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BeanNameAware源码分析

BeanNameAware源码分析

作者: xuchengsheng | 来源:发表于2023-10-25 00:05 被阅读0次

    BeanNameAware

    一、基本信息

    ✒️ 作者 - Lex 📝 博客 - 我的CSDN 📚 文章目录 - 所有文章 🔗 源码地址 - BeanNameAware源码

    二、接口描述

    BeanNameAware 接口。当一个 Bean 实现了此接口，可以感知其在 Spring 容器中的名称。

    三、接口源码

    BeanNameAware 是 Spring 框架自 01.11.2003 开始引入的一个核心接口。实现BeanNameAware接口的对象会在Spring容器中被自动注入Bean的名称。

    /**
 * 由希望知道其在 bean 工厂中名称的 beans 实现的接口。
 * 注意通常不推荐一个对象依赖于其 bean 名称，因为这可能导致对外部配置的脆弱依赖，
 * 以及可能的不必要的对 Spring API 的依赖。
 *
 * 有关所有 bean 生命周期方法的列表，请参见
 * BeanFactory BeanFactory javadocs。
 *
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Chris Beams
 * @since 01.11.2003
 * @see BeanClassLoaderAware
 * @see BeanFactoryAware
 * @see InitializingBean
 */
public interface BeanNameAware extends Aware {

    /**
     * 设置在创建此 bean 的 bean 工厂中的 bean 的名称。
     * 此方法在填充常规 bean 属性之后被调用，但在如 InitializingBean#afterPropertiesSet() 这样的
     * 初始化回调或自定义初始化方法之前被调用。
     * @param name 工厂中的 bean 的名称。注意，这个名称是工厂中使用的实际 bean 名称，
     * 这可能与最初指定的名称不同：尤其对于内部 bean 名称，实际的 bean 名称可能已通过添加 "#..." 后缀变得唯一。
     * 如果需要，可以使用 BeanFactoryUtils#originalBeanName(String) 方法来提取没有后缀的原始 bean 名称。
     */
    void setBeanName(String name);

}

    四、主要功能

    1. 提供 setBeanName 方法

      • 当一个 Bean 实现了 BeanNameAware 接口，它需要提供 setBeanName 方法的实现。这个方法有一个参数，即该 Bean 在 Spring 容器中的名称。

    2. 自动回调

      • 当 Spring 容器创建并配置一个实现了 BeanNameAware 接口的 Bean 时，容器会自动回调 setBeanName 方法，并传入该 Bean 在容器中的名称。这意味着我们不需要显式地调用这个方法；Spring 容器会自动处理。

    3. 获取 Bean 的名称

      • 有时，Bean 可能需要知道其在容器中的名称以执行特定的逻辑或功能，或者为了日志记录或其他目的。通过实现 BeanNameAware，Bean 可以轻松获得此信息。

    五、最佳实践

    首先来看看启动类入口，上下文环境使用AnnotationConfigApplicationContext（此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式），构造参数我们给定了一个MyConfiguration组件类。

    public class BeanNameAwareApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
    }
}

    使用@ComponentScan注解，告诉 Spring 容器去 "com.xcs.spring.service" 扫描包及其子包

    @Configuration
@ComponentScan("com.xcs.spring.service")
public class MyConfiguration {

}

    MyBasePayService 是一个抽象类，结合了 Spring 的三个特殊接口：BeanNameAware（让 Bean 知道其名字）、InitializingBean（Bean 属性设置后的初始化操作）和 DisposableBean（Bean 销毁前的操作）。

    public abstract class MyBasePayService implements BeanNameAware, InitializingBean, DisposableBean {

    private String beanName;

    @Override
    public void setBeanName(String beanName) {
        this.beanName = beanName;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("Module " + beanName + " has been registered.");
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("Module " + beanName + " has been unregistered.");
    }
}

    MyAliPayService 和 MyWeChatPayService 是两个支付服务类，都继承自 MyBasePayService，因此它们会自动获得与 Spring 容器生命周期相关的基本功能。这种设计方式为多个支付服务提供了一个共同的生命周期管理模式，同时允许每个服务添加其特定的支付逻辑。

    @Service
public class MyAliPayService extends MyBasePayService{
    
}

@Service
public class MyWeChatPayService extends MyBasePayService{
    
}

    运行结果发现，当 Spring 容器启动并初始化 Beans 时，它正确地识别并实例化了 MyAliPayService 和 MyWeChatPayService 这两个服务。由于这两个服务都继承自 MyBasePayService，在 Bean 的属性被设置之后（即在 afterPropertiesSet() 方法中），它们分别打印出了 "Module myAliPayService has been registered." 和 "Module myWeChatPayService has been registered." 这两条信息，提供了一个共同的生命周期管理模式。

    Module myAliPayService has been registered.
Module myWeChatPayService has been registered.

