分析

通常，我们说的Spring启动，就是构造ApplicationContext对象以及调用refresh()方法的过程。首先，Spring启动过程主要做了这么几件事情:

构造一个BeanFactory对象
解析配置类，得到BeanDefinition，并注册到BeanFactory中
1. i. 解析@ComponentScan，此时就会完成扫描
2. ii. 解析@Import
3. iii. 解析@Bean
4. iv. ...
因为ApplicationContext还支持国际化，所以还需要初始化MessageSource对象
因为ApplicationContext还支持事件机制，所以还需要初始化ApplicationEventMulticaster对象
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
创建非懒加载的单例Bean对象，并存在BeanFactory的单例池中。
调用Lifecycle Bean的start()方法
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:

生成默认的BeanPostProcessor对象，并添加到BeanFactory中
1. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:处理@Autowired、@Value
2. CommonAnnotationBeanPostProcessor:处理@Resource、@PostConstruct、 @PreDestroy
3. ApplicationContextAwareProcessor:处理ApplicationContextAware等回调
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

BeanFactoryPostProcessor

BeanPostProcessor表示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 ZhouyuBeanFactoryPostProcessor 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，所以对BeanDefinition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

BeanDefinitionRegistryPostProcessor

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

我们可以看到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。比如:

@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);
      }
}

如何理解refresh()?

  /**
       * Load or refresh the persistent representation of the configuration,
       * which might an XML file, properties file, or relational database schema.
       * <p>As this is a startup method, it should destroy already created singletons
       * if it fails, to avoid dangling resources. In other words, after invocation
       * of that method, either all or no singletons at all should be instantiated.
       * @throws BeansException if the bean factory could not be initialized
       * @throws IllegalStateException if already initialized and multiple refresh
       * attempts are not supported
       */

      void refresh() throws BeansException, IllegalStateException;

这是ConfigurableApplicationContext接口上refresh()方法的注释，意思是: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。

有个理念需要注意: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。比如:

  AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext

就是可以刷新的

  GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext

就是不可以刷新的。

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。

refresh底层原理

底层原理流程图:https://www.processon.com/view/link/5f60a7d71e08531edf26a919

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

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。
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
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:

i. 设置this.includeFilters = AnnotationTypeFilter(Component.class)
ii. 设置environment
iii. 设置resourceLoader
利用reader注册AppConfig为BeanDefinition，类型为AnnotatedGenericBeanDefinition
接下来就是调用refresh方法
prepareRefresh():

i. 记录启动时间

ii. 可以允许子容器设置一些内容到Environment中

iii. 验证Environment中是否包括了必须要有的属性

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
prepareBeanFactory(beanFactory):
1. 设置beanFactory的类加载器
2. 设置表达式解析器:StandardBeanExpressionResolver，用来解析Spring中的表达式
3. 添加PropertyEditorRegistrar:ResourceEditorRegistrar，PropertyEditor类型转化器注册器，用来注册一些默认的PropertyEditor
4. 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
5. 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)
  
  a. EnvironmentAware
  b. EmbeddedValueResolverAware c. ResourceLoaderAware
  d. ApplicationEventPublisherAware e. MessageSourceAware
  
  f. ApplicationContextAware
  g. 另外其实在构造BeanFactory的时候就已经提前添加了另外三个: h. BeanNameAware
  
  i. BeanClassLoaderAware
  
  j. BeanFactoryAware
6. 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
  
  a. BeanFactory.class:当前BeanFactory对象
  b. ResourceLoader.class:当前ApplicationContext对象
  c. ApplicationEventPublisher.class:当前ApplicationContext对象 d. ApplicationContext.class:当前ApplicationContext对象
7. 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
8. 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。

ix. 添加一些单例bean到单例池:
a. "environment":Environment对象

b. "systemProperties":System.getProperties()返回的Map对象

c. "systemEnvironment":System.getenv()返回的Map对象

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
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory):执行BeanFactoryPostProcessor
1. 此时在BeanFactory中会存在一个BeanFactoryPostProcessor:
  
  ConfigurationClassPostProcessor，它也是一个 BeanDefinitionRegistryPostProcessor
2. 第一阶段
3. 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
4. 执行**ConfigurationClassPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()**方法:
  1. 解析AppConfig类
  2. 扫描得到BeanDefinition并注册
  3. 解析@Import，@Bean等注解得到BeanDefinition并注册
  4. 详细的看另外的笔记，专门分析了ConfigurationClassPostProcessor是如何工作的
  5. 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的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法后，还需要继续执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
5. 执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 **postProcessBeanDefinitionRegistry()**方法
6. 执行所有BeanDefinitionRegistryPostProcessor的**postProcessBeanFactory()**方法
7. 第二阶段
8. 从BeanFactory中找到类型为BeanFactoryPostProcessor的beanName，而这些 BeanFactoryPostProcessor包括了上面的BeanDefinitionRegistryPostProcessor
9. 执行还没有执行过的BeanFactoryPostProcessor的**postProcessBeanFactory()**方法
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
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)
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

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
onRefresh():提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩展，没用
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
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory):完成BeanFactory的初始化，主要就是实例化非懒加载的单例Bean，单独的笔记去讲。
finishRefresh():BeanFactory的初始化完后，就到了Spring启动的最后一步了
设置ApplicationContext的lifecycleProcessor，默认情况下设置的是 DefaultLifecycleProcessor
调用lifecycleProcessor的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
发布ContextRefreshedEvent事件

执行BeanFactoryPostProcessor

执行通过ApplicationContext添加进来的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
执行BeanFactory中其他的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
执行上面所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法
执行通过ApplicationContext添加进来的BeanFactoryPostProcessor的 postProcessBeanFactory()方法
执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanFactoryPostProcessor的 postProcessBeanFactory()方法
执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanFactoryPostProcessor的 postProcessBeanFactory()方法
执行BeanFactory中其他的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法

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:

@Component

public class ZhouyuLifecycle implements SmartLifecycle {

    private boolean isRunning = false;

@Override

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

}

@Override

public void stop() {
// stop() context.close()

  context.registerShutdownHook();

System.out.println("停止");

        isRunning = false;
    }

@Override

    public boolean isRunning() {
        return isRunning;

} }

)( 子钩闭关册注者或，用调要，发触要