面试官：你自我介绍说很懂Spring配置类，那你怎么解释这个现象

作者: java菲菲 | 来源:发表于2020-07-14 21:20 被阅读0次

前言

关于Spring的@Configuration配置类，应该是可以完成95%以上工作上的使用以及问题的解决。你也绝对算得上是一个“懂它”的Java Coder了，面试自然也就不在话下，基本可以实现“吊打面试官”。

虽然你已经可以搞定95%的问题，但还剩5%呢？不要了麽？然而残酷的现实却是这样的，能解决那5%问题的才是真正的王者，他们的薪资往往能高出你一个甚至多个Level，并且在你眼中还好像还“不怎么干活”，不信你品，你细品…这就是不可替代性/稀缺性的价值…

image.png

如何提高自己的不可替代性？对于三无的我们，没有办法只能冲着那5%出发呗。对于钟爱于面向工资编程的我们，一般还是有更高追求的嘛，毕竟在趋同的程序员视界里，要的就是不一样，所以需要继续打怪升级。

接下来的两篇内容会比较深入，可能会让一些“初学者”感到不适（若感觉不适赶紧往前翻翻补课），希望坚持，毕竟这最终都会反应到你每个月的工资上，做难事必有所得嘛。

我粗浅的认为，对于大多数人来说，工资是衡量个人市场价值的唯一/最重要标准。工资20k和22k的两人可认为是差不多的，但40k的人肯定比前者价值高出一截

版本约定

本文内容若没做特殊说明，均基于以下版本：

JDK：1.8
Spring Framework：5.2.2.RELEASE

image.png

正文

如果说前面是些武功招式，那么接下来就到了内功修炼阶段了。走得多****块****得看你手脚是否能灵活会用，而走得多远是由你的体力（内功）决定的。下面我先以一个示例（可当面试题）开始本文的内容

配置类在Full模式下的“能力”展示

配置类（标注有@Configuration注解，属于Full模式）：

@Configurationpublic class AppConfig {}

case1

先来个简单点的。

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

    AppConfig appConfig = context.getBean(AppConfig.class);

    System.out.println(appConfig.getClass());
    System.out.println(appConfig.getClass().getSuperclass() == AppConfig.class);
    System.out.println(AopUtils.isCglibProxy(appConfig));
}

结果输出：

class com.yourbatman.fullliteconfig.config.AppConfig$EnhancerBySpringCGLIB$d38ead10truefalse

结果解释：

Full模式的配置类被CGLIB增强了，所以最终放进容器内的实际是代理对象
代理类是由CGLIB生成的子类，所以父类必然就是目标类
这个为何是false？？？其实这个和AopUtils.isCglibProxy()的实现有关（建议你源码点进去瞄一眼一切都明白了），这个配置类仅仅是被CGLIB代理了，和AOP没毛关系

case2

这个case会进阶一些。

public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

    AppConfig appConfig = context.getBean(AppConfig.class);

    Field $$beanFactoryField = ReflectionUtils.findField(appConfig.getClass(), "$$beanFactory");
    BeanFactory beanFactory = (BeanFactory) $$beanFactoryField.get(appConfig);

    System.out.println(beanFactory == context.getAutowireCapableBeanFactory());
    System.out.println(beanFactory == context);
    System.out.println(appConfig instanceof BeanFactoryAware);
    System.out.println(appConfig.getClass().getInterfaces()[0]);
}

结果输出：

truefalsetrueinterface org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassEnhancer$EnhancedConfiguration

结果解释：

CGLIB字节码提升时，会自动给代理类新增一个名为$beanFactory的字段/属性，在运行期间给其赋值。所以通过反射可以从代理实例里拿到这个属性值，并且值就是当前BeanFactory

小细节：一定只能写成(appConfig.getClass(), " $beanFactory")而不能是(AppConfig.class, "$ beanFactory")哦，因为这个Field属于代理类而非目标类

这个结果是false，和配置类本身并无关系，考察的知识点是Spring上下文Bean工厂和内建Bean工程的区别，这里先混个脸熟，下个专栏会详解的
结果为true。你是否想动粗：“劳资”的AppConfig配置类明明就没有实现BeanFactoryAware接口，为毛你给我返回true呢？
解释同上

