前言
本系列全部基於 Spring 5.2.2.BUILD-SNAPSHOT 版本。因為 Spring 整個體系太過於龐大，所以只會進行關鍵部分的源碼解析。
本篇文章主要介紹 Spring IoC 容器是怎麼加載 bean 的。
正文
我們先看一下Spring IoC BeanDefinition 的加載和註冊一文中獲取 bean 的實例代碼：
public class BeanDefinitionDemo {
public static void main(String[] args) {
DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
reader.loadBeanDefinitions("META-INF/bean-definition.xml");
User user = beanFactory.getBean("user", User.class);
System.err.println(user);
}
}
通過 beanFactory.getBean() 這個方法就獲取了在 XML 中定義的 bean，下面我們就重點分析這個方法背後做了什麼操作。
在正式開始之前，我們先了解一下 FactoryBean 及其用法。
FactoryBean 介紹
FactoryBean 接口對於 Spring 框架來說佔有重要的地位，Spring 自身就提供了70多個 FactoryBean 的實現。它們隱藏了一下複雜 bean 的細節，給上層應用帶來了便利。下面是該接口的定義：
public interface FactoryBean<T> {
// 返回由FactoryBean創建的bean實例，如果isSingleton()返回true，
// 則該實例會放到Spring容器中單例緩存池中
@Nullable
T getObject() throws Exception;
// 返回FactoryBean創建的bean類型
@Nullable
Class<?> getObjectType();
// 返回由FactoryBean創建的bean實例的作用域是singleton還是prototype
default boolean isSingleton() {
return true;
}
}
當配置文件中 <bean> 的 class 屬性配置的實現類時 FactoryBean 時，通過 getBean() 返回的不是 FactoryBean 本身，而是 FactoryBean#getObject() 所返回的對象，相當於 FactoryBean#getObject() 代理了 getBean()。下面用簡單的代碼演示一下：
首先定義一個 Car 實體類：
public class Car {
private Integer maxSpeed;
private String brand;
private Double price;
public Integer getMaxSpeed() {
return maxSpeed;
}
public void setMaxSpeed(Integer maxSpeed) {
this.maxSpeed = maxSpeed;
}
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public Double getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(Double price) {
this.price = price;
}
}
上面的實體類，如果用傳統方式配置，每一個屬性都會對應一個 <property> 元素標籤。如果用 FactoryBean 的方式實現就會靈活一點，下面通過逗號分隔的方式一次性的為 Car 的所有屬性配置值。
public class CarFactoryBean implements FactoryBean<Car> {
private String carInfo;
@Override
public Car getObject() throws Exception {
Car car = new Car();
String[] infos = carInfo.split(",");
car.setBrand(infos[0]);
car.setMaxSpeed(Integer.valueOf(infos[1]));
car.setPrice(Double.valueOf(infos[2]));
return car;
}
@Override
public Class<?> getObjectType() {
return Car.class;
}
@Override
public boolean isSingleton() {
return true;
}
public String getCarInfo() {
return carInfo;
}
public void setCarInfo(String carInfo) {
this.carInfo = carInfo;
}
}
接下來，我們在 XML 中配置。
<bean id="car" class="com.leisurexi.ioc.domain.CarFactoryBean">
<property name="carInfo" value="超級跑車,400,2000000"/>
</bean>
最後看下測試代碼和運行結果：
@Test
public void factoryBeanTest() {
DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
reader.loadBeanDefinitions("META-INF/factory-bean.xml");
Car car = beanFactory.getBean("car", Car.class);
System.out.println(car);
CarFactoryBean carFactoryBean = beanFactory.getBean("&car", CarFactoryBean.class);
System.out.println(carFactoryBean);
}
可以看到如果 beanName 前面加上 & 獲取的是 FactoryBean 本身，不加獲取的 getObject() 返回的對象。
FactoryBean 的特殊之處在於它可以向容器中註冊兩個 bean，一個是它本身，一個是 FactoryBean.getObject() 方法返回值所代表的 bean。
bean 的加載
AbstractBeanFactory#getBean
public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException {
// 調用doGetBean方法(方法以do開頭實際做操作的方法)
return doGetBean(name, requiredType, null, false);
}
/**
* @param name bean的名稱
* @param requiredType bean的類型
* @param args 显示傳入的構造參數
* @param typeCheckOnly 是否僅僅做類型檢查
*/
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
// 獲取bean的實際名稱，見下文詳解
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// 直接嘗試從緩存獲取或 singletonFactories 中的 ObjectFactory 中獲取，見下文詳解
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
