Spring进阶- Spring IOC实现原理详解之Bean实例化(生命周期,循环依赖等)

[cyjxiaozhi]

本文主要研究如何从IOC容器已有的BeanDefinition信息，实例化出Bean对象；
这里还会包括三块重点内容：BeanFactory中getBean的主体思路
Spring如何解决循环依赖问题
Spring中Bean的生命周期

一、BeanFactory中getBean的主体思路
在 Spring 框架中，BeanFactory 是最基本的容器接口，用于获取 Spring 管理的 Bean 对象。它的 getBean 方法是用来获取容器中定义的 Bean 的核心方法。

getBean 方法的主体思路

BeanFactory 的 getBean 方法的大致执行流程如下：
1. 检查缓存：
• getBean 方法首先会检查指定的 Bean 是否已经存在于缓存（或称作单例池）中。
• 如果该 Bean 已经实例化并且是单例模式，它会直接返回缓存中的实例，而不会重新创建。
2. 不存在缓存时，创建 Bean：
• 如果没有缓存，Spring 会根据 Bean 的定义（通常是在配置文件中或通过注解）来创建一个新的 Bean 实例。
• 这会触发依赖注入、初始化等步骤，具体过程取决于 Bean 的定义和作用域。
3. 作用域的管理：
• 如果 Bean 定义为单例（默认作用域），它将保存在容器中，之后的每次调用 getBean 都会返回同一个实例。
• 如果 Bean 定义为原型（prototype）作用域，每次调用 getBean 都会创建一个新的实例。
4. 支持多种类型的返回：
• getBean 方法支持通过类型、名称或者同时结合这两者来查找 Bean。可以根据不同的参数传递方式，Spring 会返回对应类型的 Bean。
• 如果 Bean 的定义中有多个候选项，Spring 会根据匹配策略（例如按名称、按类型等）来决定返回哪个 Bean，若无法找到匹配的 Bean，则抛出异常。
5. 依赖注入与后处理：
• 获取到 Bean 实例后，Spring 会处理依赖注入，注入该 Bean 的依赖对象（如果存在的话）。
• 此外，Spring 会对 Bean 进行后处理，例如 AOP 代理、初始化方法的调用等。
6. 异常处理：
• 如果指定的 Bean 不存在，Spring 会抛出 NoSuchBeanDefinitionException 异常。
• 如果多个符合条件的 Bean 存在，Spring 会抛出 NoUniqueBeanDefinitionException 异常。

核心代码分析

Spring 中 getBean 的具体实现主要在 AbstractBeanFactory 或 DefaultListableBeanFactory 类中。以下是 getBean 方法的一个简化版本：

public Object getBean(String name) throws BeansException {
// 1. 检查是否缓存中存在实例
Object bean = getSingleton(name);

// 2. 如果缓存中没有，创建新的 Bean 实例
if (bean == null) {
    bean = createBean(name);
}

// 3. 返回实例
return bean;

}

详细步骤
1. getSingleton：
• 这是一个检查缓存的过程。Spring 会维护一个缓存（通常是 singletonObjects）来存储已创建的单例 Bean。如果某个 Bean 的名称对应的实例存在于缓存中，getSingleton 会直接返回该实例。
2. createBean：
• 如果缓存中没有该 Bean，createBean 会负责创建一个新的 Bean 实例。这个过程包括：
• 创建一个新的 Bean 实例（通过反射或构造函数注入）。
• 填充该 Bean 的属性（依赖注入）。
• 调用 Bean 的初始化方法（如果有的话）。
• 注册 Bean 后处理器（例如 AOP）。
3. 作用域处理：
• 对于原型 Bean，Spring 会创建一个新的实例并返回，不会缓存。
• 对于单例 Bean，Spring 会将创建的实例缓存起来，后续请求都会返回缓存中的实例。
4. 异常抛出：
• 如果 getBean 找不到指定的 Bean，它会抛出 NoSuchBeanDefinitionException。
• 如果请求多个符合条件的 Bean，Spring 会抛出 NoUniqueBeanDefinitionException。

总结

Spring 的 getBean 方法的主体思路是先从缓存中查找 Bean 实例，如果不存在则创建并返回该实例。在此过程中，会考虑 Bean 的作用域、依赖注入、初始化等步骤。getBean 是 Spring 容器的核心方法之一，支持灵活的 Bean 查找和管理。

源码的步骤：

1. 这里解析bean的真正name，如果bean是工厂类，name前缀会加&，需要去掉
2. 无参单例先从缓存中尝试获取
3. 如果bean实例还在创建中，则直接抛出异常
4. 如果bean definition 存在于父的bean工厂中，委派给父Bean工厂获取
5. 标记这个beanName的实例正在创建确保它的依赖也被初始化

• 真正创建

• 单例时
  

• 原型时
  

• 根据bean的scope创建
  

二、Spring如何解决循环依赖问题
首先我们需要说明，Spring只是解决了单例模式下属性依赖的循环问题；Spring为了解决单例的循环依赖问题，使用了三级缓存。


具体的源码

分析getSingleton()的整个过程，Spring首先从一级缓存singletonObjects中获取。若是获取不到，而且对象正在建立中，就再从二级缓存earlySingletonObjects中获取。若是仍是获取不到且容许singletonFactories经过getObject()获取，就从三级缓存singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取，若是获取到了则从三级缓存移动到了二级缓存。

但其实Spring只能解决Setter方法注入的依赖，对于构造器注入的无法完成，这是因为构造器注入的是属于强制性的，Spring 必须在创建 Bean 时完全满足依赖关系，因此如果发生循环依赖，Spring 会抛出异常。

三、Spring中Bean的生命周期
Spring 只帮我们管理单例模式 Bean 的完整生命周期，对于 prototype 的 bean ，Spring 在创建好交给使用者之后则不会再管理后续的生命周期。