【手撕Spring源码】容器与Bean

文章目录

什么是容器？
容器接口
容器实现
- BeanFactory容器实现
- ApplicationContext容器实现
Bean的生命周期
模板方法设计模式
Bean后处理器
BeanFactory 后处理器
有关后处理器(PostProcessor)的调用时期
Aware 接口和 InitializingBean 接口
初始化和销毁
Scope

什么是容器？

Spring 包含并管理应用对象的配置和生命周期，在这个意义上它是一种用于承载对象的容器，你可以配置你的每个 Bean 对象是如何被创建的，这些 Bean 可以创建一个单独的实例或者每次需要时都生成一个新的实例，以及它们是如何相互关联构建和使用的。

如果一个 Bean 对象交给 Spring 容器管理，那么这个 Bean 对象就应该以类似零件的方式被拆解后存放到 Bean 的定义中，这样相当于一种把对象解耦的操作，可以由 Spring 更加容易的管理，就像处理循环依赖等操作。

当一个 Bean 对象被定义存放以后，再由 Spring 统一进行装配，这个过程包括 Bean 的初始化、属性填充等，最终我们就可以完整的使用一个 Bean 实例化后的对象了。

容器接口

此节我们要：

了解BeanFactory能做那些事？
ApplicationContext能有哪些拓展功能
事件解耦

Spring中比较有名的容器接口有两个一个就是BeanFactory接口、另一个就是ApplicationContext 接口。

BeanFactory 接口，典型功能有：
- getBean
ApplicationContext 接口，是 BeanFactory 的子接口。它扩展了 BeanFactory 接口的功能，如：
- 国际化
- 通配符方式获取一组 Resource 资源
- 整合 Environment 环境（能通过它获取各种来源的配置信息）
- 事件发布与监听，实现组件之间的解耦

我们平时使用SpringBoot跑一个项目的时候，启动类都是类似这样的：

public class HmDianPingApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(HmDianPingApplication.class, args);
    }

}

我们使用run方法来启动一个SpringBoot程序，它有两个参数：

启动类的类型
main方法传过来的命令行参数

这个run方法其实有一个返回值，这个返回值就是我们的Spring容器：

ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(A01.class, args);

那么这个ConfigurableApplicationContext和我们的两个容器接口有什么关系吗？我们可以Ctrl + Alt + u 查看一下类图：

在这里插入图片描述

我们可以看到ConfigurableApplicationContext其实是继承于ApplicationContext接口，而ApplicationContext接口又是继承于BeanFactory接口，可想而知ApplicationContext接口应该是对BeanFactory接口做了一些功能拓展。

这个地方我们回答一个问题？到底什么是BeanFactory？

它是 ApplicationContext 的父接口
它才是 Spring 的核心容器, 主要的 ApplicationContext 实现都【组合】了它的功能
- 我们可以看看下面的代码，getBean方法直接就是调用的BeanFactory中的方法：
- BeanFactory是ApplicationContext 的一个成员变量

然后我们解决第二个问题：BeanFactory 能干点啥？

我们直接看这个接口中的抽象方法发现比较简单：

在这里插入图片描述
似乎比较有用的就是getBean方法，实际上我们不能光看接口还要看他的实现，控制反转、基本的依赖注入、直至 Bean 的生命周期的各种功能，都由它的实现类提供了。

而这个实现类是DefaultListableBeanFactory

在这里插入图片描述
我们可以发现BeanFactory只是其实现的所有接口中一个很小的部分。

注意：
DefaultListableBeanFactory 本身不具有自动解析配置文件进行 Bean 注册的功能（ApplicationContext的实现类一般是有的）。
DefaultListableBeanFactory 是一个 BeanFactory 的基本实现，它可以:

注册 BeanDefinition
对 BeanDefinition 进行依赖注入
管理 Bean 的生命周期
容器启动和关闭时执行指定的回调
父 BeanFactory 的委托等

但是,它自己不具备解析配置文件的能力。如果要使用 DefaultListableBeanFactory 配合配置文件，需要我们手动解析配置文件，然后将解析得到的 BeanDefinition 注册到 DefaultListableBeanFactory 中。
我们可以把DefaultListableBeanFactory 想象成一个厨房，洗菜、炒菜都可以在厨房里进行，但是把菜送到厨房并不属于厨房的功能范围。

DefaultListableBeanFactory能管理所有的bean，其中我们最为熟悉的就是它可以管理单例对象，而这一功能就是他的一个父类DefaultSingletonBeanRegistry实现的，他有一个成员变量singletonObjects用来管理所有的单例对象：

在这里插入图片描述

其中key是bean的名字，值就是对象的实例。为了能够更清楚的认识这个singletonObjects我们使用反射看一看他，这里我们定义了自己的两个bean我们找找看：

Field singletonObjects = DefaultSingletonBeanRegistry.class.getDeclaredField("singletonObjects");
        singletonObjects.setAccessible(true);
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
        Map<String, Object> map = (Map<String, Object>) singletonObjects.get(beanFactory);
        map.entrySet().stream().filter(e -> e.getKey().startsWith("component"))
                .forEach(e -> {
                    System.out.println(e.getKey() + "=" + e.getValue());
                });

然后我们解决最后一个问题：ApplicationContext 比 BeanFactory 多点啥？

我们可以从ApplicationContext 多继承的接口来解决这个问题：

在这里插入图片描述

MessageSource：一个国际化的消息访问器,它的主要作用是根据 Locale 来解析消息,以支持国际化

将来这个Locale的信息是从浏览器的请求头中获取的
ResourcePatternResolver：一个资源模式解析器,它的主要作用是根据指定的位置和模式解析资源。
1. 根据路径加载资源文件。可以加载类路径下的资源文件(classpath:),文件系统下的资源文件(file:),URL 等。
2. 支持 Ant 风格的路径匹配,可以使用 ?、* 等通配符匹配多个资源。
3. 资源可以是 properties 文件,XML 配置文件,图片,文本文件等。
4. 找不到资源也不会报错,返回 null。
- 我们举一个例子：
  - classpath代表从类路径下寻找，如果是file代表从磁盘目录下开始寻找
  - 如果要寻找的文件在jar包里，就要加一个*号，这样才能找到
ApplicationEventPublisher：一个事件发布器接口,它的主要作用是在 Spring 应用中发布事件。
- 发送方：继承ApplicationEvent定义一个事件。然后使用容器的publishEvent方法发送。source代表事件的事件源。
- 接收方(监听器)：在Spring中任何一个组件都可以作为监听器，发的是什么事件就要用对应的事件类型来接收：
- 事件的作用：给我们提供了一种解耦方式
EnvironmentCapable：其主要作用就是允许组件访问 Environment（这个Environment中封装着环境信息，由spring在读取配置文件的时候维护的），从而读取环境变量、Profile()、配置文件等信息

我们前面说过BeanFactory是不具有自动解析配置文件进行Bean注册的，但是ApplicationContext却可以，就是因为这个ResourcePatternResolver。
ResourcePatternResolver 的作用是根据指定的 location pattern 解析出 Resource 资源。ApplicationContext 使用 ResourcePatternResolver 进行如下资源加载:

ResourcePatternResolver 返回的 Resource 表示各种资源抽象，ApplicationContext 根据 Resource 类型调用相应的 Reader 进行资源解析和处理。
所以，总结来说，ApplicationContext 使用 ResourcePatternResolver 进行资源加载，这使得 ApplicationContext 可以从各种位置以各种方式加载资源，具有较强的配置灵活性。