// 檢查bean是否是FactoryBean的實現。不是直接返回bean，
// 是的話首先檢查beanName是否以&開頭，如果是返回FactoryBean本身，
// 不是調用FactoryBean#getObject()返回對象，見下文詳解
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {
// 只有在單例情況下才會去嘗試解決循環依賴，原型模式下，如果存在A中有
// B屬性，B中有A屬性，那麼當依賴注入時，就會產生當A還未創建完的時候
// 對於B的創建而在此返回創建A，造成循環依賴
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
// 檢查當前bean的BeanDefinition是否在當前的bean工廠中，
// 不在遞歸調用父工廠的getBean()去獲取bean
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
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 if (requiredType != null) {
return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
}
else {
return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup);
}
}
// 如果不是僅僅做類型檢查，則是創建bean，這裏要進行記錄
if (!typeCheckOnly) {
// 記錄bean已經創建過
markBeanAsCreated(beanName);
}
try {
// 合併BeanDefinition，見下文詳解
final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
// 實例化bean前先實例化依賴bean，也就是depends-on屬性中配置的beanName
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
if (dependsOn != null) {
for (String dep : dependsOn) {
// 檢查是否循環依賴，即當前bean依賴dep，dep依賴當前bean，見下文詳解
if (isDependent(beanName, dep)) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
}
// 將dep和beanName的依賴關係放入到緩存中，見下文詳解
registerDependentBean(dep, beanName);
try {
// 獲取依賴dep對應的bean實例，如果還未創建實例，則先去創建
getBean(dep);
}
catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,"'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
}
}
}
// 如果 bean 的作用域是單例
if (mbd.isSingleton()) {
// 創建和註冊單例 bean，見下文詳解
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
// 創建 bean 實例
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
});
// 獲取bean實例
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// bean 的作用域是原型
else if (mbd.isPrototype()) {
Object prototypeInstance = null;
try {
// 原型 bean 創建前回調，
// 默認實現是將 beanName 保存到 prototypesCurrentlyInCreation 緩存中
beforePrototypeCreation(beanName);
// 創建 bean 實例
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
// 原型 bean 創建后回調，
// 默認實現是將 beanName 從prototypesCurrentlyInCreation 緩存中移除
afterPrototypeCreation(beanName);
}
// 獲取bean實例
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
// 自定義作用域
else {
// 獲取自定義作用域名稱
String scopeName = mbd.getScope();
// 獲取作用域對象
final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
// 如果為空表示作用域未註冊，拋出異常
if (scope == null) {
throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
}
try {
// 其他 Scope 的 bean 創建
// 新建了一個 ObjectFactory，並且重寫了 getObject 方法
Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> {
// 調用原型 bean 創建前回調
beforePrototypeCreation(beanName);
try {
// 創建 bean 實例，下篇文章詳解
return createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
// 調用原型 bean 創建后回調
afterPrototypeCreation(beanName);
}
});
// 獲取bean實例
bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
}
catch (IllegalStateException ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " + "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",ex);
}
}
}
catch (BeansException ex) {
cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
throw ex;
}
}
// 檢查所需的類型是否與實際 bean 實例的類型匹配
if (requiredType != null && !requiredType.isInstance(bean)) {
try {
// 如果類型不等，進行轉換，轉換失敗拋出異常；轉換成功直接返回
T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType);
if (convertedBean == null) {
throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
}
return convertedBean;
}
catch (TypeMismatchException ex) {
throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass());
}
}
// 返回 bean 實例
return (T) bean;
}
