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《系列二》-- 1、BeanFactory.getBean 总览
阅读原文时间：2023年08月29日阅读：6

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一句话概括

本文以走马观花的姿态，简单分析了一波 spring 容器创建bean的大致环节，后续将通过单独的文章进行细讲其中的没个环节。

本文将包含后文的链接，根据感兴趣的内容自取即可。

1 书接上回

我们已经知道了spring 是怎么解析标签的。

现在我们解析完标签并注册到 BeanFactoryRegistry 接口进行管理了，接下来我们要用解析的结果创建bean了

记得开篇说的那两行代码么：

import org.springframework.beans.factory.BeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanFactory;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;

public class XmlBeanFactoryTest {
    BeanFactory beanFactory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("bean.xml"));
    Object object = beanFactory.getBean("action");
}

现在正式进入第二行代码的流程：

Object object = beanFactory.getBean("action");

同理 【Shift + Ctrl + 鼠标左键】 尝试找到 getBean 的实现类，这里发现有多个符合条件的实现类；

再解析 XmlBeanFactory 的类图，那么显而易见，我们应该看 AbstractBeanFactory 类的 getBean() 方法

然后再层层递进，我们来到了 AbstractBeanFactory.doGetBean() 方法，这个方法的方法体非常长，如果不考虑其中细节，我们只需要讲解这一个方法大致就可以知道 BeanFactory.getBean() 最基本的实现，及其重要环节。

2 揭开 doGetBean() 的神秘面纱, 重要操作一览

实际上在spring 的5.x版本中， doGetBean()方法体非常的长, 应该在 150 行左右了，或许屏幕前的你会嗤之以鼻，就这？

如果平时有严格讲究clean code 规范，那么 超过 50 行的方法都是不合理的。(刚毕业时在某家公司见过 2700 多行的方法，虽然离职许久了，但是我敢肯定时至今日，那些代码必定还在"成长"。)

下边我会贴一串处理后的伪代码，主要用来展示 doGetGean() 方法的骨架：

protected <T> T doGetBean(
    String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
    throws BeansException {
    // 1. 转换/提取beanName  name 可能为：FactoryBean 、 别名alias 等

    String beanName = transformedBeanName(name);
    Object bean;

    // 2. 尝试直接从缓存中获取，或者从 singletonFactories 中的 ObjectFactory 获取

    //  - 检查缓存中或者实例工厂中是否有对应实例
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);  // 第一次尝试从单例bean池中获取缓存的 bean 实例
    if (sharedInstance != null && args == null) {
        // && 2.1 如果 bean 原型是FactoryBean 类型，则通过其 getObject() 方法生成真正的 bean
        //    && 2.2 否则直接返回 sharedInstance 本身作为: 待获取的bean
        bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
    } else {

        // 3. 缓存中不存在，那么就要从头再来了， 从前文 xml 标签解析到的 BeanDefinition 开始，逐步生成真正的 bean 对象
        // 3.1 存在无法消解的循环引用
        if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
            throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
        }

        // 3.2 parentBeanFactory 检查
        // parentBeanFactory 不为空  && 当前加载的XML中不包含 beanName 映射的类时，会尝试从 parentBeanFactory 获取
        BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
        if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
            // 3.2.1 当前工厂没能获取到相关 bean 向 parentBeanFactory 询问
            String nameToLookup = originalBeanName(name);
            if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
                return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
            } else if (args != null) {
                return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
            } else {
                return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
            }
        }

        // 4. 暂停一下, 能走到这一步说明：
        // 4.1 第一,从缓存取不到，那么是第一次加载当前bean;
        // 4.2 第二，没有进入上述的 parentBeanFactory 的流程里，说明 当前 的BeanFactory 里有带获取bean 的定义。

        // 5 类比 * 提前暴露，如果该配置生效，通过检查则，视为该 bean 已经创建
        if (!typeCheckOnly) {
            // 标记该 bean 已经被创建过
            markBeanAsCreated(beanName);
        }