最后我们进行一个总结：

到底什么是 BeanFactory
- 它是 ApplicationContext 的父接口
- 它才是 Spring 的核心容器, 主要的 ApplicationContext 实现都【组合】了它的功能，【组合】是指 ApplicationContext 的一个重要成员变量就是 BeanFactory
BeanFactory 能干点啥
- 表面上只有 getBean
- 实际上控制反转、基本的依赖注入、直至 Bean 的生命周期的各种功能，都由它的实现类提供
- 例子中通过反射查看了它的成员变量 singletonObjects，内部包含了所有的单例 bean
ApplicationContext 比 BeanFactory 多点啥
- ApplicationContext 组合并扩展了 BeanFactory 的功能
- 国际化、通配符方式获取一组 Resource 资源、整合 Environment 环境、事件发布与监听
- 新学一种代码之间解耦途径，事件解耦

注意

如果 jdk > 8, 运行时请添加 --add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED，这是因为这些版本的 jdk 默认不允许跨 module 反射
事件发布还可以异步，请自行查阅 @EnableAsync，@Async 的用法

容器实现

在此节我们将会了解到：

BeanFactory实现的特点
ApplicationContext的常见实现和用法
内嵌容器、注册DispatcherServlet

Spring 的发展历史较为悠久，因此很多资料还在讲解它较旧的实现，这里出于怀旧的原因，把它们都列出来，供大家参考

DefaultListableBeanFactory，是 BeanFactory 最重要的实现，像控制反转和依赖注入功能，都是它来实现
ClassPathXmlApplicationContext，从类路径查找 XML 配置文件，创建容器（旧）
FileSystemXmlApplicationContext，从磁盘路径查找 XML 配置文件，创建容器（旧）
XmlWebApplicationContext，传统 SSM 整合时，基于 XML 配置文件的容器（旧）
AnnotationConfigWebApplicationContext，传统 SSM 整合时，基于 java 配置类的容器（旧）
AnnotationConfigApplicationContext，Spring boot 中非 web 环境容器（新）
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，Spring boot 中 servlet web 环境容器（新）
AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext，Spring boot 中 reactive web 环境容器（新）

另外要注意的是，后面这些带有 ApplicationContext 的类都是 ApplicationContext 接口的实现，但它们是组合了 DefaultListableBeanFactory 的功能，并非继承而来

BeanFactory容器实现

这里我们以DefaultListableBeanFactory为例进行容器的创建。

我们刚开始创建一个容器对象的时候里面是没有bean的，所以我们要往其中添加一些bean的定义，然后容器会根据定义帮我们创建bean，最后我们就可以通过容器获得想要的bean。

bean 的定义包括以下几个方面:

class:bean 的实际实现类。可以是普通类,也可以是抽象类或接口。
name:bean 的名称。用于从容器中获取 bean 对象。
scope:bean 的作用域。包括 singleton、prototype、request、session、application 等。
constructor arguments:bean 构造方法的参数值。用于依赖注入。
properties:bean 的属性值。用于依赖注入。
autowire:bean 的自动装配方式。包括 no、byName、byType、constructor。
lazy-init:bean 的延迟初始化。
initialization and destruction methods:bean 的初始化方法和销毁方法。
depends-on:bean 所依赖的其他 bean。

一个 bean 的定义示例:

<bean id="helloBean" name="hello" class="com.example.HelloBean" scope="singleton">
    <constructor-arg value="HelloSpring"/>
    <property name="message" value="Hello World"/>
</bean>

这个 bean 定义包含:

id 和 name: helloBean 和 hello
class: com.example.HelloBean
scope: singleton
constructor-arg: 为构造方法传入 “HelloSpring” 参数
property: 为 message 属性设置 “Hello World” 值

在容器启动时,会根据 bean 的定义创建 bean 实例,即执行:

HelloBean bean = new HelloBean("HelloSpring");
bean.setMessage("Hello World");

创建的 bean 实例会存入单例缓存池中,key 为 bean 的名称,之后可以通过名称从容器中获取这个 bean 对象。

所以总结来说,bean 的定义决定了 bean 的特征, 告诉 Spring 要实例化什么,依赖关系是什么,作用域是什么,如何创建这个 bean 等。根据 bean 的定义,Spring 能够初始化 bean 并且将它插入到应用程序中。

我们来看一段代码：

public class TestBeanFactory {

    public static void main(String[] args) {
    	//创建一个容器类
        DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
        // bean 的定义（class, scope, 初始化, 销毁）
        //这里构建一个bean的定义，指明了类型和Scope
        //genericBeanDefinition就是用来指定类型的
        AbstractBeanDefinition beanDefinition =
                BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(Config.class).setScope("singleton").getBeanDefinition();
        //根据定义进行注册，执行bean的名称，创建bean
        beanFactory.registerBeanDefinition("config", beanDefinition);
        //打印一下现在容器中有的bean的定义
        for (String name : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }
    }
	
	//这里不能使用非静态内部类，因为它需要外部类的实例才能实例化内部类
    @Configuration
    static class Config {
        @Bean
        public Bean1 bean1() {
            return new Bean1();
        }

        @Bean
        public Bean2 bean2() {
            return new Bean2();
        }
    }


    static class Bean1 {
        private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Bean1.class);

        public Bean1() {
            log.debug("构造 Bean1()");
        }

        @Autowired
        private Bean2 bean2;

        public Bean2 getBean2() {
            return bean2;
        }
    }

    static class Bean2 {
        private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Bean2.class);

        public Bean2() {
            log.debug("构造 Bean2()");
        }
    }
}

Tips：
在上面的代码中我们可以看见registerBeanDefinition方法，这个方法是将一个BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中,也就是将一个bean定义纳入Spring IoC容器的管理。
BeanDefinitionRegistry是Spring容器中的一个接口,它定义了注册和获取BeanDefinition的方法，你可以当作容器中Bean定义的大管家。其典型实现是:

DefaultListableBeanFactory:Spring中最常用的BeanFactory实现,它实现了BeanDefinitionRegistry接口。
AnnotationConfigApplicationContext:注解式Spring应用上下文,它以 DefaultListableBeanFactory 作为delegate（装饰者模式）,所以也实现了BeanDefinitionRegistry接口。

registerBeanDefinition方法是BeanDefinitionRegistry接口中的方法,其定义是:
void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition >beanDefinition) 
                                    throws BeanDefinitionStoreException;
它接收两个参数:

beanName:注册的bean名称
beanDefinition:用于描述bean的BeanDefinition实例

当调用registerBeanDefinition方法时,Spring容器就将接收到的BeanDefinition实例与指定的beanName绑定,并纳入管理。这意味着Spring会对该bean创建实例化,配置和初始化等过程的管理。
举个例子,在AnnotationConfigApplicationContext中,我们可以这样注册一个BeanDefinition:
public static void main(String[] args) {
   AnnotationConfigApplicationContext ctx = new >AnnotationConfigApplicationContext();
   RootBeanDefinition beanDefinition = new >RootBeanDefinition(Person.class);
   ctx.registerBeanDefinition("person", beanDefinition);
   ctx.refresh();
   Person person = ctx.getBean(Person.class);
   // ...
} 
这里,我们创建了一个RootBeanDefinition,描述了Person类型的bean,然后调用registerBeanDefinition方法注册到ApplicationContext中。在refresh()之后,该bean就可以从容器中获取了。

所以,registerBeanDefinition方法就是向Spring IoC容器注册一个新的bean的方式,将其纳入容器的管理之下,这是向容器中动态添加bean定义的手段。Bean定义一旦注册,容器就可以对其进行初始化、依赖注入等管理工作了。

根据结果我们发现现在容器中只有config的定义，但是根据我们的常识，这里的config是一种配置类，在里面加了@Bean注解之后，我们的容器中应该也有Bean1和Bean2的定义才对。

