Spring Bean 生命周期

Spring 框架：Bean 生命周期管理

简介

Spring 框架管理 Bean 生命周期的主要目的是确保它们被适当地创建、配置和销毁。Spring Bean 的生命周期分为三个主要阶段：生产、使用和销毁。本文档详细解释了这些阶段，包括过程中涉及的关键步骤、方法和相关的设计模式。

生命周期概述

主要阶段：

1. 生产：加载和创建 Bean 定义和实例。
2. 使用：在应用程序中管理和使用 Bean 实例。
3. 销毁：适当地销毁和清理 Bean 实例。

生命周期主线：

1. 启动容器
2. 准备容器/环境等
3. 生产/使用/销毁 Bean

1. 加载 Bean 定义

加载 Bean 定义是 Spring 容器启动的第一步。这一步骤通过各种方式（如 XML 配置、注解扫描等）将项目中定义的所有 Bean 类找到，并放入

beanDefinitionMap

中。

关键方法调用链：

• run()
• refreshContext()
• refresh()
• obtainFreshBeanFactory()
• refreshBeanFactory()
• loadBeanDefinitions()

代码示例：

// AbstractApplicationContext.java@Overridepublicvoidrefresh()throwsBeansException,IllegalStateException{synchronized(this.startupShutdownMonitor){// 准备容器环境prepareRefresh();// 初始化 BeanFactoryConfigurableListableBeanFactory beanFactory =obtainFreshBeanFactory();// 准备 BeanFactoryprepareBeanFactory(beanFactory);try{// 子类实现后的处理postProcessBeanFactory(beanFactory);// 调用 BeanFactory 后处理器invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);// 注册 BeanPostProcessorregisterBeanPostProcessors(beanFactory);// 初始化上下文中的消息源initMessageSource();// 初始化事件机制initApplicationEventMulticaster();// 子类特定的上下文初始化onRefresh();// 检查监听器 bean 并注册到事件机制中registerListeners();// 实例化所有单例 beanfinishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// 最后步骤：发布容器刷新事件finishRefresh();}catch(BeansException ex){// 销毁已经创建的单例以避免资源泄露destroyBeans();cancelRefresh(ex);throw ex;}finally{resetCommonCaches();}}}

使用的设计模式：

• 模板方法模式：refresh() 方法中，定义了处理流程的框架，具体步骤由子类实现。
• 工厂模式：通过 obtainFreshBeanFactory() 方法获取 BeanFactory 实例。

2. 创建 Bean 对象

创建 Bean 对象包含四个主要步骤：构造对象、填充属性、初始化实例和注册销毁。

构造对象

通过

createBeanInstance

方法进行构造，先用反射机制从

beanDefinition

中的

beanClass

获取该类的构造方法。选择构造方法的规则如下：

1. 如果一个 Bean 只有一个构造方法，只能使用它。
2. 如果有多个构造方法，优先选择带有 @Autowired 注解的方法。
3. 如果没有带 @Autowired 注解的构造方法，优先选择无参构造方法。
4. 如果多个构造方法都有 @Autowired 注解或都是有参的，报错。

代码示例：

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.javaprotectedBeanWrappercreateBeanInstance(String beanName,RootBeanDefinition mbd,Object[] args){Class<?> beanClass =resolveBeanClass(mbd, beanName);// 使用构造函数选择器选择合适的构造方法Constructor<?>[] constructors = beanClass.getDeclaredConstructors();Constructor<?> constructorToUse =determineConstructor(mbd, args, constructors);// 通过构造函数创建 Bean 实例returninstantiateBean(beanName, mbd, constructorToUse, args);}privateConstructor<?>determineConstructor(RootBeanDefinition mbd,Object[] args,Constructor<?>[] constructors){// 简化后的逻辑，根据规则选择合适的构造函数for(Constructor<?> constructor : constructors){if(constructor.isAnnotationPresent(Autowired.class)){return constructor;}}// 如果没有找到 @Autowired 注解的构造函数，返回无参构造函数return constructors[0];}

使用的设计模式：

• 工厂模式：通过 instantiateBean() 方法创建 Bean 实例。
• 策略模式：通过不同的策略选择合适的构造函数。

属性填充

通过

populateBean

方法为 Bean 内部的属性进行赋值，通常是通过

@Autowired

注解标注的变量。Spring 会通过三级缓存机制进行依赖注入。

代码示例：

protectedvoidpopulateBean(String beanName,RootBeanDefinition mbd,BeanWrapper bw){PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();// 依赖注入if(mbd.isAutowireCandidate()){applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);}}

使用的设计模式：

• 依赖注入模式：通过 applyPropertyValues() 方法注入依赖。

初始化实例

1. 通过 invokeAwareMethods 方法，为实现了各种 Aware 接口的 Bean 注入容器信息（如 BeanName、BeanFactory 等）。
2. 通过 invokeInitMethods 方法执行 Bean 的初始化方法，包括实现了 InitializingBean 接口的 afterPropertiesSet 方法和自定义的 initMethod 方法。
3. 处理 Bean 的后置处理器（BeanPostProcessors），分别在初始化之前和之后进行处理。

代码示例：

protectedObjectinitializeBean(String beanName,Object bean,RootBeanDefinition mbd){// 调用 Aware 接口的方法invokeAwareMethods(beanName, bean);// 调用后置处理器的前置处理方法Object wrappedBean =applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(bean, beanName);// 调用初始化方法invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);// 调用后置处理器的后置处理方法
    wrappedBean =applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);return wrappedBean;}

使用的设计模式：

• 装饰模式：通过后置处理器在初始化前后对 Bean 进行装饰。

注册销毁

通过

registerDisposableBean

方法，将实现了

DisposableBean

接口的 Bean 注册，以便在销毁时执行其

destroy

方法。

代码示例：

protectedvoidregisterDisposableBeanIfNecessary(String beanName,Object bean,RootBeanDefinition mbd){if(bean instanceofDisposableBean){registerDisposableBean(beanName,(DisposableBean) bean);}}

使用的设计模式：

• 观察者模式：通过注册销毁方法，确保在容器销毁时正确调用销毁逻辑。

3. 销毁 Bean

销毁 Bean 包括执行销毁前处理器、逐一销毁 Bean 实例和执行自定义销毁方法。

代码示例：

// DisposableBeanAdapter.java@Overridepublicvoiddestroy()throwsException{if(this.invokeDisposableBean){((DisposableBean)this.bean).destroy();}if(this.destroyMethod !=null){this.destroyMethod.invoke(this.bean);}}

使用的设计模式：

• 模板方法模式：定义销毁步骤的框架，具体销毁逻辑由子类实现。

结论

通过上述详细步骤和设计模式，Spring 框架能够有效地管理 Bean 的整个生命周期，从创建、使用到销毁，确保每个阶段都能正确执行。这不仅提高了代码的可读性和可维护性，还增强了应用程序的稳定性和健壮性。