上面方法就是獲取 bean 的整個流程，下面我們對其調用的其它主要方法來一一分析。
轉換對應的 beanName
AbstractBeanFactory#transformedBeanName
protected String transformedBeanName(String name) {
return canonicalName(BeanFactoryUtils.transformedBeanName(name));
}
// BeanFactoryUtils.java
public static String transformedBeanName(String name) {
Assert.notNull(name, "'name' must not be null");
// 如果name不是&開頭，直接返回
if (!name.startsWith(BeanFactory.FACTORY_BEAN_PREFIX)) {
return name;
}
// 去除name的&前綴
return transformedBeanNameCache.computeIfAbsent(name, beanName -> {
do {
beanName = beanName.substring(BeanFactory.FACTORY_BEAN_PREFIX.length());
}
while (beanName.startsWith(BeanFactory.FACTORY_BEAN_PREFIX));
return beanName;
});
}
// SimpleAliasRegistry.java
public String canonicalName(String name) {
String canonicalName = name;
String resolvedName;
// 如果name是別名，則會循環去查找bean的實際名稱
do {
resolvedName = this.aliasMap.get(canonicalName);
if (resolvedName != null) {
canonicalName = resolvedName;
}
}
while (resolvedName != null);
return canonicalName;
}
嘗試從單例緩存獲取 bean
AbstractBeanFactory#getSingleton
public Object getSingleton(String beanName) {
// allowEarlyReference設置為true表示允許早期依賴
return getSingleton(beanName, true);
}
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// 先從一級緩存中，檢查單例緩存是否存在
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 如果為空，並且當前bean正在創建中，鎖定全局變量進行處理
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 從二級緩存中獲取
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
// 二級緩存為空 && bean允許提前曝光
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
// 從三級緩存中獲取bean對應的ObjectFactory
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
// 調用預先設定的getObject()，獲取bean實例
singletonObject = singletonFactory.getObject();
// 放入到二級緩存中，並從三級緩存中刪除
// 這時bean已經實例化完但還未初始化完
// 在該bean未初始化完時如果有別的bean引用該bean，可以直接從二級緩存中取出返回
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
上面方法主要就是嘗試從緩存中獲取 bean，緩存有三級，這也是 Spring 解決循環依賴的關鍵所在；後續會在 循環依賴 中重點講述。
獲取 bean 實例對象
AbstractBeanFactory#getObjectForBeanInstance
protected Object getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
// name 是否以 & 開頭
if (BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
// 如果是 null 直接返回
if (beanInstance instanceof NullBean) {
return beanInstance;
}
// beanName 以 & 開頭，但又不是 FactoryBean 類型，拋出異常
if (!(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
throw new BeanIsNotAFactoryException(beanName, beanInstance.getClass());
}
// 設置 isFactoryBean 為 true
if (mbd != null) {
mbd.isFactoryBean = true;
}
// 返回 bean 實例
return beanInstance;
}
// name 不是 & 開頭，並且不是 FactoryBean 類型，直接返回
if (!(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
return beanInstance;
}
// 到這裏就代表name不是&開頭，且是FactoryBean類型
// 即獲取FactoryBean.getObject()方法返回值所代表的bean
Object object = null;
if (mbd != null) {
mbd.isFactoryBean = true;
}
else {
// 從緩存中獲取實例
object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
}
if (object == null) {
// 將 beanInstance 強轉成 FactoryBean
FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) beanInstance;
// 合併 BeanDefinition
if (mbd == null && containsBeanDefinition(beanName)) {
mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
}
boolean synthetic = (mbd != null && mbd.isSynthetic());
// 獲取實例
object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic);
}
return object;
}
// FactoryBeanRegistrySupport.java
protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) {
// 如果是單例 bean，並且已經存在緩存中
if (factory.isSingleton() && containsSingleton(beanName)) {
// 加鎖