也就是说Config上的@Configuration注解，包括@Bean注解都没有被解析。换句话说我们这里的DefaultListableBeanFactory没有解析注解的能力，功能并不完整。

于是这里我们引入一个注解相关的工具类：AnnotationConfigUtils。他有一个静态方法registerAnnotationConfigProcessors(注册注释配置处理器)，它可以给 BeanFactory 添加一些常用的后处理器(PostProcessor)(当然不只是BeanFactory的后处理器，还有Bean的后处理器，后面会说到)。其实就是对我们容器功能的拓展。

更详细的说AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors方法的作用是注册用于处理注解配置的处理器，这些处理器将被用于处理@Configuration、@Import、@ComponentScan等注解。

具体来说，该方法会注册以下几个处理器：

ConfigurationClassPostProcessor：用于处理@Configuration注解，将@Configuration注解标注的类解析成一个或多个BeanDefinition对象，并将其注册到BeanFactory中。
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：用于处理@Autowired、@Value等注解，将这些注解标注的字段或方法参数注入对应的Bean实例。
CommonAnnotationBeanPostProcessor：用于处理JSR-250注解，如@Resource、@PostConstruct等。
PersistenceAnnotationBeanPostProcessor：用于处理JPA注解，如@PersistenceContext、@Transactional等。

通过注册这些处理器，Spring能够自动识别和处理各种注解配置，从而更加方便地进行依赖注入和组件扫描等操作。

我们在加上这个方法之后，然后执行每一个处理器，再次遍历容器：

在这里插入图片描述

这个时候就能看到我们在配置类中定义的两个Bean了。

这个地方要注意：
@Configuration 注解表明这个类可以用来配置 Spring BeanDefinition。可以理解为：

一个@Configuration 标注的类相当于一个 XML 配置文件
在@Configuration 类中用 @Bean 注解的方法相当于 XML 文件中的 <bean> 定义

但这个配置类本身不会被加入到 Spring 容器中

但是当我们接下来去调用Bean1中的getBean2方法时却发现获得的是null：
在这里插入图片描述

换句话说我们的@Autowired注解没有生效。那么我们怎么解决这个问题呢？

这里我们就要引入一个新的概念叫做Bean的后处理器，前面使用的是BeanFactory的后处理器，他补充了一些Bean的定义。而Bean的后处理器针对Bean生命周期的各个阶段提供扩展，例如@Autowired、@Resource …

我们把这几个处理器进行调用(不用注册，因为前面已经注册过了)，就能发现bean1中的bean2依赖被成功注入了：
在这里插入图片描述

可以看到我们的BeanFactoryPostProcessor拿到之后，需要执行postProcessBeanFactory方法才能起作用，而BeanPostProcessor直接注册到容器中就行，这是因为我们无法在bean的生命周期中准确的执行方法，所以执行BeanPostProcessor接口中的方法交给容器来做就行。(我们后面会说明这里Spring使用了模板方法设计模式，在生命周期中统一对BeanPostProcessor接口进行了回调)

然后我们很容易会发现，我们的容器是延时进行bean的创建的，也就是用的时候。它自身先开始只会保存一些bean的定义。但是对于一些单例对象来说，我们希望在getBean之前就将这些对象给创建好，这个时候我们就可以调用一个方法叫做DefaultListableBeanFactory.preInstantiateSingletons(),这个方法会预先实例化所有的单例对象。

这里我们小小的总结一下：
BeanFactory 不会做的事

不会主动调用 BeanFactory 后处理器（ApplicationContext中有一个refresh方法会做）
不会主动添加 Bean 后处理器（ApplicationContext中有一个refresh方法会做）
不会主动初始化单例（ApplicationContext中有一个refresh方法会做）
不会解析 ${ } 与 #{ }

由此可见BeanFactory只是一个基础容器，他的很多功能事先都没有加入体系中来。而ApplicationContext就把这些准备工作给做好了，对开发人员更加的友好

还要注意一点：bean 后处理器会有排序的逻辑。

最后总结一下：

beanFactory 可以通过 registerBeanDefinition 注册一个 bean definition 对象
- 我们平时使用的配置类、xml、组件扫描等方式都是生成 bean definition 对象注册到 beanFactory 当中
- bean definition 描述了这个 bean 的创建蓝图：scope 是什么、用构造还是工厂创建、初始化销毁方法是什么，等等
beanFactory 需要手动调用 beanFactory 后处理器对它做增强
- 例如通过解析 @Bean、@ComponentScan 等注解，来补充一些 bean definition
beanFactory 需要手动添加 bean 后处理器，以便对后续 bean 的创建过程提供增强
- 例如 @Autowired，@Resource 等注解的解析都是 bean 后处理器完成的
- bean 后处理的添加顺序会对解析结果有影响，见视频中同时加 @Autowired，@Resource 的例子
beanFactory 需要手动调用方法来初始化单例
beanFactory 需要额外设置才能解析 ${} 与 #{}

ApplicationContext容器实现

其有四个较为经典的实现类：

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 classpath 下 xml 格式的配置文件来创建
    private static void testClassPathXmlApplicationContext() {

    }

    // ⬇️⬇️较为经典的容器, 基于磁盘路径下 xml 格式的配置文件来创建
    private static void testFileSystemXmlApplicationContext() {

    }

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 java 配置类来创建
    private static void testAnnotationConfigApplicationContext() {

    }

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 java 配置类来创建, 用于 web 环境
    private static void testAnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() {

        
    }

我们先来看看前两种，他们比较类似，都是基于xml配置文件，一个是从磁盘路径下加载配置，另一个是从类路径下加载配置，使用情况如下：

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 classpath 下 xml 格式的配置文件来创建
    private static void testClassPathXmlApplicationContext() {
        ClassPathXmlApplicationContext context =
                new ClassPathXmlApplicationContext("a02.xml");

        for (String name : context.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }

        System.out.println(context.getBean(Bean2.class).getBean1());
    }

    // ⬇️基于磁盘路径下 xml 格式的配置文件来创建
    private static void testFileSystemXmlApplicationContext() {
        FileSystemXmlApplicationContext context =
                new FileSystemXmlApplicationContext(
                        "src\\main\\resources\\a02.xml");
        for (String name : context.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }

        System.out.println(context.getBean(Bean2.class).getBean1());
    }

配置文件：
在这里插入图片描述

然后我们来说说他们的原理，这里以ClassPathXmlApplicationContext为例，我们前面也说过，其内部肯定需要BeanFactory的支持(BeanFactory负责bean的管理功能)，那ClassPathXmlApplicationContext是怎么实现将xml文件解析完之后添加到BeanFactory中去的呢？

其内部是借助了XmlBeanDefinitionReader，我们可以使用下面的代码试验一下：

		DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
        System.out.println("读取之前...");
        for (String name : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }
        System.out.println("读取之后...");
        XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
        reader.loadBeanDefinitions(new FileSystemResource("src\\main\\resources\\a02.xml"));
        for (String name : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }

在这里插入图片描述

然后我们再来看看第三种实现：

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 java 配置类来创建
    private static void testAnnotationConfigApplicationContext() {
        AnnotationConfigApplicationContext context =
                new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);

        for (String name : context.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }

        System.out.println(context.getBean(Bean2.class).getBean1());
    }

    @Configuration
    static class Config {
        @Bean
        public Bean1 bean1() {
            return new Bean1();
        }

        @Bean
        public Bean2 bean2(Bean1 bean1) {
            Bean2 bean2 = new Bean2();
            bean2.setBean1(bean1);
            return bean2;
        }
    }