    六、时序图

    sequenceDiagram
    Title: BeanNameAware时序图
    participant BeanNameAwareApplication
    participant AnnotationConfigApplicationContext
    participant AbstractApplicationContext
    participant DefaultListableBeanFactory
    participant AbstractBeanFactory
    participant DefaultSingletonBeanRegistry
    participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
    participant MyBasePayService
    
    BeanNameAwareApplication->>AnnotationConfigApplicationContext:AnnotationConfigApplicationContext(componentClasses)<br>创建上下文
    AnnotationConfigApplicationContext->>AbstractApplicationContext:refresh()<br>刷新上下文
    AbstractApplicationContext->>AbstractApplicationContext:finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)<br>初始化Bean工厂
    AbstractApplicationContext->>DefaultListableBeanFactory:preInstantiateSingletons()<br>实例化单例
    DefaultListableBeanFactory->>AbstractBeanFactory:getBean(name)<br>获取Bean
    AbstractBeanFactory->>AbstractBeanFactory:doGetBean(name,requiredType,args,typeCheckOnly)<br>执行获取Bean
    AbstractBeanFactory->>DefaultSingletonBeanRegistry:getSingleton(beanName,singletonFactory)<br>获取单例Bean
    DefaultSingletonBeanRegistry-->>AbstractBeanFactory:getObject()<br>获取Bean实例
    AbstractBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:createBean(beanName,mbd,args)<br>创建Bean
    AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:doCreateBean(beanName,mbd,args)<br>执行Bean创建
    AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:initializeBean(beanName,bean,mbd)<br>负责bean的初始化
    AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:invokeAwareMethods(beanName, bean)<br>调用Aware方法
    AbstractAutowireCapableBeanFactory->>MyBasePayService:setBeanName(beanName)<br>设置Bean名称
    AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
    AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
    AnnotationConfigApplicationContext-->>BeanNameAwareApplication:初始化完成

    七、源码分析

    首先来看看启动类入口，上下文环境使用AnnotationConfigApplicationContext（此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式），构造参数我们给定了一个MyConfiguration组件类。

    public class BeanNameAwareApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
    }
}

    在org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext#AnnotationConfigApplicationContext构造函数中，执行了三个步骤，我们重点关注refresh()方法

    public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
    this();
    register(componentClasses);
    refresh();
}

    在org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh方法中我们重点关注一下finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)这方法会对实例化所有剩余非懒加载的单列Bean对象，其他方法不是本次源码阅读的重点暂时忽略。

    @Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    // ... [代码部分省略以简化]
    // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
    finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
    // ... [代码部分省略以简化]
}

    在org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization方法中，会继续调用DefaultListableBeanFactory类中的preInstantiateSingletons方法来完成所有剩余非懒加载的单列Bean对象。

    /**
 * 完成此工厂的bean初始化，实例化所有剩余的非延迟初始化单例bean。
 * 
 * @param beanFactory 要初始化的bean工厂
 */
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
    // ... [代码部分省略以简化]
    // 完成所有剩余非懒加载的单列Bean对象。
    beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

    在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons方法中，主要的核心目的是预先实例化所有非懒加载的单例bean。在Spring的上下文初始化完成后，该方法会被触发，以确保所有单例bean都被正确地创建并初始化。其中getBean(beanName)是此方法的核心操作。对于容器中定义的每一个单例bean，它都会调用getBean方法，这将触发bean的实例化、初始化及其依赖的注入。如果bean之前没有被创建过，那么这个调用会导致其被实例化和初始化。

    public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
    // ... [代码部分省略以简化]
    // 循环遍历所有bean的名称
    for (String beanName : beanNames) {
        getBean(beanName);
    }
    // ... [代码部分省略以简化]
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean()方法中，又调用了doGetBean方法来实际执行创建Bean的过程，传递给它bean的名称和一些其他默认的参数值。此处，doGetBean负责大部分工作，如查找bean定义、创建bean（如果尚未创建）、处理依赖关系等。