synchronized (getSingletonMutex()) {
// 從緩存中獲取
Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
if (object == null) {
// 調用 FactoryBean 的 getObject() 獲取實例
object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
// 如果該 beanName 已經在緩存中存在，則將 object 替換成緩存中的
if (alreadyThere != null) {
object = alreadyThere;
}
else {
if (shouldPostProcess) {
// 如果當前 bean 還在創建中，直接返回
if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
return object;
}
// 單例 bean 創建前回調
beforeSingletonCreation(beanName);
try {
// 對從 FactoryBean 獲得給定對象的後置處理，默認按原樣返回
object = postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName,
"Post-processing of FactoryBean's singleton object failed", ex);
}
finally {
// 單例 bean 創建后回調
afterSingletonCreation(beanName);
}
}
if (containsSingleton(beanName)) {
// 將 beanName 和 object 放到 factoryBeanObjectCache 緩存中
this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);
}
}
}
// 返回實例
return object;
}
}
else {
// 調用 FactoryBean 的 getObject() 獲取實例
Object object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
if (shouldPostProcess) {
try {
// 對從 FactoryBean 獲得給定對象的後置處理，默認按原樣返回
object = postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Post-processing of FactoryBean's object failed", ex);
}
}
// 返回實例
return object;
}
}
// FactoryBeanRegistrySupport.java
private Object doGetObjectFromFactoryBean(final FactoryBean<?> factory, final String beanName) throws BeanCreationException {
Object object;
try {
// 調用 getObject() 獲取實例
object = factory.getObject();
}
// 省略異常處理...
// 如果 object 為 null，並且當前 singleton bean 正在創建中，拋出異常
if (object == null) {
if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, "FactoryBean which is currently in creation returned null from getObject");
}
object = new NullBean();
}
// 返回 object 實例
return object;
}
上面代碼總結起來就是：如果 beanName 以 & 開頭，直接返回 FactoryBean 實例；否則調用 getObject() 方法獲取實例，然後執行 postProcessObjectFromFactoryBean() 回調，可以在回調方法中修改實例，默認按原樣返回。
合併 bean 定義元信息
AbstractBeanFactory#getMergedLocalBeanDefinition
下文將合併后的 BeanDefinition 簡稱為 MergedBeanDefinition 。
protected RootBeanDefinition getMergedLocalBeanDefinition(String beanName) throws BeansException {
// 從緩存獲取MergedBeanDefinition
RootBeanDefinition mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
// 如果存在MergedBeanDefinition，並且不是過期的，直接返回
if (mbd != null && !mbd.stale) {
return mbd;
}
// 獲取已經註冊的BeanDefinition然後去合併
return getMergedBeanDefinition(beanName, getBeanDefinition(beanName));
}
protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition bd)
throws BeanDefinitionStoreException {
// 頂級bean獲取合併后的BeanDefinition
return getMergedBeanDefinition(beanName, bd, null);
}
/**
* @param containingBd 如果是嵌套bean該值為頂級bean，如果是頂級bean該值為null
*/
protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(
String beanName, BeanDefinition bd, @Nullable BeanDefinition containingBd)
throws BeanDefinitionStoreException {
// 加鎖
synchronized (this.mergedBeanDefinitions) {
// 本次的RootBeanDefinition
RootBeanDefinition mbd = null;
// 以前的RootBeanDefinition
RootBeanDefinition previous = null;
// 如果bean是頂級bean，直接獲取MergedBeanDefinition
if (containingBd == null) {
mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
}
// 沒有MergedBeanDefinition || BeanDefinition過期了
if (mbd == null || mbd.stale) {
previous = mbd;
// 如果bean沒有parent
if (bd.getParentName() == null) {
// 如果bd本身就是RootBeanDefinition直接複製一份，否則創建一個
if (bd instanceof RootBeanDefinition) {
mbd = ((RootBeanDefinition) bd).cloneBeanDefinition();
}
else {