我们运行之后发现，跟前面的xml相比，容器中多了几个bean(我们前面提到过的后处理器)：

在这里插入图片描述
而如果使用前面那两种基于xml配置文件的ApplicationContext容器类的话，我们就需要手动配置一下：

最后我们来看看第四类：

    // ⬇️较为经典的容器, 基于 java 配置类来创建, 用于 web 环境
    private static void testAnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() {
		//这个地方一定要注意是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，否则会出现容器不能持续运行的问题
        AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext context =
                new AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext(WebConfig.class);
        for (String name : context.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println(name);
        }
    }

    @Configuration
    static class WebConfig {
        @Bean
        public ServletWebServerFactory servletWebServerFactory(){
            return new TomcatServletWebServerFactory();
        }
        @Bean
        public DispatcherServlet dispatcherServlet() {
            return new DispatcherServlet();
        }
        @Bean
        public DispatcherServletRegistrationBean registrationBean(DispatcherServlet dispatcherServlet) {
            return new DispatcherServletRegistrationBean(dispatcherServlet, "/");
        }

    }

要想启动一个web项目，那么容器中有三个bean不能少：

ServletWebServerFactory
DispatcherServlet
DispatcherServletRegistrationBean

我们先来看看ServletWebServerFactory ：

ServletWebServerFactory 是一个 Servlet Web 服务器工厂接口,用于在 Spring 应用中启动嵌入式的 Servlet 容器。
在Spring Boot 应用中,我们通常使用嵌入式 Tomcat、Jetty 或 Undertow 等 Servlet 容器,而不用打包成 WAR 文件部署到 standalone Servlet 容器中。

ServletWebServerFactory 接口的实现类就是这些嵌入式 Servlet 容器工厂,主要有:

TomcatServletWebServerFactory:嵌入式 Tomcat 工厂
JettyServletWebServerFactory:嵌入式 Jetty 工厂
UndertowServletWebServerFactory:嵌入式 Undertow 工厂

在 Spring Boot 应用中,我们通常不需要手动配置这些工厂,因为根据你添加的依赖,Spring Boot 会自动选择一个工厂配置。例如:

添加 spring-boot-starter-tomcat,会自动使用 TomcatServletWebServerFactory
添加 spring-boot-starter-jetty,会自动使用 JettyServletWebServerFactory
添加 spring-boot-starter-undertow,会自动使用 UndertowServletWebServerFactory

但是,如果需要定制嵌入式 Servlet 容器的配置,我们可以手动添加一个 ServletWebServerFactory bean。例如:

@Bean
public ServletWebServerFactory servletContainer() {
    TomcatServletWebServerFactory factory = new TomcatServletWebServerFactory();
    factory.setPort(9000);
    factory.setSessionTimeout(10 * 60);
    return factory;
}

这里我们定制了 Tomcat 服务器,设置端口为 9000 和 session 超时时间为 10 分钟。

ServletWebServerFactory 的其他用法还有:

添加多个 ServletWebServerFactory 来启动多个嵌入式 Servlet 容器实例。
根据环境不同选择不同的 ServletWebServerFactory,例如在 Windows 环境下选择 Undertow。
进行更深层次的 Servlet 容器配置。ServletWebServerFactory 只暴露了部分配置选项,深层次配置可以直接调用 Servlet 容器的 API。

所以,总结来说,ServletWebServerFactory 的主要作用是:

在 Spring Boot 应用中启动嵌入式的 Servlet 容器(Tomcat、Jetty、Undertow)
可以定制 Servlet 容器配置,覆盖默认配置
启动多个 Servlet 容器实例
根据环境选择不同的 Servlet 容器

至于DispatcherServlet这个大家应该都熟悉，对网络请求进行拦截，我们一般叫他前置控制器，相当于Springweb程序的入口。

现在内嵌web容器有了，DispatcherServlet有了，但是他们两个还没有联系，我们要将DispatcherServlet注册在web容器中。

而DispatcherServletRegistrationBean 是一个 Servlet 注册 bean,用于向 Servlet 容器注册 DispatcherServlet。

有了这三个bean之后，我们就能启动一个web项目了，但是我们还什么都不能，于是我们再添加一个控制器Controller：
在这里插入图片描述
这里注意：约定如果bean的name是/开头的，就代表拦截路径。

Bean的生命周期

一个受 Spring 管理的 bean，生命周期主要阶段有

创建：根据 bean 的构造方法或者工厂方法来创建 bean 实例对象
依赖注入：根据 @Autowired，@Value 或其它一些手段，为 bean 的成员变量填充值、建立关系
初始化：回调各种 Aware 接口，调用对象的各种初始化方法
销毁：在容器关闭时，会销毁所有单例对象（即调用它们的销毁方法）
- prototype 对象也能够销毁，不过需要容器这边主动调用

我们使用代码来验证一下：

@Component
public class LifeCycleBean {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(LifeCycleBean.class);

    public LifeCycleBean() {
        log.debug("构造");
    }

    @Autowired
    public void autowire(@Value("${JAVA_HOME}") String home) {
        log.debug("依赖注入: {}", home);
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        log.debug("初始化");
    }

    @PreDestroy
    public void destroy() {
        log.debug("销毁");
    }
}

测试类：

@SpringBootApplication
public class A03 {
    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(A03.class, args);
        context.close();
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

大家应该还记得我们前面提到过的Bean后处理器，它与我们bean的生命周期息息相关，它可以为bean生命周期的各个阶段提供功能的拓展,我们接下来看一段代码：

@Component
public class MyBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor, DestructionAwareBeanPostProcessor {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyBeanPostProcessor.class);

    @Override
    public void postProcessBeforeDestruction(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
            log.debug("<<<<<< 销毁之前执行, 如 @PreDestroy");
    }

    @Override
    public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
            log.debug("<<<<<< 实例化之前执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean");
        return null;
    }

    @Override
    public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean")) {
            log.debug("<<<<<< 实例化之后执行, 这里如果返回 false 会跳过依赖注入阶段");
//            return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
            log.debug("<<<<<< 依赖注入阶段执行, 如 @Autowired、@Value、@Resource");
        return pvs;
    }

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
            log.debug("<<<<<< 初始化之前执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean, 如 @PostConstruct、@ConfigurationProperties");
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (beanName.equals("lifeCycleBean"))
            log.debug("<<<<<< 初始化之后执行, 这里返回的对象会替换掉原本的 bean, 如代理增强");
        return bean;
    }
}

我们执行一下：
在这里插入图片描述

创建前后的增强

postProcessBeforeInstantiation
- 这里返回的对象若不为 null 会替换掉原本的 bean，并且仅会走 postProcessAfterInitialization 流程
postProcessAfterInstantiation
- 这里如果返回 false 会跳过依赖注入阶段

依赖注入前的增强

postProcessProperties
- 如 @Autowired、@Value、@Resource

初始化前后的增强

postProcessBeforeInitialization
- 这里返回的对象会替换掉原本的 bean
- 如 @PostConstruct、@ConfigurationProperties
postProcessAfterInitialization
- 这里返回的对象会替换掉原本的 bean
- 如代理增强

销毁之前的增强

postProcessBeforeDestruction
- 如 @PreDestroy

模板方法设计模式

模板方法模式通过定义一个算法骨架,并将某些步骤的实现延迟到子类,使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义该算法的某些特定步骤,从而实现算法的扩展与封装。

