Spring源碼分析（十一）bean的加載
摘要：本文結合《Spring源碼深度解析》來分析Spring 5.0.6版本的源代碼。若有描述錯誤之處，歡迎指正。
經過前面的分析，我們終於結束了對XML配置文件的解析，接下來將會面臨更大的挑戰，就是對bean加載的探索。bean加載的功能實現遠比bean的解析要復雜得多。同樣，我們還是以最開始的示例為基礎，對於加載bean的功能，在Spring中的調用方式是：
MySpringBean bean = (MySpringBean) beanFactory.getBean("mySpringBean");
這句代碼實現了什麽樣的功能呢？我們可以先快速體驗一下Spring中代碼是如何實現的。
@Override public Object getBean(String name) throws BeansException { return doGetBean(name, null, null, false); } protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType, @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {// 提取對應的beanName final String beanName = transformedBeanName(name); Object bean; /** * 檢查緩存中或者實例工廠中是否有對應的實例 * 為什麽首先會使用這段代碼呢？ * 因為在創建bean的時候會存在依賴註入的情況，而在創建依賴的時候為了避免循環依賴， * Spring創建bean的原則是不等bean創建完成就會將創建bean的ObjectFactory提早曝光， * 也就是將ObjectFactory加入到緩存中，一旦下個bean創建時候需要依賴上個bean則直接使用ObjectFactory*/ // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons. // 首先嘗試從緩存獲取或者singletonFactories中的ObjectFactory中獲取 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 + "‘"); } } // 返回對應的實例，有時候存在諸如BeanFactory的情況並不是直接返回實例本身而是返回指定方法返回的實例 bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null); } else { // Fail if we‘re already creating this bean instance: // We‘re assumably within a circular reference. /** * 只有在單例情況才會嘗試解決循環依賴，原型模式情況下，如果存在A中有B的屬性，B中有A的屬性， * 那麽當依賴註入的時候，就會產生當A還未創建完的時候因為對於B的創建再次返回創建A， * 造成循環依賴，也就是下面的情況isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)為true */ if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) { throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName); } // Check if bean definition exists in this factory. // 如果beanDefinitionMap中也就是在所有已經加載的類中不包括beanName則嘗試從parentBeanFactory中檢測 BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory(); if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) { // Not found -> check parent. String nameToLookup = originalBeanName(name); // 遞歸到BeanFactory中尋找 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 if (requiredType != null) { // No args -> delegate to standard getBean method. 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) { markBeanAsCreated(beanName); } try { // 將存儲XML配置文件的GenericBeanDefinition轉換為RootBeanDefinition， // 如果指定beanName是子Bean的話同時會合並父類的相關屬性 final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName); checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args); // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on. String[] dependsOn = mbd.getDependsOn(); // 若存在依賴則需要遞歸實例化依賴的bean 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 + "‘"); } // 緩存依賴調用 registerDependentBean(dep, beanName); try { getBean(dep); } catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) { throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "‘" + beanName + "‘ depends on missing bean ‘" + dep + "‘", ex); } } } // Create bean instance. // 實例化依賴的bean後便可以實例化mbd本身了 // singleton模式的創建 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. // prototype模式的創建 Object prototypeInstance = null; try { beforePrototypeCreation(beanName); prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args); } finally { afterPrototypeCreation(beanName); } bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd); } else { // 指定的scope上實例化bean 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. // 檢查需要的類型是否符合bean的實際類型 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; }
僅從代碼量就能看出來bean的加載經歷了一個相當復雜的過程，其中涉及各種各樣的考慮。相信讀者細心閱讀上面的代碼，並參照部分代碼註釋，是可以粗略地了解整個加載bean的過程。對於加載過程中所涉及的步驟大致如下。
（1）轉換對應的beanName。
或許很多人不理解轉換對應的beanName是什麽意思，傳入的參數name不就是beanName嗎？其實不是，這裏傳入的參數可能是別名，也可能是FactoryBean，所以需要進行一系列的解析，這些解析內容包括如下內容。
- 去除BeanFactory的修飾符，也就是如果name="&hello"，那麽會首先去除&而使name="hello"。
- 取指定alias所表示的最終beanName，例如別名A指向名稱為B的bean則返回B；若別名A指向別名B，別名B又指向名稱為C的bean則返回C。
（2）嘗試從緩存中加載單例。
單例在Spring的同一個容器內只會被創建一次，後續再獲取bean，就直接從單例緩存中獲取了。當然這裏也只是嘗試加載，首先嘗試從緩存中加載，如果加載不成功則再次嘗試從singletonFactories中加載。因為在創建單例bean的時候會存在依賴註入的情況，而在創建依賴的時候為了避免循環依賴，Spring創建bean的原則是不等bean創建完成就會將創建bean的ObjectFactory提早曝光，也就是將ObjectFactory加入到緩存中，一旦下個bean創建時候需要依賴上個bean則直接使用ObjectFactory。
（3）bean的實例化。
如果從緩存中得到了bean的原始狀態，則需要對bean進行實例化。這裏有必要強調一下，緩存中記錄的只是最原始的bean狀態，並不一定是我們最終想要的bean。舉個例子，假如我們需要對工廠bean進行處理，那麽這裏得到的其實是工廠bean的初始狀態，但是我們真正需要的是工廠bean中定義的factory-method方法返回的bean，而getObjectForBeanInstance就是完成這個工作的，後續會詳細講解。
（4）原型模式的依賴檢查。
只有在單例情況才會嘗試解決循環依賴，原型模式情況下，如果存在A中有B的屬性，B中有A的屬性，那麽當依賴註入的時候，就會產生當A還未創建完的時候因為對於B的創建再次返回創建A，造成循環依賴，也就是情況：isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)為true。
（5）檢測parentBeanFactory。
從代碼上看，如果緩存沒有數據的話直接轉到父類工廠上去加載了，這是為什麽呢？
可能讀者忽略了一個很重要的判斷條件：parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)。parentBeanFactory如果為空，則其他一切都是浮雲，但是!containsBeanDefinition(beanName)就比較重要了，它是在檢測如果當前加載的XML配置文件中不包含beanName所對應的配置，就只能到parentBeanFactory去嘗試了，然後再去遞歸地調用getBean方法。
（6）將存儲XML配置文件的GenericBeanDefinition轉換為RootBeanDefinition。
因為從XML配置文件中讀取到的Bean信息是存儲在GenericBeanDefinition中的，但是所有的Bean後續處理都是針對於RootBeanDefinition的，所以這裏需要進行轉換，轉換的同時如果父類bean不為空的話，則會一並合並父類的屬性。
（7）尋找依賴。
因為 bean 的初始化過程中很可能會用到某些屬性，而某些屬性很可能是動態配置的，並且配置成依賴於其他的 bean ，那麽這個時候就有必要先加載依賴的 bean ，所以，在 Sring 的加載順序中，在初始化某一個 bean 的時候首先會初始化這個 bcan 所對應的依賴。
( 8 ）針對不同的 scope 進行 bean 的創建。
我們都知道，在 Spring 中存在著不同的 scope ，其中默認的是 singleton ，但是還有些其他的配置諸如 prototype、 request 之類的。在這個步驟中， Sring會根據不同的配置進行不同的初始化策略。
( 9 ）類型轉換。
程序到這裏返回 bean 後已經基本結束了，通常對該方法的調用參數 requiredType 是為空的，但是可能會存在這樣的情況，返回的 bean 其實是個 String ，但是 requiredType卻傳入 Integer類型，那麽這時候本步驟就會起作用了 ，它的功能是將返回的 bean轉換為 requiredType 所指定的類型。當然， String 轉換為 Integer 是最簡單的一種轉換，在 Spring 中提供了各種各樣的轉換器，用戶也可以白己擴展轉換器來滿足需求。
經過上面的步驟後bean的加載就結束了，這個時候就可以返回所需要的 bean 了。其中最重要的就是步驟（ 8 ) ，針對不同的 scope 進行 bean 的創建，你會看到各種常用的 Spring 特性在這裏的實現。
Spring源碼分析（十一）bean的加載