如果面试官通过这样的题目来考你（其实目的是想让你“降薪”），你是否招架得住，成为那5%呢？本文将带你一起继续深挖Spring @Configuration配置里面的“玄机”，看完后你再回来看这几个题目就会感叹了：so easy。

何时创建代理？

我们已然知道Full模式的配置类最终会被CGLIB字节码提升，从而最终放一个代理类对象到Spring容器里。那么我们先来弄清楚创建代理的时机在哪儿~

Spring容器在refresh()启动步骤的AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors这一步会执行所有的BeanFactoryPostProcessor处理器，而此时BeanFactory才刚刚准备好，容器内除了ConfigurationClassPostProcessor之外，并无任何其它BeanFactoryPostProcessor，截图示例如下：

image.png

可能你会问：既然这么早期，那这个处理器是什么时候放进去的呢？我只能回答：在Bean容器“开山阶段”同几个开山鼻祖一起放进去的

既然这样，那么接下来就会会ConfigurationClassPostProcessor这个后置处理器喽。

ConfigurationClassPostProcessor

用于引导处理@Configuration配置类。该后置处理器的优先级是较高的，属于PriorityOrdered分类。

说明：PriorityOrdered的优先级肯定比Order接口的高

// @since 3.0public class ConfigurationClassPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor,       PriorityOrdered, ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware, EnvironmentAware {      ...}

它是一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor处理器，所以在容器启动过程中会先后执行如下两个方法：

postProcessBeanDefinitionRegistry()

从注册进来的配置类（可能是Full模式，可能是Lite模式）里进一步派生bean定义。简而言之：收集到所有的BeanDefinition（后简称为bd）存储起来，包括@Import、@Component等等组件。并且做出标注：是Full模式的还是Lite模式的配置类（若非配置组件就不标注哦）。

ConfigurationClassPostProcessor：

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) {
        // 生成一个id，放置后面再重复执行
        int registryId = System.identityHashCode(registry);
        // 若重复执行  就抛出异常
        if (this.registriesPostProcessed.contains(registryId)) {
            throw new IllegalStateException("postProcessBeanDefinitionRegistry already called on this post-processor against " + registry);
        }
        if (this.factoriesPostProcessed.contains(registryId)) {
            throw new IllegalStateException("postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + registry);
        }

        // 表示此registry里的bd收集动作，已经做了  避免再重复收集此registry
        this.registriesPostProcessed.add(registryId);

        // 根据配置类，收集到所有的bd信息
        // 并且做出mark标注：是Full模式还是Lite模式，和很重要很重要
        processConfigBeanDefinitions(registry);
    }

执行完此方法，已经完成了bd的收集和标记，那接下来就是本文的主菜了：帮你解答上面case的结果。

postProcessBeanFactory()

此方法的作用用一句话可概括为：为Full模式的Bean使用CGLIB做字节码提升，确保最终生成的是代理类实例放进容器内。

ConfigurationClassPostProcessor：

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        int factoryId = System.identityHashCode(beanFactory);
        // 防止重复处理
        if (this.factoriesPostProcessed.contains(factoryId)) {
            throw new IllegalStateException("postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + beanFactory);
        }
        this.factoriesPostProcessed.add(factoryId);

        // 在执行postProcessBeanDefinitionRegistry方法的时就已经将
        // 这个id添加到registriesPostProcessed集合中了
        // 所以到这里就不会再重复执行配置类的解析了（解析@Import、@Bean等）
        if (!this.registriesPostProcessed.contains(factoryId)) {
            processConfigBeanDefinitions((BeanDefinitionRegistry) beanFactory);
        }

        // 从名字上看，这个方法应该就是为配置类创建代理用的喽
        enhanceConfigurationClasses(beanFactory);
        
        // 添加了一个后置处理器 它是个SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
        // 它不是本文重点，略
        beanFactory.addBeanPostProcessor(new ImportAwareBeanPostProcessor(beanFactory));
    }

达到这一步之前，已经完成了bd的收集和标记（见上一步）。对bd进行实例化之前，针对于Full模式的配置类这步骤里会做增强处理，那就是enhanceConfigurationClasses(beanFactory)这个方法。

enhanceConfigurationClasses(beanFactory)