模板方法中使用动静结合的方式实现方法的可拓展性：

动：不确定的部分，抽象成子类或者接口，进行回调
静：固定的算法骨架

通俗点说指大流程已经固定好了, 通过接口回调（bean 后处理器）在一些关键点前后提供扩展

我们看一个例子：

现在我们模拟一个BeanFactory容器：

    // 模板方法  Template Method Pattern
    static class MyBeanFactory {
        public Object getBean() {
            Object bean = new Object();
            System.out.println("构造 " + bean);
            System.out.println("依赖注入 " + bean); // @Autowired, @Resource
            System.out.println("初始化 " + bean);
            return bean;
        }
}

刚开始我们设计代码的时候没有考虑到后期的扩展性，后面要添加新的功能，我们只能不断的往里面积累代码，最后这个方法会变得庞大冗杂。

这里我们可以使用模板方法设计模式改造一下上面的代码：

例如我们想在依赖注入之后添加一些逻辑，那么我们可以把依赖注入后的逻辑抽象成一个接口，然后再在依赖注入之后一个个进行调用

public class TestMethodTemplate {

    public static void main(String[] args) {
        MyBeanFactory beanFactory = new MyBeanFactory();
        beanFactory.addBeanPostProcessor(bean -> System.out.println("解析 @Autowired"));
        beanFactory.addBeanPostProcessor(bean -> System.out.println("解析 @Resource"));
        beanFactory.getBean();
    }

    // 模板方法  Template Method Pattern
    static class MyBeanFactory {
        public Object getBean() {
            Object bean = new Object();
            System.out.println("构造 " + bean);
            System.out.println("依赖注入 " + bean); // @Autowired, @Resource
            for (BeanPostProcessor processor : processors) {
                processor.inject(bean);
            }
            System.out.println("初始化 " + bean);
            return bean;
        }

        private List<BeanPostProcessor> processors = new ArrayList<>();

        public void addBeanPostProcessor(BeanPostProcessor processor) {
            processors.add(processor);
        }
    }

    static interface BeanPostProcessor {
        public void inject(Object bean); // 对依赖注入阶段的扩展
    }
}

Bean后处理器

@Autowired 等注解的解析属于 bean 生命周期阶段（依赖注入, 初始化）的扩展功能，这些扩展功能由 bean 后处理器来完成
每个后处理器各自增强什么功能
- AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 解析 @Autowired 与 @Value
- CommonAnnotationBeanPostProcessor 解析 @Resource、@PostConstruct、@PreDestroy
- ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor 解析 @ConfigurationProperties
另外 ContextAnnotationAutowireCandidateResolver 负责获取 @Value 的值，解析 @Qualifier、泛型、@Lazy 等(该注解较为复杂，后面会详细讲解)(这个不是Bean后处理器)

然后我们来详细说说AutowiredAnnotationBeanPostProcessor这个Bean后处理器的运行原理。

要向了解这个方法，我们就把他单拿出来用，我们写了下面的测试代码：

// AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 运行分析
public class DigInAutowired {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        DefaultListableBeanFactory beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
        beanFactory.registerSingleton("bean2", new Bean2()); // 创建过程,依赖注入,初始化
        beanFactory.registerSingleton("bean3", new Bean3());
        beanFactory.setAutowireCandidateResolver(new ContextAnnotationAutowireCandidateResolver()); // @Value


        AutowiredAnnotationBeanPostProcessor processor = new AutowiredAnnotationBeanPostProcessor();
        processor.setBeanFactory(beanFactory); //依赖注入部分跟Bean有关，需要得到BeanFactory的支持
        Bean1 bean1 = new Bean1();
        
        System.out.println(bean1);
        processor.postProcessProperties(null, bean1, "bean1"); // 执行依赖注入 @Autowired @Value
        System.out.println(bean1);

    }
}

这里我们的bean1中需要三种依赖：
在这里插入图片描述

图片勘误：此时Bean3上是没有@Autowired注解的

在 Spring 中,@Autowired 注解标注在方法上表示该方法需要自动注入依赖的 bean。Spring 会在调用该方法时,自动从上下文中查找名称与参数类型相匹配的 bean,并将其注入方法。

运行结果：

在这里插入图片描述

这里的${}没有被解析，我们可以加一句：
beanFactory.addEmbeddedValueResolver(new StandardEnvironment()::resolvePlaceholders); // ${} 的解析器

在调用了AutowiredAnnotationBeanPostProcessor中的postProcessProperties方法之后，我们的依赖成功注入，说明就是这个方法起到了作用，接下来我们就来看看它是如何执行的：

在这里插入图片描述
我们可以打断点看一下，这个InjectionMetadata：

在这里插入图片描述

与我们这两个方法正好对应：
在这里插入图片描述

图片勘误：此时Bean3上是没有@Autowired注解的

而在inject方法中，其逻辑就是将方法参数或者属性使用DependencyDescriptor 包一层，然后我们就可以借助beanFactory.doResolveDependency 方法进行查找，过程如下：

		//@Autowired作用于Bean3
        Field bean3 = Bean1.class.getDeclaredField("bean3");
        DependencyDescriptor dd1 = new DependencyDescriptor(bean3, false);
        Object o = beanFactory.doResolveDependency(dd1, null, null, null);
        System.out.println(o);
		
		//@Autowired作用于setBean2方法
        Method setBean2 = Bean1.class.getDeclaredMethod("setBean2", Bean2.class);
        DependencyDescriptor dd2 =
                new DependencyDescriptor(new MethodParameter(setBean2, 0), true);
        Object o1 = beanFactory.doResolveDependency(dd2, null, null, null);
        System.out.println(o1);
		
		//@Autowired作用于setHome方法
        Method setHome = Bean1.class.getDeclaredMethod("setHome", String.class);
        DependencyDescriptor dd3 = new DependencyDescriptor(new MethodParameter(setHome, 0), true);
        Object o2 = beanFactory.doResolveDependency(dd3, null, null, null);
        System.out.println(o2);

对应下图中的三部分：

在这里插入图片描述

最后我们总结一下AutowiredAnnotationBeanPostProcessor这个Bean后处理器的运行原理：

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.findAutowiringMetadata 用来获取某个 bean 上加了 @Value @Autowired 的成员变量，方法参数的信息，表示为 InjectionMetadata
InjectionMetadata 可以完成依赖注入
InjectionMetadata 内部根据成员变量，方法参数封装为 DependencyDescriptor 类型
有了 DependencyDescriptor，就可以利用 beanFactory.doResolveDependency 方法进行基于类型的查找

BeanFactory 后处理器

实验代码如下，跟前面的思路差不多(控制变量)：
在这里插入图片描述

这里的初始化容器会有两个操作：

会把BeanFactory的后处理器执行完
创建每个单例Bean

可以得出结论：

ConfigurationClassPostProcessor 可以解析
- @ComponentScan
- @Bean
- @Import
- @ImportResource
MapperScannerConfigurer 可以解析
- Mapper 接口

@ComponentScan, @Bean, @Mapper 等注解的解析属于核心容器（即 BeanFactory）的扩展功能
这些扩展功能由不同的 BeanFactory 后处理器来完成，其实主要就是补充了一些 bean 定义

接下来我们通过模拟来弄清ConfigurationClassPostProcessor是如何解析@ComponentScan注解的。

//在初始化容器的时候会回调这个BeanFactory后处理器
public class ComponentScanPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {
    @Override // context.refresh
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory configurableListableBeanFactory) throws BeansException {