mbd = new RootBeanDefinition(bd);
}
}
else {
// bean有parent
BeanDefinition pbd;
try {
// 獲取parent bean的實際名稱
String parentBeanName = transformedBeanName(bd.getParentName());
if (!beanName.equals(parentBeanName)) {
// 當前beanName不等於它的parentBeanName
// 獲取parent的MergedBeanDefinition
pbd = getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
}
else {
// 如果parentBeanName與bd的beanName相同，則拿到父BeanFactory
// 只有在存在父BeanFactory的情況下，才允許parentBeanName與自己相同
BeanFactory parent = getParentBeanFactory();
if (parent instanceof ConfigurableBeanFactory) {
// 如果父BeanFactory是ConfigurableBeanFactory類型
// 則通過父BeanFactory獲取parent的MergedBeanDefinition
pbd = ((ConfigurableBeanFactory) parent).getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
}
else {
// 如果父BeanFactory不是ConfigurableBeanFactory，拋出異常
throw new NoSuchBeanDefinitionException(parentBeanName,
"Parent name '" + parentBeanName + "' is equal to bean name '" + beanName + "': cannot be resolved without an AbstractBeanFactory parent");
}
}
}
catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(bd.getResourceDescription(), beanName, "Could not resolve parent bean definition '" + bd.getParentName() + "'", ex);
}
// 使用父MergedBeanDefinition構建一個新的RootBeanDefinition對象（深拷貝）
mbd = new RootBeanDefinition(pbd);
// 覆蓋與parent相同的屬性
mbd.overrideFrom(bd);
}
// 如果bean沒有設置scope屬性，默認是singleton
if (!StringUtils.hasLength(mbd.getScope())) {
mbd.setScope(RootBeanDefinition.SCOPE_SINGLETON);
}
// 當前bean是嵌套bean && 頂級bean的作用域不是單例 && 當前bean的作用域是單例
// 這裏總結起來就是，如果頂層bean不是單例的，那麼嵌套bean也不能是單例的
if (containingBd != null && !containingBd.isSingleton() && mbd.isSingleton()) {
// 設置當前bean的作用域和頂級bean一樣
mbd.setScope(containingBd.getScope());
}
// 當前bean是頂級bean && 緩存bean的元數據(該值默認為true)
if (containingBd == null && isCacheBeanMetadata()) {
// 將當前bean的MergedBeanDefinition緩存起來
this.mergedBeanDefinitions.put(beanName, mbd);
}
}
// 以前的RootBeanDefinition不為空，拷貝相關的BeanDefinition緩存
if (previous != null) {
copyRelevantMergedBeanDefinitionCaches(previous, mbd);
}
return mbd;
}
}
上面代碼主要是獲取 MergedBeanDefinition ，主要步驟如下：
-
首先從緩存中獲取 bean 的 MergedBeanDefinition，如果存在並且未過期直接返回。
-
不存在或者已過期的 MergedBeanDefinition ，獲取已經註冊的 BeanDefinition 去作為頂級 bean 合併。
-
bean 沒有 parent (就是 XML 中的 parent 屬性)，直接封裝成 RootBeanDefinition 。
-
bean 有 parent ，先去獲取父 MergedBeanDefinition ，然後覆蓋和合併與 parent 相同的屬性。
注意：這裏只有 abstract、scope、lazyInit、autowireMode、dependencyCheck、dependsOn 、factoryBeanName、factoryMethodName、initMethodName、destroyMethodName 會覆蓋，而 constructorArgumentValues、propertyValues、methodOverrides 會合併。
-
如果沒有設置作用域，默認作用域為 singleton 。
-
緩存 MergedBeanDefinition 。
上文中提到如果 bean 有 parent，會合併一些屬性，這裏我們稍微展示一下合併后的 propertyValues:
首先定義一個 SuperUser 繼承上面定義的 User，如下：
public class SuperUser extends User {
private String address;
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
@Override
public String toString() {
return "SuperUser{" +
"address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
然後我們在 XML 文件中配置一下，如下:
<bean id="superUser" class="com.leisurexi.ioc.domain.SuperUser" parent="user">
<property name="address" value="北京"/>
</bean>
然後下圖是我 Debug 的截圖，可以看到 superUser 的 propertyValues 合併了 user 的 id 和 name 屬性。
上文還提到了嵌套 bean ，下面我們簡單看一下什麼是嵌套 bean。
在 Spring 中，如果某個 bean 所依賴的 bean 不想被 Spring 容器直接訪問，可以使用嵌套 bean。和普通的 bean 一樣，使用 bean 元素來定義嵌套的 bean，嵌套 bean 只對它的外部 bean 有效，Spring 無法直接訪問嵌套 bean ，因此定義嵌套 bean 也無需指定 id 屬性。如下配置片段是一個嵌套 bean 示例：
採用上面的配置形式可以保證嵌套 bean 不能被容器訪問，因此不用擔心其他程序修改嵌套 bean。外部 bean 的用法和使用結果和以前沒有區別。
