如何记忆Spring Bean的生命周期

1. 引言

“请你描述下 Spring Bean 的生命周期？”，这是面试官考察 Spring 的常用问题，可见是 Spring 中很重要的知识点。

我之前在准备面试时，去网上搜过答案，大多以下图给出的流程作为答案。

Spring的生命周期

但是当我第一次看到该图时，就产生了很多困扰，“Aware，BeanPostProcessor……这些都是什么啊？而且这么多步骤，太多了，该怎么记啊？”。

其实要记忆该过程，还是需要我们先去理解，本文将从以下两方面去帮助理解 Bean 的生命周期：

生命周期的概要流程：对 Bean 的生命周期进行概括，并且结合代码来理解；
扩展点的作用：详细介绍 Bean 生命周期中所涉及到的扩展点的作用。

2. 生命周期的概要流程

Bean 的生命周期概括起来就是 4 个阶段：

实例化（Instantiation）
属性赋值（Populate）
初始化（Initialization）
销毁（Destruction）

Spring生命周期(概要)

实例化：第 1 步，实例化一个 bean 对象；
属性赋值：第 2 步，为 bean 设置相关属性和依赖；
初始化：第 3~7 步，步骤较多，其中第 5、6 步为初始化操作，第 3、4 步为在初始化前执行，第 7 步在初始化后执行，该阶段结束，才能被用户使用；
销毁：第 8~10步，第8步不是真正意义上的销毁（还没使用呢），而是先在使用前注册了销毁的相关调用接口，为了后面第9、10步真正销毁 bean 时再执行相应的方法。

下面我们结合代码来直观的看下，在 doCreateBean() 方法中能看到依次执行了这 4 个阶段：

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {

    // 1. 实例化
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (instanceWrapper == null) {
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    
    Object exposedObject = bean;
    try {
        // 2. 属性赋值
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        // 3. 初始化
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }

    // 4. 销毁-注册回调接口
    try {
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
    }

    return exposedObject;
}

由于初始化包含了第 3~7步，较复杂，所以我们进到 initializeBean() 方法里具体看下其过程（注释的序号对应图中序号）：

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    // 3. 检查 Aware 相关接口并设置相关依赖
    if (System.getSecurityManager() != null) {
        AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
        }, getAccessControlContext());
    }
    else {
        invokeAwareMethods(beanName, bean);
    }

    // 4. BeanPostProcessor 前置处理
    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }

    // 5. 若实现 InitializingBean 接口，调用 afterPropertiesSet() 方法
    // 6. 若配置自定义的 init-method方法，则执行
    try {
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(
            (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
            beanName, "Invocation of init method failed", ex);
    }
    // 7. BeanPostProceesor 后置处理
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
    }

    return wrappedBean;
}

在 invokInitMethods() 方法中会检查 InitializingBean 接口和 init-method 方法，销毁的过程也与其类似：

// DisposableBeanAdapter.java
public void destroy() {
    // 9. 若实现 DisposableBean 接口，则执行 destory()方法
    if (this.invokeDisposableBean) {
        try {
            if (System.getSecurityManager() != null) {
                AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Object>) () -> {
                    ((DisposableBean) this.bean).destroy();
                    return null;
                }, this.acc);
            }
            else {
                ((DisposableBean) this.bean).destroy();
            }
        }
    }
    
	// 10. 若配置自定义的 detory-method 方法，则执行
    if (this.destroyMethod != null) {
        invokeCustomDestroyMethod(this.destroyMethod);
    }
    else if (this.destroyMethodName != null) {
        Method methodToInvoke = determineDestroyMethod(this.destroyMethodName);
        if (methodToInvoke != null) {
            invokeCustomDestroyMethod(ClassUtils.getInterfaceMethodIfPossible(methodToInvoke));
        }
    }
}

从 Spring 的源码我们可以直观的看到其执行过程，而我们记忆其过程便可以从这 4 个阶段出发，实例化、属性赋值、初始化、销毁。其中细节较多的便是初始化，涉及了 Aware、BeanPostProcessor、InitializingBean、init-method 的概念。这些都是 Spring 提供的扩展点，其具体作用将在下一节讲述。

3. 扩展点的作用

3.1 Aware 接口

若 Spring 检测到 bean 实现了 Aware 接口，则会为其注入相应的依赖。所以通过让bean 实现 Aware 接口，则能在 bean 中获得相应的 Spring 容器资源。