    }

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry beanFactory) throws BeansException {
        try {
            //在指定的类、方法、字段或者构造器上查找指定类型的注解。如果找到,则返回该注解,否则返回 null。
            ComponentScan componentScan = AnnotationUtils.findAnnotation(Config.class, ComponentScan.class);
            if (componentScan != null) {
                for (String p : componentScan.basePackages()) {
                    //System.out.println(p);
                    //将包名转化为路径名方便后面资源的查找
                    // com.zyb.a05.component -> classpath*:com/zyb/a05/component/**/*.class
                    String path = "classpath*:" + p.replace(".", "/") + "/**/*.class";
                    //System.out.println(path);
                    CachingMetadataReaderFactory factory = new CachingMetadataReaderFactory();
                    Resource[] resources = new PathMatchingResourcePatternResolver().getResources(path);
                    //一个工具类：根据类上的注解生成 bean 的名称
                    AnnotationBeanNameGenerator generator = new AnnotationBeanNameGenerator();
                    for (Resource resource : resources) {
                        // System.out.println(resource);
                        MetadataReader reader = factory.getMetadataReader(resource);
                        // System.out.println("类名:" + reader.getClassMetadata().getClassName());
                        AnnotationMetadata annotationMetadata = reader.getAnnotationMetadata();
                        // System.out.println("是否加了 @Component:" + annotationMetadata.hasAnnotation(Component.class.getName()));
                        // System.out.println("是否加了 @Component 派生:" + annotationMetadata.hasMetaAnnotation(Component.class.getName()));
                        if (annotationMetadata.hasAnnotation(Component.class.getName())
                            || annotationMetadata.hasMetaAnnotation(Component.class.getName())) {                         
                            //创建一个Bean的定义
                            AbstractBeanDefinition bd = BeanDefinitionBuilder
                                    .genericBeanDefinition(reader.getClassMetadata().getClassName())
                                    .getBeanDefinition();
                            //根据类上的注解生成 bean 的名称
                            String name = generator.generateBeanName(bd, beanFactory);
                            //根据定义注册Bean                              
                            beanFactory.registerBeanDefinition(name, bd);
                        }
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里该类实现的BeanDefinitionRegistryPostProcessor也是一种BeanFactory后处理器：

在Spring容器初始化时，它会自动检测并调用所有注册的BeanDefinitionRegistryPostProcessor，对Bean定义进行处理，然后再将其实例化。
该后处理器允许我们在Spring bean定义加载完成后,实例化bean之前,修改bean定义。
BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口定义了两个方法:

postProcessBeanDefinitionRegistry():在bean定义加载后,实例化前被调用。可以修改bean定义。
postProcessBeanFactory():在bean定义加载后,实例化前被调用。可以在这里获得BeanFactory,但是此时不能获得bean实例。

基本逻辑就是：

通过ComponentScan注解拿到扫描的包
拿到包下的所有类文件
判断哪些类文件上有Component注解或者其派生注解
将符合要求的类进行注册

注意点：

有关路径中的符号：
- * 代表 0 到多个字符，例如：*.txt 代表所有 txt 文件
- ** 代表 0 到多个文件夹，例如:/app1/**、/app2/** 代表 app1 文件夹下任意层文件夹,以及其下的 app2 任意层文件夹
在 Spring 中,我们可以使用 MetadataReader 来读取类信息,例如类名称、接口、注解等。但是获取 MetadataReader 对象的开销是比较大的,每次都从类路径下加载类信息会影响性能。
CachingMetadataReaderFactory 就是为了解决这个问题而存在的。它内部维护了一个 MetadataReader 实例的缓存,可以重用已经创建的 MetadataReader 实例,而不需要每次都完全重新加载类信息。

总结一下：

Spring 操作元数据的工具类 CachingMetadataReaderFactory
通过注解元数据（AnnotationMetadata）获取直接或间接标注的注解信息
通过类元数据（ClassMetadata）获取类名，AnnotationBeanNameGenerator 生成 bean 名
解析元数据是基于 ASM 技术

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它允许我们以二进制形式修改字节码,或者动态生成类。
ASM 可以用于:

动态生成类:在运行时根据某些规则生成类的字节码。
修改类:在运行时为类添加字段或方法,修改类中的方法体等。
分析类:在运行时获取类的详细信息,如类继承关系,类中的方法,字段等。
转换类:在运行时将类文件从一种格式转换成另一种格式,如从 Java class 文件转换为 dex 文件等。

ASM 的工作原理是:它分析类文件的字节码,将之转换为更高层的 ASM 元素(称为 Node)来表示,如 MethodNode、FieldNode 等。我们可以通过添加或修改这些 Node 来生成新的类,或修改已有类。

接下来我们还要注意一点：

在这里插入图片描述

在这一段配置类代码中我们其实可以看见两种定义bean的方法：

Configuration类 + @Bean
Configuration类 + 工厂Bean(图中红方框部分)

第一种我们非常熟悉，那第二种中的工厂Bean是什么呢？

我们就以这个SqlSessionFactoryBean来说：
在这里插入图片描述
那么这个FactoryBean是个什么东东？

在Spring中,FactoryBean接口是一个工厂bean的接口。实现这个接口的bean会在 Spring 容器中被当做工厂bean。当一个bean依赖工厂bean时,会调用getObject()方法获得bean实例。它允许你在 Bean 的实例化过程中执行一些自定义的逻辑。

在这里插入图片描述

工厂Bean通常遵循以下模式:

实现 org.springframework.beans.factory.FactoryBean 接口
在 getObject() 方法中返回要从工厂中生成的 Bean 实例
返回要生成的 Bean 的类型,在 getObjectType() 方法中指定
在 isSingleton() 方法中指定生成的 Bean 是否为单例

工厂Bean可以和@Configuration配置类很好地结合来定义bean。
比如,我们可以在配置类中定义一个工厂后处理器方法,使用@Bean注解来注册这个工厂后处理器:

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MyFactoryBean myFactoryBean() {
        return new MyFactoryBean();
    }
}

然后工厂后处理器MyFactoryBean可以在getObject()方法中定义bean:

public class MyFactoryBean implements FactoryBean<Example> {
    @Override
    public Example getObject() throws Exception {
        return new Example();
    }
}

在这种方式下,Spring会:

实例化配置类AppConfig
调用myFactoryBean()方法,并将返回的MyFactoryBean实例注册为一个bean
从MyFactoryBean获取最终bean实例,调用getObject()方法返回的Example实例也会被注册为一个bean

所以,最终会注册两个bean:

myFactoryBean:MyFactoryBean实例
example:Example实例

并且example bean是由myFactoryBean工厂后处理器生成的。

客户端可以像注入普通bean一样注入example:

public class Client {
    @Autowired
    private Example example;
}

这样，我们就通过配置类和工厂Bean灵活地定义了bean。配置类定义工厂Bean，工厂Bean又自定义了最终的bean。

这种方式将工厂Bean的灵活性和@Configuration带来的便利性很好结合在一起，是在Spring中定义bean的一种很实用的模式。

接下来我们还是使用代码模拟一下这个解析过程：

public class AtBeanPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory configurableListableBeanFactory) throws BeansException {

    }

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry beanFactory) throws BeansException {
        try {
        	//首先建立一个元数据读取工厂，方便后面的元数据读取
            CachingMetadataReaderFactory factory = new CachingMetadataReaderFactory();
            //对指定路径上的类资源进行元数据读取
            MetadataReader reader = factory.getMetadataReader(new ClassPathResource("com/itheima/a05/Config.class"));
            //得到所有带有@Bean注解的方法
            Set<MethodMetadata> methods = reader.getAnnotationMetadata().getAnnotatedMethods(Bean.class.getName());
            for (MethodMetadata method : methods) {
                System.out.println(method);
                //创建BeanDefinitionBuilder 
                BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition();
                //提供工厂方法的名字，同时指定工厂对象
                builder.setFactoryMethodOnBean(method.getMethodName(), "config");
                //因为 工厂方法有参数我们这里要设置自动装配的模式
                builder.setAutowireMode(AbstractBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR);
                //得到bean定义
                AbstractBeanDefinition bd = builder.getBeanDefinition();
                //通过BeanFactory进行bean的注册
                beanFactory.registerBeanDefinition(method.getMethodName(), bd);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：