嵌套 bean 提高了 bean 的內聚性，但是降低了程序的靈活性。只有在確定無需通過 Spring 容器訪問某個 bean 實例時，才考慮使用嵌套 bean 來定義。
尋找依賴
DefaultSingletonBeanRegistry#isDependent
protected boolean isDependent(String beanName, String dependentBeanName) {
// 加鎖
synchronized (this.dependentBeanMap) {
// 檢測beanName和dependentBeanName是否有循環依賴
return isDependent(beanName, dependentBeanName, null);
}
}
private boolean isDependent(String beanName, String dependentBeanName, @Nullable Set<String> alreadySeen) {
// 如果當前bean已經檢測過，直接返回false
if (alreadySeen != null && alreadySeen.contains(beanName)) {
return false;
}
// 解析別名，獲取實際的beanName
String canonicalName = canonicalName(beanName);
// 獲取canonicalName所依賴beanName集合
Set<String> dependentBeans = this.dependentBeanMap.get(canonicalName);
// 如果為空，兩者還未確定依賴關係，返回false
if (dependentBeans == null) {
return false;
}
// 如果dependentBeanName已經存在於緩存中，兩者已經確定依賴關係，返回true
if (dependentBeans.contains(dependentBeanName)) {
return true;
}
// 循環檢查，即檢查依賴canonicalName的所有beanName是否被dependentBeanName依賴(即隔層依賴)
for (String transitiveDependency : dependentBeans) {
if (alreadySeen == null) {
alreadySeen = new HashSet<>();
}
// 將已經檢查過的記錄下來，下次直接跳過
alreadySeen.add(beanName);
if (isDependent(transitiveDependency, dependentBeanName, alreadySeen)) {
return true;
}
}
return false;
}
DefaultSingletonBeanRegistry#registerDependentBean
public void registerDependentBean(String beanName, String dependentBeanName) {
// 解析別名，獲取實際的beanName
String canonicalName = canonicalName(beanName);
// 加鎖
synchronized (this.dependentBeanMap) {
// 獲取canonicalName依賴beanName集合，如果為空默認創建一個LinkedHashSet當做默認值
Set<String> dependentBeans =
this.dependentBeanMap.computeIfAbsent(canonicalName, k -> new LinkedHashSet<>(8));
// 如果dependentBeanName已經記錄過了，直接返回
if (!dependentBeans.add(dependentBeanName)) {
return;
}
}
// 加鎖
synchronized (this.dependenciesForBeanMap) {
// 這裡是和上面的dependentBeanMap倒過來，key為dependentBeanName
Set<String> dependenciesForBean =
this.dependenciesForBeanMap.computeIfAbsent(dependentBeanName, k -> new LinkedHashSet<>(8));
dependenciesForBean.add(canonicalName);
}
}
下面我們舉個A、B的 depends-on 屬性都是對方的例子：
首先獲取A，調用 isDependent() 方法，因為第一次獲取A，所以 dependentBeanMap 中沒有記錄依賴關係，直接返回 false；接着調用registerDependentBean()，這裡會向 dependentBeanMap 中反過來存儲依賴關係，也就是以B為 key ，value 是一個包含A的 Set集合。
接着會調用 getBean() 方法獲取B，首先調用 isDependent() 方法，因為在獲取A時已經存儲了B的依賴關係，所以獲取到的dependentBeans 的集合中包含A，所以直接返回true，拋出循環引用異常。
這個方法又引入了一個跟 dependentBeanMap 類似的緩存 dependenciesForBeanMap。這兩個緩存很容易搞混，這裏再舉一個簡單的例子：A 依賴 B，那麼 dependentBeanMap 存放的是 key 為 B，value 為含有 A 的 Set；而 dependenciesForBeanMap 存放的是key 為 A，value 為含有 B 的 Set。
創建和註冊單例 bean
DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
// 加鎖
synchronized (this.singletonObjects) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 緩存中不存在當前 bean，也就是當前 bean 第一次創建
if (singletonObject == null) {
// 如果當前正在銷毀 singletons，拋出異常
if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) {
throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName, "Singleton bean creation not allowed while singletons of this factory are in destruction " + "(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)");
}
// 創建單例 bean 之前的回調
beforeSingletonCreation(beanName);
boolean newSingleton = false;
boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
if (recordSuppressedExceptions) {
this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();
}
try {
// 獲取 bean 實例，在此處才會去真正調用創建 bean 的方法
singletonObject = singletonFactory.getObject();
newSingleton = true;
}
// 省略異常處理...
