spring源码深度解析—bean的加载（上）
1. 概述
前面我们已经分析了spring对于xml配置文件的解析，接下来我们将对bean的加载进行探索。bean的加载比配置文件的解析要复杂的多。还记得我们在测试读取配置文件后获取bean用的方法吗？context.getBean(“testContructor”)，如下所示，这段代码具体实现了什么功能呢？接下来我们将详细分析下。
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("construtor.xml");
TestConstructor test =(TestConstructor) context.getBean("testContructor");
System.out.println(test.getName());
}
}我们看到这个方法是在接口BeanFactory中定义的，我们看下BeanFactory体系结构，如下图所示：
从上图我们看到：
（1）BeanFactory作为一个主接口不继承任何接口，暂且称为一级接口。
（2）有3个子接口继承了它，进行功能上的增强。这3个子接口称为二级接口。
（3）ConfigurableBeanFactory可以被称为三级接口，对二级接口HierarchicalBeanFactory进行了再次增强，它还继承了另一个外来的接口SingletonBeanRegistry
（4）ConfigurableListableBeanFactory是一个更强大的接口，继承了上述的所有接口，无所不包，称为四级接口。（这4级接口是BeanFactory的基本接口体系。继续，下面是继承关系的2个抽象类和2个实现类：）
（5）AbstractBeanFactory作为一个抽象类，实现了三级接口ConfigurableBeanFactory大部分功能。
（6）AbstractAutowireCapableBeanFactory同样是抽象类，继承自AbstractBeanFactory，并额外实现了二级接口AutowireCapableBeanFactory
（7）DefaultListableBeanFactory继承自AbstractAutowireCapableBeanFactory，实现了最强大的四级接口ConfigurableListableBeanFactory，并实现了一个外来接口BeanDefinitionRegistry，它并非抽象类。
（8）最后是最强大的XmlBeanFactory，继承自DefaultListableBeanFactory，重写了一些功能，使自己更强大。
接下来我们就跟踪getBean方法，首先进入到AbstractBeanFactory.getBean方法中，其内部使用的是doGetBean方法，然后继续跟踪代码
//AbstractBeanFactory中的getBean方法
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
//提取对应的beanName
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
/*
*检查缓存中的实例工程是否存在对应的实例
*为何要优先使用这段代码呢？
*因为在创建单例bean的时候会存在依赖注入的情况，而在创建依赖的时候为了避免循环依赖
*spring创建bean的原则是在不等bean创建完就会将创建bean的objectFactory提前曝光，即将其加入到缓存中，一旦下个bean创建时依赖上个bean则直接使用 *objectFactory
*直接从缓存中或singletonFactories中获取objectFactory
*/
// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
if (isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
logger.debug("Returning eagerly cached instance of singleton bean '" + beanName +
"' that is not fully initialized yet - a consequence of a circular reference");
}
else {
logger.debug("Returning cached instance of singleton bean '" + beanName + "'");
}
}
//返回对应的实例，有些时候并不是直接返回实例，而是返回某些方法返回的实例
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {
//只有在单例的情况下才会解决循环依赖
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
//尝试从parentBeanFactory中查找bean
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
// Not found -> check parent.
String nameToLookup = originalBeanName(name);
if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory) {
return ((AbstractBeanFactory) parentBeanFactory).doGetBean(
nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
}
else if (args != null) {
// Delegation to parent with explicit args.
return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
}
else {
// No args -> delegate to standard getBean method.
return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
}
}
//如果不是仅仅做类型检查，则这里需要创建bean，并做记录
if (!typeCheckOnly) {
markBeanAsCreated(beanName);
}
try {
//将存储XML配置文件的GenericBeanDefinition转换为RootBeanDefinition，同时如果存在父bean的话则合并父bean的相关属性
final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
//如果存在依赖则需要递归实例化依赖的bean
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
if (dependsOn != null) {
for (String dep : dependsOn) {
if (isDependent(beanName, dep)) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
}
registerDependentBean(dep, beanName);
try {
getBean(dep);
}
catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
}
}
}
// 实例化依赖的bean后对bean本身进行实例化
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { try { return createBean(beanName, mbd, args); } catch (BeansException ex) { // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution. // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean. destroySingleton(beanName); throw ex; } }); bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd); } else if (mbd.isPrototype()) { // It's a prototype -> create a new instance.
