深度解析 Spring 源码：揭秘BeanFactory 之谜

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文章目录

    • 一、认识BeanFactory
      • 1.1 BeanFactory的概述
      • 1.2 BeanFactory与 ApplicationContext的区别
    • 二、BeanFactory源码解读
      • 2.1 BeanFactory 接口
        • 2.1.1 getBean()
        • 2.1.2 containsBean()
        • 2.1.3 isSingleton()
      • 2.2 DefaultListableBeanFactory 类
        • 2.2.1 registerBeanDefinition()
        • 2.2.2 getBean()
    • 三、BeanFactory的使用场景与注意事项
      • 3.1 探讨BeanFactory在生命周期管理中的具体操作和控制逻辑，以及如何影响Bean的生命周期
      • 3.2 分析BeanFactory在依赖注入过程中的作用和实现方式
      • 3.3 探讨BeanFactory在AOP中的作用，以及如何实现切面的注入和切点的定义

一、认识BeanFactory

1.1 BeanFactory的概述

BeanFactory是Spring框架中的一个核心接口，它提供了一种灵活的方式来管理Bean，并实现了IoC（控制反转）和DI（依赖注入）等特性，为应用程序提供了灵活、可扩展的对象管理和配置机制。

BeanFactory的特性：

  1. IoC容器： BeanFactory是Spring的IoC容器之一。IoC是一种设计模式，它将控制权从应用程序代码中转移到了外部容器中，由容器来管理和控制对象的创建、配置和生命周期。在Spring中，BeanFactory负责管理应用程序中的Java对象（称为Bean），并负责将它们装配到应用程序中。
  2. Bean的定义和注册： BeanFactory负责加载、解析和注册Bean的定义。Bean的定义通常包括Bean的类型、名称、作用域、依赖关系等信息。通过BeanFactory，我们可以将Bean的定义注册到容器中，以便在需要时进行实例化和使用。
  3. Bean的创建和管理： 一旦Bean的定义被注册到了BeanFactory中，BeanFactory就可以根据这些定义来创建和管理Bean的实例。BeanFactory负责实例化Bean，并处理它们的生命周期，包括初始化、依赖注入、属性设置等。
  4. 依赖注入（DI）： BeanFactory实现了依赖注入的功能，它负责解析Bean之间的依赖关系，并将依赖的Bean实例注入到目标Bean中。这种依赖注入的方式使得对象之间的耦合度降低，提高了代码的灵活性和可测试性。
  5. 延迟初始化： BeanFactory支持延迟初始化，即只有在需要时才会实例化Bean。这种延迟加载的方式可以提高应用程序的性能和资源利用率，特别是在应用程序启动时加载大量的Bean时。
  6. 支持不同的Bean作用域： BeanFactory支持不同的Bean作用域，包括单例（singleton）、原型（prototype）、请求（request）、会话（session）等。通过配置不同的作用域，我们可以控制Bean的生命周期和共享方式。

1.2 BeanFactory与 ApplicationContext的区别

网上有些博主描述BeanFactory与 ApplicationContext是一样的 || 现在一般都用ApplicantContext代替BeanFactory 的说法，其实不一定准确。BeanFactory与 ApplicationContext大部分相同的原因是ApplicationContext是BeanFactory的子接口，所以存在些许区别；具体何时使用需要根据业务的需求合理性选择。

BeanFactory是一个轻量级的Bean容器，适用于资源有限的环境和对性能要求较高的场景；而ApplicationContext是一个功能更加丰富的应用上下文，适用于大多数的应用程序开发。

BeanFactory和ApplicationContext的区别：

  1. 初始化时机：
    • BeanFactory在初始化时并不会实例化所有的Bean，而是在需要时才进行实例化。这样可以延迟加载，提高了应用程序的性能和资源利用率。
    • ApplicationContext在初始化时会预先实例化所有的单例Bean，并缓存这些实例。这样可以提高应用程序的启动速度，但也会消耗更多的内存。
  2. 功能扩展：
    • ApplicationContext是BeanFactory的子接口，它提供了更多的功能和扩展，如国际化支持、事件发布、AOP集成、资源加载、消息解析等。
    • BeanFactory相对简单，主要用于基本的Bean管理和依赖注入，不支持ApplicationContext提供的额外功能。
  3. 自动装配：
    • ApplicationContext支持自动装配（autowiring），可以根据类型、名称等条件自动注入依赖的Bean。
    • BeanFactory需要显式地配置依赖关系，不能自动装配Bean。
  4. 应用场景：
    • 如果应用程序对资源占用有较高的要求，且需要延迟加载Bean，则可以使用BeanFactory。
    • 如果应用程序需要更多的高级功能，如国际化、事件处理、AOP等，则建议使用ApplicationContext。