对一个BeanFactory进行增强，先查找配置类BeanDefinition，再根据Bean定义信息（元数据信息）来决定配置类是否应该被ConfigurationClassEnhancer增强。具体处理代码如下：

ConfigurationClassPostProcessor：

    public void enhanceConfigurationClasses(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        // 最终需要做增强的Bean定义们
        Map<String, AbstractBeanDefinition> configBeanDefs = new LinkedHashMap<>();
        
        for (String beanName : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
            BeanDefinition beanDef = beanFactory.getBeanDefinition(beanName);
            Object configClassAttr = beanDef.getAttribute(ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE);
        
            ... // 省略其它情况以及异常情况的处理代码
            
            // 如果是Full模式，才会放进来
            if (ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_FULL.equals(configClassAttr)) {
                configBeanDefs.put(beanName, (AbstractBeanDefinition) beanDef);
            }
        }
        if (configBeanDefs.isEmpty()) {
            // nothing to enhance -> return immediately
            return;
        }

        // ConfigurationClassEnhancer就是对配置类做增强操作的核心类，下面详解
        ConfigurationClassEnhancer enhancer = new ConfigurationClassEnhancer();
        // 对每个Full模式的配置类，一个个做enhance()增强处理
        for (Map.Entry<String, AbstractBeanDefinition> entry : configBeanDefs.entrySet()) {
            AbstractBeanDefinition beanDef = entry.getValue();
            
            // 如果代理了@Configuration类，则始终代理目标类
            // 该属性和自动代理时是相关的，具体参见Spring的自动代理章节描述
            beanDef.setAttribute(AutoProxyUtils.PRESERVE_TARGET_CLASS_ATTRIBUTE, Boolean.TRUE);
            
            // CGLIB是给父类生成子类对象的方式实现代理，所以这里指定“父类”类型
            Class<?> configClass = beanDef.getBeanClass();
            // 做增强处理，返回enhancedClass就是一个增强过的子类
            Class<?> enhancedClass = enhancer.enhance(configClass, this.beanClassLoader);
            // 不相等，证明代理成功，那就把实际类型设置进去
            // 这样后面实例化配置类的实例时，实际实例化的就是增强子类喽
            if (configClass != enhancedClass) {
                beanDef.setBeanClass(enhancedClass);
            }
        }
    }

值得注意的是，虽然此方法被设计为public的，但是只被一处使用到。Spring这么做是为了给提供钩子，方便容器开发者做扩展时使用

步骤总结：

从BeanFactory拿出所有的bd信息，一个个判断
如果是配置类并且是Full模式，就先存储起来，后面会对它做字节码提升。最终如果一个Full模式的配置类都木有，那直接return，此方法结束。否则继续
对收集到的每一个 Full模式的配置类，使用ConfigurationClassEnhancer增强器进行字节码提升，生成一个CGLIB子类型

小细节：此处显示标注了AOP自动代理为：始终代理目标类

把CGLIB生成的子类型设置到元数据里去：beanDef.setBeanClass(enhancedClass)。这样Spring在最后实例化Bean时，实际生成的是该代理类型的实例，从而达到代理/增强的目的

该方法执行完成后，执行“结果”我截了张图，供以参考：

image.png

这段代码是不难的，理解起来十分简单。但是，我们仍旧还只知道结果，并不清楚原因。凭它还无法解释上文中两个case的现象，所以我们应该端正态度继续深入，看看ConfigurationClassEnhancer增强器到底做了什么事。

在介绍ConfigurationClassEnhancer之前，希望你对CGLIB的使用有那么一定的了解，这样会轻松很多。当然不必过于深究（否则容易怀疑人生），但应该能知道如何使用Enhancer增强器去增强/代理目标类，如何写拦截器等。

ConfigurationClassEnhancer源码分析

得打起精神了，因为接下来才是本文之精华，让你出彩的地方。

@since 3.0。通过生成一个CGLIB子类来增强@Configuration类与Spring容器进行交互，每个这样的@Bean方法都会被生成的子类所复写。这样子当遇到方法调用时，才有可能通过拦截从而把方法调用引回容器，通过名称获得相应的Bean。