Object prototypeInstance = null;
try {
beforePrototypeCreation(beanName);
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
else {
String scopeName = mbd.getScope();
final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
if (scope == null) {
throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
}
try {
Object scopedInstance = scope.get(beanName, () -> { beforePrototypeCreation(beanName); try { return createBean(beanName, mbd, args); } finally { afterPrototypeCreation(beanName); } }); 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; } } // Check if required type matches the type of the actual bean instance. if (requiredType != null && !requiredType.isInstance(bean)) { try { T convertedBean = getTypeConverter().convertIfNecessary(bean, requiredType); if (convertedBean == null) { throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass()); } return convertedBean; } catch (TypeMismatchException ex) { if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Failed to convert bean '" + name + "' to required type '" + ClassUtils.getQualifiedName(requiredType) + "'", ex); } throw new BeanNotOfRequiredTypeException(name, requiredType, bean.getClass()); } } return (T) bean; }具体的加载流程图如下：
BeanFactory是Spring IOC容器的鼻祖，是IOC容器的基础接口，所有的容器都是从它这里继承实现而来。可见其地位。BeanFactory提供了最基本的IOC容器的功能，即所有的容器至少需要实现的标准。
BeanFactory体系结构是典型的工厂方法模式，即什么样的工厂生产什么样的产品。BeanFactory是最基本的抽象工厂，而其他的IOC容器只不过是具体的工厂，对应着各自的Bean定义方法。但同时，其他容器也针对具体场景不同，进行了扩充，提供具体的服务。
XmlBeanFactory，只是提供了最基本的IOC容器的功能。而且XMLBeanFactory,继承自DefaultListableBeanFactory。DefaultListableBeanFactory实际包含了基本IOC容器所具有的所有重要功能，是一个完整的IOC容器。
2. FactoryBean
2.1 BeanFactory和FactoryBean区别
BeanFactory和FactoryBean都是接口，那他们有什么区别呢？
（1）BeanFactory以Factory结尾，表明他是一个工厂，用于管理Bean的一个工厂。在Spring中，BeanFactory是IOC容器的核心接口，它的职责包括：实例化、定位、配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。它为其他具体的IOC容器提供了最基本的规范，例如DefaultListableBeanFactory,
XmlBeanFactory,ApplicationContext 等具体的容器都是实现了BeanFactory，再在其基础之上附加了其他的功能。其源码如下：
public interface BeanFactory {
String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&";
Object getBean(String name) throws BeansException;
<T> T getBean(String name, @Nullable Class<T> requiredType) throws BeansException;
Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
<T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;
<T> T getBean(Class<T> requiredType, Object... args) throws BeansException;
boolean containsBean(String name);
boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
boolean isTypeMatch(String name, @Nullable Class<?> typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
@Nullable
Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
String[] getAliases(String name);
}（2）FactoryBean以Bean结尾，表明他是一个bean，不同于普通Bean的是：它是实现了FactoryBean接口的Bean，根据该Bean的ID从BeanFactory中获取的实际上是FactoryBean的getObject()返回的对象，而不是FactoryBean本身，如果要获取FactoryBean对象，请在id前面加一个&符号来获取。其源码如下：
public interface FactoryBean<T> {
@Nullable
T getObject() throws Exception;
@Nullable
Class<?> getObjectType();
default boolean isSingleton() {
return true;
}
}BeanFactory和FactoryBean其实没有什么比较性的，只是两者的名称特别接近，所以有时候会拿出来比较一番，BeanFactory是提供了OC容器最基本的形式，给具体的IOC容器的实现提供了规范，FactoryBean可以说为IOC容器中Bean的实现提供了更加灵活的方式，FactoryBean在IOC容器的基础上给Bean的实现加上了一个简单工厂模式和装饰模式，我们可以在getObject()方法中灵活配置。其实在Spring源码中有很多FactoryBean的实现类，要想深入准确的理解FactoryBean，我们需要分析其源码。
一般情况下，Spring通过反射机制利用的class属性指定实现类实例化Bean，在某些情况下，实例化Bean过程比较复杂，如果按照传统的方式，则需要在中提供大量的配置信息。配置方式的灵活性是受限的，这时采用编码的方式可能会得到一个简单的方案。Spring为此提供了一个org.springframework.bean.factory.FactoryBean的工厂类接口，用户可以通过实现该接口定制实例化Bean的逻辑。
FactoryBean接口对于Spring框架来说占用重要的地位，Spring自身就提供了70多个FactoryBean的实现。它们隐藏了实例化一些复杂Bean的细节，给上层应用带来了便利。从Spring3.0开始，FactoryBean开始支持泛型，即接口声明改为FactoryBean的形式，如上代码所示。在FactoryBean接口中定义了3个方法：
（1）T getObject()：返回由FactoryBean创建的Bean实例，如果isSingleton()返回true，则该实例会放到Spring容器中单实例缓存池中；
（2）boolean isSingleton()：返回由FactoryBean创建的Bean实例的作用域是singleton还是prototype；
（3）Class getObjectType()：返回FactoryBean创建的Bean类型。
当配置文件中的class属性配置的实现类是FactoryBean时，通过getBean()方法返回的不是FactoryBean本身，而是FactoryBean#getObject()方法所返回的对象，相当于FactoryBean#getObject()代理了getBean()方法。
