Springboot扩展点之SmartInitializingSingleton

Springboot扩展点系列：

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Springboot扩展点之BeanPostProcessor

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Springboot扩展点之SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor

Springboot扩展点之ApplicationContextAwareProcessor

Springboot扩展点之@PostConstruct

Springboot扩展点之InitializingBean

Springboot扩展点之SmartInitializingSingleton

Springboot扩展点之FactoryBean

Springboot扩展点之CommandLineRunner和ApplicationRunner

Springboot扩展点之DisposableBean

Springboot扩展点系列之终结篇：Bean的生命周期

前言

这篇文章会重点分析一下SmartInitializingSingleton扩展点的功能 特性、实现方式 、工作原理。SmartInitializingSingleton扩展点内只有一个扩展方法，且执行时机在Spring Bean的生命周期里比较靠后，很重要，但是也很简单。

功能特性

1、SmartInitializingSingleton主要用于在Spring容器启动完成时进行扩展操作，即afterSingletonsInstantiated()；

2、实现SmartInitializingSingleton接口的bean的作用域必须是单例，afterSingletonsInstantiated()才会触发；

3、afterSingletonsInstantiated()触发执行时，非懒加载的单例bean已经完成实现化、属性注入以及相关的初始化操作；

3、afterSingletonsInstantiated()的执行时机是在DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons()；

关于Spring bean有七种作用域：默认singleton(单例)、prototype、request、session、globalSession、application、websocket；

1、singleton(单例)：Spring容器只会创建一个bean对象；

2、prototype：每次获取bean都会重新创建一个bean对象；

3、request：对于每一个http请求，在同一个请求内Spring容器只会创建一个bean对象，若请求结束，bean也随之销毁；

4、session：在同一个http会话里，Spring容器只会创建一个bean对象，若传话结束，也随之销毁；

5、globalSession：globalSession作用域的效果与session作用域类似，但是只适用于基于portlet的web应用程序中

6、application：在servlet程序中，该作用域的bean将会作为ServletContext对象的属性，被全局访问，与singleton的区别就是，singleton作用域的bean在Spring容器中只一；application作用域的bean在ServletContex中唯一；

7、websocket：为每个websocket对象创建一个实例。仅在Web相关的ApplicationContext中生效。

实现方式

这里用一个示例验证SmartInitializingSingleton的功能特性，并且通过debug分析其工作过程：

1、定义Dog类，以setter注入方式进行属性注入，同时Dog类实现SmartInitializingSingleton接口，重写afterSingletonsInstantiated()，并在方法内部打印日志，如果在实际业务开发过程中用到了这个扩展点，相关的扩展操作逻辑就是在这个方法内实现；

@Slf4j
public class Dog implements InitializingBean, DisposableBean, SmartInitializingSingleton {
    private String name = "wang cai";

    private Food food;

    public Dog() {
        log.info("----Dog的无参构造方法被执行");
    }
    @Autowired
    public void setFood(Food food) {
        this.food = food;
        log.info("----dog的food属性被注入");
    }
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        log.info("----com.fanfu.entity.Dog.afterPropertiesSet触发执行");
    }

    public void myInitMethod() {
        log.info("----com.fanfu.entity.Dog.myInitMethod触发执行");
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        log.info("----com.fanfu.entity.Dog.destroy触发执行");
    }

    @Override
    public void afterSingletonsInstantiated() {
        log.info("----com.fanfu.entity.Dog.afterSingletonsInstantiated触发执行");
    }
}

2、定义Food类，作为Dog类的一个属性；

@Slf4j
public class Food {
    private String name = "大骨头";

    public Food() {
        log.info("----Food的无参数构造方法被执行");
    }
}

3、使用Configuration配置类的方式注册Dog、Food到Spring容器里；默认是单例对象；

@Configuration
public class SpringConfig {
    @Bean(initMethod = "myInitMethod")
    public Dog dog(){
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
    @Bean
    public Food food(){
        Food food = new Food();
        return food;
    }
}

4、单元测试，用于验证结果；

 @Test
    public void test5(){
        log.info("----单元测试执行开始");
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.fanfu");
        log.info("----单元测试执行完毕");
    }

工作原理

如果我分享的关于Springboot扩展点系统的文章，从头都一点一点自己debug看过的话，一定对AbstractApplicationContext#refresh()不陌生，与Spring容器启动相关的核心逻辑都在这个方法中。

1、在AbstractApplicationContext#refresh()中，会发现调用了finishBeanFactoryInitialization()，从上面的注释可以看出，这个方法昌要实例化所有非懒加载的单例bean；

2、进入到finishBeanFactoryInitialization()方法内，做了一些beanFactory的准备工作后，调用preInstantiateSingletons()开始非懒加载的单例bean实例化；

3、继续往下实际上是调用 了DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons()，单独看这个方法，逻辑相对简单，分为两部分：第一部分，bean的实例化、属性注入、相关初始化操作；第二部分，找出所有实现了SmartInitializingSingleton接口的实现类，遍历并执行afterSingletonsInstantiated()；

public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
    //----------start------------------实例化bean----------------------------------------
   if (logger.isTraceEnabled()) {
      logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
   }
   List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);

   // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
   for (String beanName : beanNames) {
      RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
      if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
         if (isFactoryBean(beanName)) {
            Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
            if (bean instanceof FactoryBean) {
               FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
               boolean isEagerInit;
               if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
                  isEagerInit = AccessController.doPrivileged(
                        (PrivilegedAction<Boolean>) ((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit,
                        getAccessControlContext());
               }
               else {
                  isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                        ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
               }
               if (isEagerInit) {
                  getBean(beanName);
               }
            }
         }
         else {
            getBean(beanName);
         }
      }
   }
   //----------end------------------实例化bean----------------------------------------
   //----------start------------------SmartInitializingSingleton#afterSingletonsInstantiated----------------------------------------
   for (String beanName : beanNames) {
      Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
      //判断单例bean是否实现了SmartInitializingSingleton接口
      if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
         SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
         if (System.getSecurityManager() != null) {
            AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
               smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
               return null;
            }, getAccessControlContext());
         }
         else {
             //执行afterSingletonsInstantiated()
            smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
         }
      }
   }
   //----------start------------------SmartInitializingSingleton#afterSingletonsInstantiated----------------------------------------
}

总结

如果要在业务开发中使用SmartInitializingSingleton扩展点，需要特别注意实现这个接口的bean应该是非懒加载的单例bean，执行时机是在bean完成实例化、属性注入、相关初始化操作后，否则无法触发执行。