二、BeanFactory源码解读

由于源码过长，仅仅展示部分源码截图分析，想要深入了解的读者可以自行结合源码解读分析，这里不做过多描述，仅和BeanFactory有关，Bean的生命周期在后续博文会有所提及，本篇不做概述。

2.1 BeanFactory 接口

本文仅解读BeanFactory接口的主要方法，其它方法读者可自行结合源码解读。BeanFactory 接口主要的方法包括 getBean(String name)、containsBean(String name)、isSingleton(String name) 等。

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2.1.1 getBean()

根据给定的条件获取一个Bean对象。

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2.1.2 containsBean()

检查是否存在给定名称的Bean 。

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2.1.3 isSingleton()

用于检查给定名称的Bean是否是单例的，它考虑了单例对象缓存、父级Bean工厂以及Bean定义等因素。

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2.2 DefaultListableBeanFactory 类

BeanFactory 接口有多个实现类，其中最重要的是 DefaultListableBeanFactory 和 XmlBeanFactory。前者是 Spring 默认的 BeanFactory 实现类，后者是从 XML 文件加载 bean 配置信息的 BeanFactory 实现类。本文只分析DefaultListableBeanFactory 类，想要了解XmlBeanFactory类可以自行结合源码分析。

DefaultListableBeanFactory 类是 BeanFactory 接口的默认实现，负责管理 bean 的注册、解析、依赖注入等工作。

2.2.1 registerBeanDefinition()

用于注册Bean定义。

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2.2.2 getBean()

获取指定类型的 Bean。

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三、BeanFactory的使用场景与注意事项

3.1 探讨BeanFactory在生命周期管理中的具体操作和控制逻辑，以及如何影响Bean的生命周期

BeanFactory负责管理Bean的生命周期，其具体操作和控制逻辑：

  1. Bean的加载与实例化： 当Spring容器启动时，BeanFactory会根据配置文件或注解等方式加载Bean的定义。在需要时，BeanFactory会根据这些定义实例化Bean对象。
  2. 依赖注入： 在实例化Bean时，BeanFactory会检查Bean之间的依赖关系，并自动注入依赖的Bean实例。这可以通过构造函数注入、属性注入或者方法注入来实现（正常情况下来说，不能使用注解自动注入，上文1.2 - 3有解释[先预判一下你们的预判，我相信有细心的读者看完下面的Demo，就会来说怎么博主使用了@Autowired，请看Demo下的ps有解释哈]）。
  3. 初始化回调： 在Bean实例化完成后，BeanFactory会调用Bean的初始化回调方法。这些方法可以通过注解（如@PostConstruct）或接口（如InitializingBean接口）来指定，用于执行一些初始化操作。
  4. 销毁回调： 当Spring容器关闭时，BeanFactory会调用Bean的销毁回调方法。这些方法可以通过注解（如@PreDestroy）或接口（如DisposableBean接口）来指定，用于执行一些资源释放或清理操作。
  5. 作用域管理： BeanFactory支持不同的Bean作用域，如单例（singleton）、原型（prototype）等。根据配置，BeanFactory会管理和控制不同作用域下Bean的生命周期。

使用BeanFactory管理Bean的生命周期，接口实现Demo：

import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.stereotype.Component;


/**
 * 实现了 InitializingBean 和 DisposableBean 接口，分别用于在Bean初始化和销毁时执行特定的逻辑
*/
@Component
class MyBean implements InitializingBean, DisposableBean {

    private String message;

    public MyBean() {
        System.out.println("Bean实例化");
    }

    /**
     * 通过 @Autowired 注解的 setMessage 方法进行注入
     */
    @Autowired
    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("Bean初始化: " + message);
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("Bean销毁");
    }
}

/**
 * 实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口，用于在BeanFactory标准初始化之后修改应用程序上下文的内部bean工厂
 */
@Component
class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

    /**
     * BeanFactory 后置处理器是在 BeanFactory 标准初始化之后、在所有其他 bean 被实例化之前执行的
     * 意味着，在容器启动时，首先会初始化 BeanFactory，然后才会执行任何 BeanFactory 后置处理器的逻辑，包括自定义的 BeanFactory 后置处理器
     */
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        System.out.println("自定义BeanFactory后置处理器");
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Demo.class);
        MyBean myBean = context.getBean(MyBean.class);
        myBean.setMessage("Hello, Spring!");
        context.close();
    }
}

/**
 * 输出结果:
 * 自定义BeanFactory后置处理器
   Bean实例化
   Bean初始化: Hello, Spring!
   Bean销毁
   