建立在对CGLIB的使用有一定了解的基础上，再来阅读本文会变得轻松许多。该类有且仅有一个 public方法，如下所示：

image.png

ConfigurationClassEnhancer：

    public Class<?> enhance(Class<?> configClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        // 如果已经实现了该接口，证明已经被代理过了，直接返回呗~
        if (EnhancedConfiguration.class.isAssignableFrom(configClass)) {
            return configClass;
        }

        // 若没被代理过。就先调用newEnhancer()方法创建一个增强器Enhancer
        // 然后在使用这个增强器，生成代理类字节码Class对象
        Class<?> enhancedClass = createClass(newEnhancer(configClass, classLoader));
        return enhancedClass;
    }

巨简单有没有。

为何Spring的源码是开源软件的范本？因为它各种封装、设计模式用得都非常好，甚至对初学者都是友好的，所以说Spring易学难精。

该public方法的核心，在下面这两个个私有方法上。

newEnhancer()和createClass()

创建一个新的CGLIB Enhancer实例，并且做好相应配置。

ConfigurationClassEnhancer：

    private Enhancer newEnhancer(Class<?> configSuperClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 目标类型：会以这个作为父类型来生成字节码子类
        enhancer.setSuperclass(configSuperClass);
        // 让代理类实现EnhancedConfiguration接口，这个接口继承了BeanFactoryAware接口
        enhancer.setInterfaces(new Class<?>[] {EnhancedConfiguration.class});
        
        // 设置生成的代理类不实现org.springframework.cglib.proxy.Factory接口
        enhancer.setUseFactory(false);
        // 设置代理类名称的生成策略：Spring定义的一个生成策略
        // 你名称中会有“BySpringCGLIB”字样
        enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);
        enhancer.setStrategy(new BeanFactoryAwareGeneratorStrategy(classLoader));

        // 设置拦截器/过滤器
        enhancer.setCallbackFilter(CALLBACK_FILTER);
        enhancer.setCallbackTypes(CALLBACK_FILTER.getCallbackTypes());
        return enhancer;
    }


    // 使用增强器生，成代理类的字节码对象
    private Class<?> createClass(Enhancer enhancer) {
        Class<?> subclass = enhancer.createClass();
        Enhancer.registerStaticCallbacks(subclass, CALLBACKS);
        return subclass;
    }

Enhancer是CGLIB的最核心API，通过方法名应该基本清楚了每一步都有什么作用吧。

Enhancer属于CGLIB的核心API，但你发现它的包名是xxx.springframework.xxx 。这是因为CGLIB在Spring内太常用了（强依赖），因此Spring索性就自己fork了一份代码过来~

本方法我们需要关注对Enhancer实例的配置，有如下关注点：

通过它增强的每个类都实现了EnhancedConfiguration接口，并且它还是BeanFactoryAware的子接口

统一实现接口，这和Spring AOP创建代理是不是如出一辙？想一想
实现了BeanFactoryAware接口，这样Spring在创建代理类实例的时候会给注入BeanFactory

使用SpringNamingPolicy策略来生成类名称。这就是解释了为何代理类的名你都能看到BySpringCGLIB字样
对于代理最为重要的当属过滤器/拦截器org.springframework.cglib.proxy.Callback，它们是实现功能的核心。配置此增强器时设置了CALLBACK_FILTER共三个拦截器

关于CALLBACK_FILTER，我们发现在类ConfigurationClassEnhancer最开始处就申明了三个拦截器放进去了：

ConfigurationClassEnhancer： private static final Callback[] CALLBACKS = new Callback[] {            new BeanMethodInterceptor(),            new BeanFactoryAwareMethodInterceptor(),            NoOp.INSTANCE   };

如果说前面都是做准备工作，那么拦截器才是运行期真正干活的“人”了。它能够解答我们今天的疑问~

拦截器分析

什么是动态代理？用通俗的话理解就是：代理的核心逻辑就是依赖于拦截器实现的，可见拦截器（也叫增强）之于代理类是何等重要。

上面的三个拦截器中，NoOp.INSTANCE代表什么都没做，因此我们只需要关注前两个。他俩均是MethodInterceptor接口的实现类，均实现了intercept()方法来做具体的拦截操作（他俩均是私有静态内部类哟）。