finally {
if (recordSuppressedExceptions) {
this.suppressedExceptions = null;
}
// 創建單例 bean 之後的回調
afterSingletonCreation(beanName);
}
if (newSingleton) {
// 將 singletonObject 放入緩存
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
}
// 返回 bean 實例
return singletonObject;
}
}
// 單例 bean 創建前的回調方法，默認實現是將 beanName 加入到當前正在創建 bean 的緩存中，
// 這樣便可以對循環依賴進行檢測
protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {
if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
}
// 單例 bean 創建后的回調方法，默認實現是將 beanName 從當前正在創建 bean 的緩存中移除
protected void afterSingletonCreation(String beanName) {
if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName)) {
throw new IllegalStateException("Singleton '" + beanName + "' isn't currently in creation");
}
}
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 這邊bean已經初始化完成了，放入一級緩存
this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
// 移除三級緩存
this.singletonFactories.remove(beanName);
// 移除二級緩存
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
// 將 beanName 添加到已註冊 bean 緩存中
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
自定義作用域示例
我們實現一個 ThreadLocal 級別的作用域，也就是同一個線程內 bean 是同一個實例，不同線程的 bean 是不同實例。首先我們繼承 Scope 接口實現，其中方法。如下：
public class ThreadLocalScope implements Scope {
/** scope 名稱，在 XML 中的 scope 屬性就配置此名稱 */
public static final String SCOPE_NAME = "thread-local";
private final NamedThreadLocal<Map<String, Object>> threadLocal = new NamedThreadLocal<>("thread-local-scope");
/**
* 返回實例對象，該方法被 Spring 調用
*/
@Override
public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
Map<String, Object> context = getContext();
Object object = context.get(name);
if (object == null) {
object = objectFactory.getObject();
context.put(name, object);
}
return object;
}
/**
* 獲取上下文 map
*/
@NonNull
private Map<String, Object> getContext() {
Map<String, Object> map = threadLocal.get();
if (map == null) {
map = new HashMap<>();
threadLocal.set(map);
}
return map;
}
@Override
public Object remove(String name) {
return getContext().remove(name);
}
@Override
public void registerDestructionCallback(String name, Runnable callback) {
// TODO
}
@Override
public Object resolveContextualObject(String key) {
Map<String, Object> context = getContext();
return context.get(key);
}
@Override
public String getConversationId() {
return String.valueOf(Thread.currentThread().getId());
}
}
上面的 ThreadLocalScope 重點關注下 get() 即可，該方法是被 Spring 調用的。
然後在 XML 中配置 bean 的 scope 為 thread-local。如下：