    @Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
    return doGetBean(name, null, null, false);
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean方法中，首先检查所请求的bean是否是一个单例并且已经创建。如果尚未创建，它将创建一个新的实例。在这个过程中，它处理可能的异常情况，如循环引用，并确保返回的bean是正确的类型。这是Spring容器bean生命周期管理的核心部分。

    protected <T> T doGetBean(
        String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
        throws BeansException {
    // ... [代码部分省略以简化]

    // 开始创建bean实例
    if (mbd.isSingleton()) {
        // 如果bean是单例的，我们会尝试从单例缓存中获取它
        // 如果不存在，则使用lambda创建一个新的实例
        sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
            try {
                // 尝试创建bean实例
                return createBean(beanName, mbd, args);
            }
            catch (BeansException ex) {
                // ... [代码部分省略以简化]
            }
        });
        // 对于某些bean（例如FactoryBeans），可能需要进一步处理以获取真正的bean实例
        beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
    }
    // ... [代码部分省略以简化]

    // 确保返回的bean实例与请求的类型匹配
    return adaptBeanInstance(name, beanInstance, requiredType);
}

    在org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()方法中，主要负责从单例缓存中获取一个已存在的bean实例，或者使用提供的ObjectFactory创建一个新的实例。这是确保bean在Spring容器中作为单例存在的关键部分。

    public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    // 断言bean名称不能为空
    Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");

    // 同步访问单例对象缓存，确保线程安全
    synchronized (this.singletonObjects) {
        // 从缓存中获取单例对象
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);

        // 如果缓存中没有找到
        if (singletonObject == null) {
            // ... [代码部分省略以简化]

            try {
                // 使用工厂创建新的单例实例
                singletonObject = singletonFactory.getObject();
                newSingleton = true;
            }
            catch (IllegalStateException ex) {
                // ... [代码部分省略以简化]
            }
            catch (BeanCreationException ex) {
                // ... [代码部分省略以简化]
            }
            finally {
                // ... [代码部分省略以简化]
            }

            // ... [代码部分省略以简化]
        }

        // 返回单例对象
        return singletonObject;
    }
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean()方法中，主要的逻辑是调用 doCreateBean，这是真正进行 bean 实例化、属性填充和初始化的地方。这个方法会返回新创建的 bean 实例。

    @Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {
    
    // ... [代码部分省略以简化]
    
    try {
        // 正常的bean实例化、属性注入和初始化。
        // 这里是真正进行bean创建的部分。
        Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
        // 记录bean成功创建的日志
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
        }
        return beanInstance;
    }
    catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {
        // ... [代码部分省略以简化]
    }
    catch (Throwable ex) {
        // ... [代码部分省略以简化]
    }
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean方法中，initializeBean方法是bean初始化，确保bean是完全配置和准备好的。

    protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
        throws BeanCreationException {

    // 声明一个对象，后续可能用于存放初始化后的bean或它的代理对象
    Object exposedObject = bean;

    // ... [代码部分省略以简化]
    
    try {
        // ... [代码部分省略以简化]
        
        // bean初始化
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    } 
    catch (Throwable ex) {
        // ... [代码部分省略以简化]
    }

    // 返回创建和初始化后的bean
    return exposedObject;
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean方法中，invokeAwareMethods(beanName, bean)是一个非常重要的步骤。这个方法是为了处理实现了Spring的Aware接口族的Beans（例如BeanNameAware, BeanFactoryAware等）。如果提供的bean实现了任何这些接口，该方法会回调相应的Aware方法。

    protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {

    // ... [代码部分省略以简化]
    
    invokeAwareMethods(beanName, bean);
    
    // ... [代码部分省略以简化]

    return wrappedBean;
}

    在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeAwareMethods方法中，用于处理实现了 Spring Aware 接口族的 beans。当一个 bean 实现了如 BeanNameAware、BeanClassLoaderAware 或 BeanFactoryAware 等接口时，此方法确保正确的回调方法被调用，从而为 bean 提供关于其运行环境或其他相关信息。

    private void invokeAwareMethods(String beanName, Object bean) {
    if (bean instanceof Aware) {
        if (bean instanceof BeanNameAware) {
            ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
        }
        if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
            // ... [代码部分省略以简化]
        }
        if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
            // ... [代码部分省略以简化]
        }
    }
}