        // 6. 正式进入，从零开始创建一个 bean 的过程
        try {
            // 6.1 对 bean 的后续处理都是针对 RootBeanDefinition 进行的，所以需要：
            // 将存储的 XML 配置文件的 GenericBeanDefinition 转化为 RootBeanDefinition  -->  ChildBeanDefinition
            RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);  // 老熟人了，第一个系列的文章讲的就是怎么得到她

            // 6.2 校验  mbd 对应的类是否为抽象类，[ 当前代码版本: spring 5.1 ]
            checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);

            // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
            // 6.3 获取引用关系, 实例化依赖的 bean [需要spring容器注入的依赖]
            String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
            if (dependsOn != null) {
                for (String dep : dependsOn) {
                    if (isDependent(beanName, dep)) { //  无法处理的， 循环依赖抛异常 TODO
                        throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
                    }
                    registerDependentBean(dep, beanName);  //  记录bean的name 记录他们之间的引用关系，被销毁时根据关系去销毁
                    try {
                        getBean(dep);  // 递归创建当前bean，依赖的其它 bean
                    } catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
                        throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
                                "'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
                    }
                }
            }

            // 7. 创建bean自身
            // 它依赖的 bean [ 加载/创建 ] 完毕， 最终到了加载其本身的时刻 (根据它的 beanDefinition 创建真正的 bean 实例)
            if (mbd.isSingleton()) {
                // 7.1 单例模式
                // 第二次尝试从单例bean缓存池中获取该bean实例；若无法从缓存中获取（未被加载），从头开始加载该 bean 的实例
                // 具体加载行为由 createBean()方法负责
                // 回调 getObject().createBean()前: 实例化前的准备工作 -- before[PostProcessor(后置处理器)]
                // 回调 getObject().createBean()后: 实例化完后的补充工作 -- after[PostProcessor(后置处理器)]
                sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
                    public Object getObject() throws BeansException {
                        try {
                            // 准备完成后回调  由子类 AbstractAutowireCapableBeanFactory 实现方法
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        } catch (BeansException ex) {
                            // 出错，单例工厂销毁该 bean
                            destroySingleton(beanName);
                        }
                    }
                });
                // 返回对应的实例  有些情况并不直接返回 实例本身，而是返回   <指定方法>   <返回的实例>
                // <指定方法> ： 实现  《特定工厂接口》  的   《工厂实例》   的某个方法
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
            } else if (mbd.isPrototype()) {
                // 7.2 prototype 原型模式， 实例化的手段: 直接创建新的bean
                Object prototypeInstance = null;
                try {
                    //  7.2.1 标记 bean 正在被创建
                    beforePrototypeCreation(beanName);
                    // 7.2.2 进入创建流程
                    prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                } finally {
                    // 7.2.3 标记的取消: 正在创建 (7.2.1 的逆向操作)
                    afterPrototypeCreation(beanName);
                }
                // 返回对应的bean实例，如果是 FactoryBean 时， 返回其 getObject() 方法的返回值  TODO
                bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
            } else {
                // 根据配置的 scope 实例化 bean (除单例-singleton、原型-prototype 之外)
                String scopeName = mbd.getScope();
                Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
                try {
                    Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
                        beforePrototypeCreation(beanName);
                        try {
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        } finally {
                            afterPrototypeCreation(beanName);
                        }
                    });
                    // 返回对应的实例  有些情况并不直接返回 实例本身，而是返回   <指定方法>   <返回的实例>
                    bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
                } catch (IllegalStateException ex) { }
            }
        } catch (BeansException ex) {
            // 发生异常后，清理现场
            cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
        }
    }

    // 检查生成的bean类型是否符合实际需求
    if (requiredType != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
        try {
            T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
            return convertedBean;
        } catch (TypeMismatchException ex) {
            throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
        }
    }
    return (T) bean;
}

关键词：

createBean(beanName, mbd, args);

文中一共三处，你可以仔细观察这三处 createBean() 所处的语境：

  • 第一次是 单例的场景, createBean() 方法的返回值，被一个单例处理的方法接收。它会根据 bean 的名称判断是否已经实例化过了，这里为了保证单例，甚至还用了双重锁机制。