<bean id="user" name="user" class="com.leisurexi.ioc.domain.User" scope="thread-local">
<property name="id" value="1"/>
<property name="name" value="leisurexi"/>
</bean>
接着我們測試一下。測試類：
@Test
public void test() throws InterruptedException {
DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
// 註冊自定義作用域
beanFactory.registerScope(ThreadLocalScope.SCOPE_NAME, new ThreadLocalScope());
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
reader.loadBeanDefinitions("META-INF/custom-bean-scope.xml");
for (int i = 0; i < 3; i++) {
Thread thread = new Thread(() -> {
User user = beanFactory.getBean("user", User.class);
System.err.printf("[Thread id :%d] user = %s%n", Thread.currentThread().getId(), user.getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(user.hashCode()));
User user1 = beanFactory.getBean("user", User.class);
System.err.printf("[Thread id :%d] user1 = %s%n", Thread.currentThread().getId(), user1.getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(user1.hashCode()));
});
thread.start();
thread.join();
}
}
說一下我們這裏的主要思路，新建了三個線程，查詢線程內 user bean 是否相等，不同線程是否不等。
結果如下圖：
總結
本文主要介紹了 getBean() 方法流程，我們可以重新梳理一下思路：
- 獲取
bean 實際名稱，如果緩存中存在直接取出實際 bean 返回。
- 緩存中不存在，判斷當前工廠是否有
BeanDefinition ，沒有遞歸去父工廠創建 bean。
- 合併
BeanDefinition ，如果 depends-on 不為空，先去初始化依賴的 bean。
- 如果
bean 的作用域是單例，調用 createBean() 方法創建實例，這個方法會執行 bean 的其它生命周期回調，以及屬性賦值等操作；接着執行單例 bean 創建前後的生命周期回調方法，並放入 singletonObjects 緩存起來。
- 如果
bean 的作用域是原型，調用 createBean() 方法創建實例，並執行原型 bean 前後調用生命周期回調方法。
- 如果
bean 的作用域是自定義的，獲取對應的 Scope 對象，調用重寫的 get() 方法獲取實例，並執行原型 bean 前後調用生命周期回調方法。
- 最後檢查所需的類型是否與實際
bean 實例的類型匹配，如果不等進行轉換，最後返回實例。
關於 createBean() 方法的細節，會在後續文章中進行分析。
最後，我模仿 Spring 寫了一個精簡版，代碼會持續更新。地址：https://github.com/leisurexi/tiny-spring。
參考
- 《Spring 源碼深度解析》—— 郝佳
- https://github.com/geektime-geekbang/geekbang-lessons
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電動車固然需要充電，而電力也可能來自於火力發電，但是火力發電廠的能源效率可達 60%，汽油引擎內燃機卻只有 30%，這是電動車節能的理論基礎之一；此外，電動車可應用煞車回電，甚至如輪胎大廠固特異正研發「燒胎回電」，在煞車時可將車體的動能部分回收為電能，內燃機引擎車煞車時所有動能都化為摩擦熱喪失，這是電動車較內燃機引擎車節能的理論基礎之二，因此，車體越重，煞停時消耗的動能越大、行駛時煞車次數越多，電動車較內燃機節省能源的幅度就更高。 以此觀之，沉重的垃圾車，每到定點就要停車，等裝完垃圾再重新啟動，顯然比開在高速公路的輕量跑車來得更有節能空間。 於是，原本也是特斯拉共同創辦人之一的伊恩萊特（Ian Wright），選擇鎖定垃圾車，成立新創事業「萊特速度」（Wrightspeed），伊恩萊特表示，一般標準垃圾車每天都要煞停、再啟動 1,000 次，導致每 3 個月就會磨光煞車皮，每年燒掉 1.4 加侖汽油。這是很有節能潛力的目標。 萊特速度改裝現有垃圾車，將原本內燃機動力總成改裝為電動動力總成，並且加裝煞車回電系統，除了可回收電力以外，也能減輕煞車皮的負擔，不再每三個月就磨光煞車皮，而為了延長行駛距離，動力總成上還加裝了一組汽油發電機，作為備用能源，這與油電混合動力車不同，汽油發電機並不是直接驅動車輛，而是供電給電池，透過電動動力總成來驅動車輛，維持全電動的動力總成架構。 