    最后执行到我们自定义的逻辑中，我们将这个名称存储在 beanName 变量中，以便后续使用。

    public abstract class MyBasePayService implements BeanNameAware, InitializingBean, DisposableBean {

    private String beanName;

    @Override
    public void setBeanName(String beanName) {
        this.beanName = beanName;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("Module " + beanName + " has been registered.");
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("Module " + beanName + " has been unregistered.");
    }
}

    八、注意事项

    1. 与其他生命周期方法的顺序

      • setBeanName 方法的调用是在其他许多生命周期方法之前的，例如 InitializingBean#afterPropertiesSet 和任何定义的初始化方法。因此，我们不应该在 setBeanName 方法内部预期其他配置或初始化逻辑已经完成。

    2. 仅在容器管理的 Beans 中有效

      • 只有当 bean 是由 Spring 容器管理时，BeanNameAware 才会生效。简单地创建一个类的实例（例如通过 new 关键字）并不会触发 BeanNameAware 功能。

    3. 与其他 Aware 接口的组合使用

      • 当一个 bean 同时实现多个 Aware 接口时，需要注意它们的调用顺序。例如，BeanNameAware、BeanFactoryAware 和 ApplicationContextAware 的回调方法调用顺序是固定的。

    4. Bean 名称的唯一性

      • Spring 容器内的 bean 名称是唯一的，但如果使用别名，同一个 bean 可能会有多个名称。当实现 BeanNameAware 时，我们获得的是 bean 的主要名称。

    九、总结

    最佳实践总结

    1. 启动及配置

      • 我们使用了 AnnotationConfigApplicationContext 作为 Spring 容器的入口，专门为基于 Java 的配置设计。该容器被初始化并加载了 MyConfiguration 类，它定义了应用的主要配置。

    2. 组件扫描

      • 通过在 MyConfiguration 类中使用 @ComponentScan 注解，我们告诉 Spring 容器去扫描 "com.xcs.spring.service" 包及其子包，以找到和管理 Beans。

    3. 生命周期管理

      • MyBasePayService类展示了如何利用 Spring 的特殊接口，例如 BeanNameAware、InitializingBean 和 DisposableBean，来插入到 Bean 的生命周期的特定阶段。当一个 Bean 实例被创建并管理 by Spring, 它会被赋予一个名称（通过 BeanNameAware）、在所有属性设置后初始化（通过 InitializingBean）以及在应用结束或 Bean 被销毁时执行特定操作（通过 DisposableBean）。

    4. 具体的服务实现

      • 有两个具体的支付服务，MyAliPayService 和 MyWeChatPayService，它们都继承了 MyBasePayService。这意味着它们都自动继承了上述的生命周期管理功能。当 Spring 容器启动时，这两个服务的相关生命周期方法会被调用，如我们从打印的消息中所看到的。

    5. 实际效果

      • 当应用运行时，每个服务类都会打印出其已经被注册和注销的消息，这是由于它们都继承了 MyBasePayService 中定义的生命周期方法。

    源码分析总结

    1. 启动和上下文初始化

      • 使用AnnotationConfigApplicationContext初始化Spring容器，其中传递了配置类MyConfiguration。

    2. 注册和刷新上下文

      • 在AnnotationConfigApplicationContext构造函数中，register()方法注册配置类，而refresh()方法开始加载和初始化beans。

    3. 开始bean的实例化

      • refresh()方法进一步调用了finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)，该方法负责预先实例化所有非懒加载的单例bean。

    4. 实例化单例bean

      • preInstantiateSingletons()方法遍历所有bean名称，并通过调用getBean(beanName)来实例化和初始化bean。

    5. 创建bean实例

      • doGetBean()是实际进行bean创建的核心方法，它处理了bean的实例化、依赖注入和初始化等逻辑。

    6. 处理Aware接口族

      • 在bean的初始化过程中，invokeAwareMethods(beanName, bean)被调用，负责处理实现了Aware接口族的beans。这是我们的BeanNameAware接口发挥作用的地方，当bean实现此接口时，其setBeanName方法会被调用。

    7. 用户定义的逻辑

      • 在MyBasePayService类中，我们实现了BeanNameAware接口，并重写了setBeanName方法来保存bean的名称。此外，还使用了InitializingBean和DisposableBean接口来在bean的生命周期的特定时刻执行自定义的逻辑。

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