  • 第二次是原型模式, 也就是创建对象时直接new, 你看这里 createBean() 的上下文语境，没有被任何的校验操作环绕，直接就返回了。

  • 第三次出现，是为了实例化上述两种类型之外的 bean, 这里 createBean() 被 Scope.get() 方法接收，可以确定的是这里必定会发生，根据 bean的Scope作用域而进行的校验。

没错上边展示的就是 "骨架", 往简单了说，getBean() 所做的事情不外乎上边提到的内容。

但是实际上呢，createBean() 的过程中还有许许多多重要的操作需要一一道来，后续章节将围绕上述的 "骨架" 进行展开。

后边的章节可以看作是一个目录，如果内容比较多，我会通过一个外部链接单独展示相关的内容。若篇幅较为短小，则会直接在下边呈现。

3 必要的课外知识

2、bean 的作用域 Scope 有哪些

3、FactoryBean的使用

4、循环依赖及其消解

4 深入了解 doGetBean

第三节介绍的内容将服务于本节接下来的内容，接下来我们将回顾 doGetBean 的整个流程，然后对如下列出的环节进行或详细或粗略的介绍。

5、单例bean的获取

源码中找到如下这行代码：

假如上一步中，我们从缓存中读取到了单例bean, 本小节将延续这条路线。

前边讲 FactoryBean 的时候就提到它了.

这里进去做的事就比较好理解了：

1 判断 bean 类型：如果不是 FactoryBean，或者bean命名不符合 FactoryBean 的命名格式，方法返回

2 若是 FactoryBean，先尝试从缓存获取( 缓存中保存的是：FactoryBean.getObject() 生成好的bean )；从缓存获取失败后进入后续流程

3 判断是否单例，如果是单例场景又是一套组合拳：锁定 singletonObjects 容器，然后进入从FactoryBean调用 getObject() 获取bean；

getObject() 后再次尝试读取缓存，若获取到了则舍弃上述读取动作的新的bean，以缓存中的为旧bean作为最终结果；而后进入bean的后处理器的增强操作流程；

而后方法返回前将加载结果放到单例缓存容器： factoryBeanObjectCache 中。需要注意的是：容器 factoryBeanObjectCache 仅仅为单例场景服务，因为 "多例" 场景下根本不需要缓存，每次直接从 FactoryBean 获取全新的 bean即可。

【其实这里也回答了，介绍 FactoryBean那篇文章中末尾遗留的问题：我们并不需要在 FactoryBean 的内部实现单例，spring 容器已经帮我们实现了，FactoryBean的单例管理。 】

4 若不是单例，无需考虑全局唯一，直接从 FactoryBeab 获取全新 bean；接着判断是否需要后置处理器的增强…. 至此流程结束。。。。。

实际上到目前位置的逻辑处理的都是，从缓存中成功获取到了bean的流程。

后续章节中，将围绕从 0 开始创建bean 的流程展开。

这里逻辑其实挺简单的：

  • 1 标记的第一处：其实就是判断 bean 是否已经进入创建流程，isPrototypeCurrentlyInCreation 内部其实就是一个 ThreadLocal 容器，如果你想深入追踪它，

    你可以关注这个 ThreadLocal 容器的set() 方法的调用链路，其实不难发现它的set 方法的调用，同样是在 doGetBean() 的后续环节中。

    这里如果我们讨论的是一个全新bean的创建，那么肯定就不存在冲突。

  • 2 标记的第二处： 尝试获取当前 BeanFactory 的 "父工厂", 然后判断当前 BeanFactory 的 BeanDefinitionRegistry 是否有被请求bean 的定义；

    如果当前BeanFactory 中不包含该 bean的定义，且 "父工厂" 不为空时，bean 的加载动作将被转嫁给 "父工厂" 去执行。

很明显，这里用 beanName 调用了 parentBeanFactory 的 getBean() 、 doGetBean() 等方法，这里就可以视作套娃递归了。

当然如果符合上述的情形，我们当前的分析就到头。

如果时不走 “父工厂” 的情形，我们接着往下看。

BeanDefinition: 如果你了解过 spring 对 xml 文件的加载，我想你对它不会陌生吧。实际上 spring 对xml 文件解析的结果，就是以 BeanDefinition 的形式进行保存的。