BeanFactoryAwareMethodInterceptor

顾名思义，它表示的是BeanFactoryAware方法的拦截器，所以靠猜应该能猜到它拦截的是setBeanFactory(beanFactory)方法。

说明：Spring所有的拦截器实现的拦截都是方法级别的。虽然也支持构造器的拦截，但并没有内置实现，需要使用者自行扩展（比较复杂，一般并无使用场景）

相较于下文要讲的第二个拦截器，这个拦截器比较简单。但是它实现的功能可不简约哦，因为它能够解释文首提出的两个case，让你谈薪更有底气。

既然是拦截器，就应该按如下两步去了解它：执行时机 + 做了何事。

执行时机

执行时机决定了增强逻辑何时执行，毕竟一般来说都不可能是增强所有的嘛。

BeanFactoryAwareMethodInterceptor：

        // 当执行到setBeanFactory(xxx)方法时匹配成功
        @Override
        public boolean isMatch(Method candidateMethod) {
            return isSetBeanFactory(candidateMethod);
        }
        // 此方法标记为public static 是因为下面这个拦截器也会用到
        public static boolean isSetBeanFactory(Method candidateMethod) {
            return (candidateMethod.getName().equals("setBeanFactory") &&
                    candidateMethod.getParameterCount() == 1 &&
                    BeanFactory.class == candidateMethod.getParameterTypes()[0] &&
                    BeanFactoryAware.class.isAssignableFrom(candidateMethod.getDeclaringClass()));
        }

我们知道setBeanFactory()方法是由Spring容器在初始化Bean时回调调用的，而代理类实现了EnhancedConfiguration接口（间接实现了BeanFactoryAware接口），所以该拦截器的执行时机为：在Spring初始化代理类实例时执行拦截。

说明：isSetBeanFactory()判断方法做这么“复杂”主要是为了容错，“担心”你自己定义了一个名为setBeanFactory的方法而“搞错了”。

做了何事

作为一个拦截器，增强逻辑才是它的核心。

BeanFactoryAwareMethodInterceptor：

        @Override
        @Nullable
        public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
            
            // 找到本类（代理类）里名为`$$beanFactory`的字段
            // 若没找到直接报错。若找到了此字段，就给此字段赋值
            Field field = ReflectionUtils.findField(obj.getClass(), BEAN_FACTORY_FIELD);
            Assert.state(field != null, "Unable to find generated BeanFactory field");
            field.set(obj, args[0]);

            // 如果用户类（也就是你自己定义的类）自己实现了该接口，那么别担心，也会给你赋值上
            if (BeanFactoryAware.class.isAssignableFrom(ClassUtils.getUserClass(obj.getClass().getSuperclass()))) {
                return proxy.invokeSuper(obj, args);
            }
            return null;
        }

从执行时机知道了，它拦截的是setBeanFactory()方法的执行。所以这里的Method就代表的是setBeanFactory()方法，Object[] args的值是当前容器的BeanFactory工厂（注意理解这句话）实例。

此拦截器增强完成后，结果截图如下：

image.png

好了，介绍到这里本文就先告一段落。如果你是认真的看完了本文的分析，那么现在你再“回到顶部”理解那两个case的结果，你就豁然开朗了。

总结

又是一篇关于Spring配置类的长文，只希望对你有帮助才有意义。最为核心的两个增强/拦截器，迫于篇幅和读者的脑力（毕竟理解起来还是比较费劲的），今天只讲一个，后期继续

作者：YourBatman
原文链接：https://blog.csdn.net/f641385712/article/details/106205956

面试官：你自我介绍说很懂Spring配置类，那你怎么解释这个现象

前言

版本约定

正文

配置类在Full模式下的“能力”展示

case1

case2

何时创建代理？

ConfigurationClassPostProcessor

postProcessBeanDefinitionRegistry()

postProcessBeanFactory()

enhanceConfigurationClasses(beanFactory)

ConfigurationClassEnhancer源码分析

newEnhancer()和createClass()

拦截器分析

BeanFactoryAwareMethodInterceptor

执行时机

做了何事

总结

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