Spring 中提供的 Aware 接口有：

BeanNameAware：注入当前 bean 对应 beanName；
BeanClassLoaderAware：注入加载当前 bean 的 ClassLoader；
BeanFactoryAware：注入当前BeanFactory容器的引用。

其代码实现如下：

// AbstractAutowireCapableBeanFactory.java
private void invokeAwareMethods(final String beanName, final Object bean) {
    if (bean instanceof Aware) {
        if (bean instanceof BeanNameAware) {
            ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
        }
        if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
            ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl);
            
        }
        if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
            ((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
        }
    }
}

以上是针对 BeanFactory 类型的容器，而对于 ApplicationContext 类型的容器，也提供了 Aware 接口，只不过这些 Aware 接口的注入实现，是通过 BeanPostProcessor 的方式注入的，但其作用仍是注入依赖。

EnvironmentAware：注入 Enviroment，一般用于获取配置属性；
EmbeddedValueResolverAware：注入 EmbeddedValueResolver（Spring EL解析器），一般用于参数解析；
ApplicationContextAware（ResourceLoader、ApplicationEventPublisherAware、MessageSourceAware）：注入 ApplicationContext 容器本身。

其代码实现如下：

// ApplicationContextAwareProcessor.java
private void invokeAwareInterfaces(Object bean) {
    if (bean instanceof EnvironmentAware) {
        ((EnvironmentAware)bean).setEnvironment(this.applicationContext.getEnvironment());
    }

    if (bean instanceof EmbeddedValueResolverAware) {
        ((EmbeddedValueResolverAware)bean).setEmbeddedValueResolver(this.embeddedValueResolver);
    }

    if (bean instanceof ResourceLoaderAware) {
        ((ResourceLoaderAware)bean).setResourceLoader(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
        ((ApplicationEventPublisherAware)bean).setApplicationEventPublisher(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof MessageSourceAware) {
        ((MessageSourceAware)bean).setMessageSource(this.applicationContext);
    }

    if (bean instanceof ApplicationContextAware) {
        ((ApplicationContextAware)bean).setApplicationContext(this.applicationContext);
    }

}

3.2 BeanPostProcessor

BeanPostProcessor 是 Spring 为修改 bean提供的强大扩展点，其可作用于容器中所有 bean，其定义如下：

public interface BeanPostProcessor {

	// 初始化前置处理
	default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

	// 初始化后置处理
	default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

}

常用场景有：

对于标记接口的实现类，进行自定义处理。例如3.1节中所说的ApplicationContextAwareProcessor，为其注入相应依赖；再举个例子，自定义对实现解密接口的类，将对其属性进行解密处理；
为当前对象提供代理实现。例如 Spring AOP 功能，生成对象的代理类，然后返回。

// AbstractAutoProxyCreator.java
public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) {
    TargetSource targetSource = getCustomTargetSource(beanClass, beanName);
    if (targetSource != null) {
        if (StringUtils.hasLength(beanName)) {
            this.targetSourcedBeans.add(beanName);
        }
        Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(beanClass, beanName, targetSource);
        Object proxy = createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptors, targetSource);
        this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
        // 返回代理类
        return proxy;
    }

    return null;
}

3.3 InitializingBean 和 init-method

InitializingBean 和 init-method 是 Spring 为 bean 初始化提供的扩展点。

InitializingBean接口的定义如下：

public interface InitializingBean {
	void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

在 afterPropertiesSet() 方法写初始化逻辑。

指定 init-method 方法，指定初始化方法：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="demo" class="com.chaycao.Demo" init-method="init()"/>
    
</beans>

DisposableBean 和 destory-method 与上述类似，就不描述了。

4. 总结

最后总结下如何记忆 Spring Bean 的生命周期：

首先是实例化、属性赋值、初始化、销毁这 4 个大阶段；
再是初始化的具体操作，有 Aware 接口的依赖注入、BeanPostProcessor 在初始化前后的处理以及 InitializingBean 和 init-method 的初始化操作；
销毁的具体操作，有注册相关销毁回调接口，最后通过DisposableBean 和 destory-method 进行销毁。

5. 参考

上篇为什么枚举是单例模式的最佳方法

下篇Java回调的四种写法（反射、直接调用、接口调用、Lambda表达式）