如果你还没忘记，我们当前仍然在 XmlBeanFactory().getBean() 的流程里。我们的大前提是：通过前边章节的介绍，XmlBeanFactory 已经完成了 对 xml 配置文件的解析，并通过 BeanDefinitionRegistry 接口进行管理。

如果忘了，我们再把 XmlBeanFactory 的类图放出来瞅瞅：

接着看源码：

这几行代码也比较干练，这里做的几件事无非就是根据 beanName，从BeanDefinitionRegistry 接口读取, 相应的 BeanDefinition，并进行一定的转化：

  • 1 如果从 BeanDefinition 中发现，它存在父类，那么会去读取父类，最终并用子类属性去覆盖父类的 BeanDefinition, 得到该bean的最终定义。

  • 2 对于上述装换操作完成的bean, 还可以通过容器缓存起来，若该bean 再次被加载时就可以重复利用了。（ "多例"bean 很容易被多次加载）

  • 3 校验该 beanName 指向的是否是抽象类，如果是，抛出异常

  • 4 从 BeanDefinition 获取，它依赖的别的 bean, 如果有依赖的bean，那么就转向被依赖的bean的加载，上图倒数第四行，承接的就是该操作；

    事实上bean加载时，都是要先去加载其依赖的bean的，它会递归的去加载所有被依赖的 bean，直至所有bean都被加载为止。

    【其实前边讲循环依赖，时提到过这个概念的。】

如果当前bean 依赖了别的bean，那么没什么好说的，这里就转向被依赖bean的加载。

如果被依赖bean全部被加载完了，或者它就不依赖任何的其它 bean，那么我们将进入接下来的流程。

如下的缩略图所示，就是本文剩下的全部内容了，这里分为对：单例bean、原型(“多例”)bean、其它bean的加载，实际上我们接触最多的就是单例bean的加载。

其实这里虽然根据不同作用域分为了3种情形，实际进行bean加载的动作其实大同小异，主要的差异在体现在作用域的特性上：

  • 单例：它关注的bean缓存的操作，保证全局唯一
  • 原型(多例): 它不需要保证唯一，每次直接创建全新bean，所以 spring 中对多例 bean的加载逻辑，反而比单例bean的加载简单了太多太多。

本文篇幅将会拉长，故通过单独的文章呈现。

6、从零开始的 bean 创建.md

8、单例bean的创建

从零开始的 多例bean 创建没啥好说的，因为每次必定创建全新的bean，那么就不需要设置缓存、全局唯一性检查等操作了，

所以多例 bean的 创建逻辑反而就只剩下了:

  • createBean() + getObjectForBeanInstance()

看这个代码结构，是不是很眼熟？跟单例bean的创建代码大同小异。

那么我们可以推测，当需要使用其它作用域时，那么需要向 BeanFactory 注册相关 "作用域的解析器"，也是上述截图中的：

  • scopes

对应作用域解析器，根据作用特性开发满足条件的 Scope.get(String beanName, ObjectFactory objFactory) 即可。

比如我们前边提到的单例作用域bean，就一个目的: 全局唯一。

如果忘了 bean 还有哪些作用域，可以回头去复习一下。

这里也很简单，getBean 支持指定 bean的类型，当bean 的加载结束后，如果参数指定了： requiredType

那么就需要进行参数类型校验。

5 系列二 getBean() 总结

这里，除了单纯的bean实例化、初始化，还包含了很多其它的的知识：

  • spring bean 的作用域及其特性，以及spring 面临相关作用域bean的加载时所做的动作；

  • FactoryBean 和 ObjectFactory

  • 循环依赖

  • 后置处理器

… 等等

别看仅一个 getBean() , 包含的东西实在太多太多了。

6 后续展望

实际上到了这里我们对 spring 基础功能的学习还是有所欠缺，比如大名鼎鼎的：AOP

毕竟 IOC 和 AOP 是 spring 的两大基本特性么。

不过好消息是对于AOP 的学习可以继承到目前为止我们的学习成果。

  • 实际上简单来说 AOP 干的事，就是普通bean 被加载成功后，再应用动态代理技术生成bean的子类，

    并把通过AOP定义增强内容实现。

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