   * 原因：
   * 1、AnnotationConfigApplicationContext 会创建并初始化 BeanFactory，然后执行所有的 BeanFactoryPostProcessor，所以首先输出 “自定义BeanFactory后置处理器”。
2、Spring 容器会创建 MyBean 的实例，并输出 “Bean实例化”。
3、在 MyBean 实例化之后，Spring 容器会通过 @Autowired 注解注入 message 属性，并调用 afterPropertiesSet() 方法，输出 “Bean初始化: Hello, Spring!”。
4、当调用 context.close() 方法时，Spring 容器会销毁 MyBean 的实例，并调用 destroy() 方法，输出 “Bean销毁”。
 */

ps： AnnotationConfigApplicationContext 是 BeanFactory 接口的一个具体实现，同时也是 ApplicationContext 接口的一个子接口，它提供了对 @Autowired 注解的支持。

3.2 分析BeanFactory在依赖注入过程中的作用和实现方式

BeanFactory 能够通过读取配置文件或者注解等方式，将 bean 实例化并管理起来，并且解决它们之间的依赖关系，确保各个 bean 能够正确初始化和销毁。

使用 Spring 的 BeanFactory 实现依赖注入Demo：

  1. 创建一个简单的Java类作为bean。
/**
 * message 属性和相应的 setter 和 getter 方法
 */
public class MyBean {
    private String message;

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }
}
  1. 创建一个接口来定义BeanFactory的行为。
public interface MyBeanFactory {
    MyBean getMyBean();
}
  1. 实现这个接口来创建一个简单的BeanFactory。
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyBeanFactoryImpl implements MyBeanFactory {

    private final MyBean myBean;
    /**
     * 构造函数注入来获取MyBean实例，并将其保存在BeanFactory中
     */
    @Autowired
    public MyBeanFactoryImpl(MyBean myBean) {
        this.myBean = myBean;
    }

    @Override
    public MyBean getMyBean() {
        return myBean;
    }
}
  1. 创建一个简单的应用程序来演示BeanFactory的使用。
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * MyDemo 类使用了 @Component 注解，表明它是一个Spring的组件，并且在其中注入了 MyBeanFactory 的实例。Spring在启动时会扫描这个类，并创建它的实例，并通过构造函数注入的方式将 MyBeanFactory 的实例传递给 MyDemo 类
 */
@Component
public class MyDemo {

    private final MyBeanFactory myBeanFactory;

    /**
     * 通过构造函数注入的方式获取了 MyBeanFactory 的实例
     */
    @Autowired
    public MyDemo(MyBeanFactory myBeanFactory) {
        this.myBeanFactory = myBeanFactory;
    }

    public void run() {
        // 获取 MyBean 实例，并设置消息内容并输出
        MyBean myBean = myBeanFactory.getMyBean();
        myBean.setMessage("Hello, BeanFactory!");
        System.out.println(myBean.getMessage());
    }
}

3.3 探讨BeanFactory在AOP中的作用，以及如何实现切面的注入和切点的定义

当在 AOP（面向切面编程）中使用 BeanFactory 时，它的作用主要是负责管理切面（Aspect）以及它们所需的各种对象（通常是通知（Advice）和切点（Pointcut））。

实现 AOP，并实现切面的注入和切点的定义Demo：

  1. 定义切面（Aspect）。
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.springframework.stereotype.Component;

/** 
 * 定义切面 MyAspect，并在someMethod()方法执行之前打印一条日志
 */
@Aspect
@Component
public class MyAspect {

    @Before("execution(* com.example.MyBean.someMethod())")
    public void beforeSomeMethod() {
        System.out.println("Before executing someMethod()");
    }
}
  1. 定义切点（Pointcut）。

切点是一个表达式，它决定了切面将会在哪些连接点（方法调用、方法执行、异常处理等）被触发。在这里，将切点定义为 MyBean 类中的 someMethod() 方法。

execution(* com.example.MyBean.someMethod())
  1. 实现切面的注入。
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyBeanFactoryImpl implements MyBeanFactory {

    private final MyBean myBean;

    /**
     * 注入了MyBean类的实例，这个实例可能会被切面拦截
     */
    @Autowired
    public MyBeanFactoryImpl(MyBean myBean) {
        this.myBean = myBean;
    }

    @Override
    public MyBean getMyBean() {
        return myBean;
    }
}
  1. 启用AOP。

要启用 Spring 的 AOP 功能，需要在配置中启用 @EnableAspectJAutoProxy 注解。

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
    // 其他配置...
}

人生在勤，不索何获

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