因为工厂方法有参数，所以我们这里要设置自动装配的模式
对于工厂方法和构造方法的参数，如果想使用自动装配的话，都是AbstractBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR类型
我们可以把配置类想象成一个工厂的角色，配置类中用@Bean标注的方法充当的是工厂方法的角色。

最后我们来模拟解析Mapper 接口：

首先我们要弄明白Mapper接口是怎么被Spring管理的？

Spring会根据Mapper接口自动生成代理实现类,这就是Spring管理Mapper接口的方式。

具体步骤是:

在Spring配置中注册Mapper接口,通常使用@MapperScan注解扫描包下的所有Mapper接口:
```
@MapperScan("com.example.mapper")
@Configuration
public class AppConfig {
}
```
Spring会根据 Mapper接口生成对应的代理对象,代理对象会实现Mapper接口的方法。
当调用Mapper接口的方法时,实际执行的是代理对象的方法。代理对象会从SqlSessionFactory中获得SqlSession,并调用SqlSession执行数据库操作。
SqlSession是由Spring使用SqlSessionFactory创建的。SqlSessionFactory是根据DataSource和Mapper XML或注解配置获得的。

所以,整个流程是:

注册Mapper接口(通常使用@MapperScan)
Spring生成Mapper接口的代理对象
程序调用Mapper接口方法,实际上调用的是代理对象方法
代理对象通过SqlSession执行数据库操作
SqlSession是从SqlSessionFactory获得的,SqlSessionFactory是从DataSource配置的

看完上面这个流程之后，我们可以很容易产生一个疑问：这个Mapper的代理对象是从哪里来的？

这里我们就要引入另外一个重要的组件：MapperFactoryBean

MapperFactoryBean是一个工厂bean,用于生成Mapper接口代理对象。也就是说,Spring实际上是通过MapperFactoryBean来管理Mapper接口的。
当我们在Spring配置中注册一个Mapper接口 bean 时,Spring会使用MapperFactoryBean来生成这个bean。

整个过程是:

在 Spring 配置中定义 Mapper接口bean,并指定 class 为 MapperFactoryBean:

<bean id="userMapper" class="org.mybatis.spring.mapper.MapperFactoryBean">
    <property name="mapperInterface" value="com.example.mapper.UserMapper" />
</bean>

Spring会实例化一个MapperFactoryBean,并注入指定的mapperInterface属性。
Spring会从MapperFactoryBean中调用getObject()方法获取bean实例。
在getObject()方法中,MapperFactoryBean会构建Mapper接口的代理对象并返回。
返回的代理对象会被注册为id为userMapper的bean,这个bean就是UserMapper接口的代理实现。
然后我们可以像注入普通bean那样注入UserMapper,实际获得的是一个代理对象。

所以,MapperFactoryBean起到了一个工厂bean该有的作用 - 根据某些属性生成一个bean实例。这里,它根据mapperInterface属性生成了Mapper接口的代理对象bean。

可以看出,Spring管理Mapper接口的关键步骤之一就是使用MapperFactoryBean生成代理对象。而MapperFactoryBean正是MyBatis-Spring模块提供的一个工厂bean,用于这一目的。

接下来我们开始写模拟代码，效果如下图：

在这里插入图片描述

public class MapperPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry beanFactory) throws BeansException {
        try {
            //创建一个路径匹配资源解析器
            PathMatchingResourcePatternResolver resolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();
            //获取该路径下的所有class文件
            Resource[] resources = resolver.getResources("classpath:com/zyb/a05/mapper/**/*.class");
            //创建一个注解beanname生成器，方便后面bean的命名
            AnnotationBeanNameGenerator generator = new AnnotationBeanNameGenerator();
            //创建MetadataReader的工厂，为MetadataReader的使用做准备
            CachingMetadataReaderFactory factory = new CachingMetadataReaderFactory();
            for (Resource resource : resources) {
            	//拿到MetadataReader
                MetadataReader reader = factory.getMetadataReader(resource);
                //获得类的元数据
                ClassMetadata classMetadata = reader.getClassMetadata();
                //判断当前类是不是接口
                if (classMetadata.isInterface()) {
                	//开始生成对应MapperFactoryBean的定义
                    AbstractBeanDefinition bd = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(MapperFactoryBean.class)  //指定Bean的类型
                            .addConstructorArgValue(classMetadata.getClassName())  
                            .setAutowireMode(AbstractBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE)
                            .getBeanDefinition();
                     //这里的定义仅仅只是为了生成名字，所以我们后面没有向容器里进行注册
                    AbstractBeanDefinition bd2 = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(classMetadata.getClassName()).getBeanDefinition();
                    String name = generator.generateBeanName(bd2, beanFactory);
                    //使用bd的定义、bd2的name进行注册
                    beanFactory.registerBeanDefinition(name, bd);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {

    }
}

在这里插入图片描述

有关后处理器(PostProcessor)的调用时期

BeanFactoryPostProcessor 的 postProcessBeanFactory() 方法会在以下时机被调用:

所有 BeanDefinition 被加载,但是还未实例化任何 bean 之前。
也就是说,它会在初始化容器时,修改 bean 的定义,为接下来的 bean 实例初始化做准备。

其调用时机在 Spring 容器初始化阶段,大致流程如下:

Spring 资源加载,读取xml/注解等并解析生成 BeanDefinition。
调用 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 的 postProcessBeanDefinitionRegistry() 方法。此处可以添加/移除 BeanDefinition。
调用 BeanFactoryPostProcessor 的 postProcessBeanFactory() 方法。此处可以修改 BeanDefinition 属性等。
bean 实例化阶段 - 根据 BeanDefinition 创建 bean 实例。
调用 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization() 方法。
调用初始化回调方法如@PostConstruct 或 init-method。
调用 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization() 方法。
整个 Spring 容器加载完成。

一定心中有一个大致的顺序，Spring容器在初始化的时候首先解析得到bean的定义，根据定义在容器中注册bean，注册bean之后开始进入Bean的生命周期：创建 --> 依赖注入 --> 初始化 --> 可用 --> 销毁

所以,BeanFactoryPostProcessor 的调用时机明确在第 3 步 - 在所有的 BeanDefinition 加载完成但在任何 bean 实例化之前。我们可以利用这个时机点对 BeanDefinition 进行批量修改。

举个简单的例子:

public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        for (String beanName : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
            BeanDefinition definition = beanFactory.getBeanDefinition(beanName);
            if (definition.getScope().equals(BeanDefinition.SCOPE_PROTOTYPE)) {
                definition.setScope(BeanDefinition.SCOPE_SINGLETON);
            }
        }
    }
}

这个后置处理器会将所有 prototype 作用域的 bean 修改为 singleton 作用域。它的调用时机就在所有的 BeanDefinition 加载完成后,bean 实例化之前。所以它可以对 bean 进行批量修改。

另外,BeanDefinitionRegistryPostProcessor 的调用时机在 BeanFactoryPostProcessor 之前,它允许添加或移除 BeanDefinition。所以,如果同时实现了这两个接口,需要注意在 postProcessBeanDefinitionRegistry() 中定义的 BeanDefinition 在 postProcessBeanFactory() 中是可用的。

总结一下:

BeanFactoryPostProcessor 在 bean 实例化之前,BeanDefinition 加载完成后被调用。
它可以批量修改 BeanDefinition 的属性,为后续的 bean 实例化做准备。
其调用时机在 Spring 容器初始化过程中的一个阶段,在 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 之后,bean 实例化之前。
理解其调用时机,有助于我们更好地利用 BeanFactoryPostProcessor 定制化 bean 定义。
当同时实现 BeanFactoryPostProcessor 和 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 时,需要注意二者调用顺序及其影响。

BeanFactoryPostProcessor 为我们提供了一个强大的扩展点,让我们可以在容器启动时定制修改 BeanDefinition。

Aware 接口和 InitializingBean 接口

首先我们要知道Aware接口有什么用？

Aware接口是Spring框架中的一个接口，它可以让Bean感知到自己所处的环境，例如感知到Spring容器、应用上下文等。Spring框架提供了多个Aware接口，可以让Bean感知到不同的环境。

具体来说，当一个Bean实现了某个Aware接口时，Spring容器会自动调用该Bean对应的接口方法，并将相应的环境信息作为参数传递给该方法。通过这种方式，Bean可以获取到自己所处的环境信息，并进行相应的处理。

也就是说：实现这些Aware接口,我们就可以在bean初始化的时候获得Spring容器中的一些对象,进而对bean进行进一步的操作。一句话说Aware 接口提供了一种【内置】的注入手段

下面是几个常用的Aware接口：

BeanNameAware：该接口可以让Bean感知到自己在Spring容器中的名称。
ApplicationContextAware：该接口可以让Bean感知到自己所处的应用上下文。
BeanFactoryAware：该接口可以让Bean感知到自己所处的Bean工厂。

例如，以下代码演示了一个实现了ApplicationContextAware接口的Bean：

public class MyBean implements ApplicationContextAware {

    private ApplicationContext applicationContext;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    public void doSomething() {
        // 使用ApplicationContext进行相应的处理
    }
}

在这个例子中，MyBean实现了ApplicationContextAware接口，并重写了setApplicationContext方法。在该方法中，我们保存了传入的ApplicationContext实例，以便在后续的处理中使用。

需要注意的是，Aware接口只是一种感知机制，它并不会改变Bean的行为。因此，如果一个Bean实现了Aware接口，但没有对相应的环境信息进行处理，那么该接口就没有实际作用。

然后我们再来看看InitializingBean接口，这是个什么东东？

InitializingBean是一个接口,它有一个方法:

void afterPropertiesSet() throws Exception;

实现这个接口的bean会在容器设置完所有必要属性之后,且在初始化之前调用afterPropertiesSet()方法。

跟Aware接口一样我们可以把它理解为：
InitializingBean 接口提供了一种【内置】的初始化手段

这给我们提供了一个机会,在bean初始化之前对其进行一些自定义的初始化处理。比如,在afterPropertiesSet()方法中,我们可以:

检查必要的属性是否都被设置
对某些属性做最后的处理
调用初始化方法等

一个简单的例子:

public class MyBean implements InitializingBean {
    private String message;
    
    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        System.out.println(message);
    }
}

然后在Spring配置中定义这个bean:

<bean id="myBean" class="com.example.MyBean">
    <property name="message" value="Init done!" /> 
</bean>

在Spring容器初始化这个bean时,会发生以下流程:

通过setter方法设置必要属性,此时message属性被设置为"Init done!"
调用afterPropertiesSet()方法,打印出message属性的值
bean初始化完成

所以,afterPropertiesSet()方法就提供了一个回调,让我们在bean初始化之前加入自定义逻辑。这也是与Aware接口类似的一个目的,只不过方式上稍有不同:

Aware接口回调发生在依赖注入之后
而InitializingBean回调发生在依赖注入之后,但在初始化之前。
Aware接口和InitializingBean接口的回调时机是在Bean实例化之后，因此它们都可以获取到Bean的实例，并进行相应的操作。但是，Aware接口的回调时机在依赖注入之前，因此它无法获取到其他Bean的实例。而InitializingBean接口的回调时机在依赖注入之后，因此它可以获取到其他Bean的实例，并进行相应的初始化工作。

关于Aware 接口和 InitializingBean 接口，我们还要说：

内置的注入和初始化不受扩展功能的影响，总会被执行
而扩展功能受某些情况影响可能会失效
因此 Spring 框架内部的类常用内置注入和初始化

这几句话可能不是很好理解，我们举一个例子：

有的功能用 @Autowired 就能实现啊, 为啥还要用 Aware 接口呢？

简单地说:

@Autowired 的解析需要用到 bean 后处理器, 属于扩展功能
而 Aware 接口属于内置功能, 不加任何扩展, Spring 就能识别
某些情况下, 扩展功能会失效, 而内置功能不会失效

我们看一段代码：

@Configuration
public class MyConfig1 {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyConfig1.class);

    @Autowired
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) {
        log.debug("注入 ApplicationContext");
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        log.debug("初始化");
    }

    @Bean //  beanFactory 后处理器
    public BeanFactoryPostProcessor processor1() {
        return beanFactory -> {
            log.debug("执行 processor1");
        };
    }

}

测试类：

/*
    Aware 接口及 InitializingBean 接口
 */
public class A06 {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(A06.class);

    public static void main(String[] args) {

        GenericApplicationContext context = new GenericApplicationContext();

        context.registerBean("myConfig1", MyConfig1.class);

        context.registerBean(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
        context.registerBean(CommonAnnotationBeanPostProcessor.class);
        context.registerBean(ConfigurationClassPostProcessor.class);


        /*
            Java 配置类在添加了 bean 工厂后处理器后,
                你会发现用传统接口方式的注入和初始化仍然成功, 而 @Autowired 和 @PostConstruct 的注入和初始化失败
         */

        context.refresh(); // 1. beanFactory 后处理器,  2. 添加 bean 后处理器, 3. 初始化单例
        context.close();
    }
}

在执行了refresh()方法之后，容器中会大致依次执行以下操作（还有很多动作没有列出）：

beanFactory 后处理器
添加 bean 后处理器
初始化单例

结果：
在这里插入图片描述
可以看出来@PostConstruct、@Autowired注解都失效了，这是为什么呢？

此处想要完全理解一定要弄清楚后处理器、 Aware 接口及 InitializingBean 接口的回调时机！！！

Java 配置类不包含 BeanFactoryPostProcessor 的情况

Java 配置类包含 BeanFactoryPostProcessor 的情况

因此要创建其中的 BeanFactoryPostProcessor 必须提前创建 Java 配置类(你不创建怎么执行方法得到Bean)，而此时的 BeanPostProcessor 还未准备好，导致 @Autowired 等注解失效

注意
解决方法：

用内置依赖注入和初始化取代扩展依赖注入和初始化
用静态工厂方法代替实例工厂方法，避免工厂对象提前被创建

如果需要在BeanFactoryPostProcessor中使用@Autowired和@PostConstruct注解，可以考虑使用ApplicationContextAware接口和InitializingBean接口来实现依赖注入和初始化。具体来说，可以实现ApplicationContextAware接口来获取ApplicationContext实例，然后使用该实例来进行依赖注入；同时，可以实现InitializingBean接口来实现Bean的初始化逻辑。

例如：

@Configuration
public class MyConfig1 implements ApplicationContextAware, InitializingBean {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyConfig1.class);

    private ApplicationContext applicationContext;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) {
        this.applicationContext = applicationContext;
        log.debug("注入 ApplicationContext");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        log.debug("初始化");
    }

    @Bean
    public BeanFactoryPostProcessor processor1() {
        return beanFactory -> {
            log.debug("执行 processor1");
        };
    }
}

在这个例子中，实现了ApplicationContextAware接口和InitializingBean接口，分别用于依赖注入和初始化。这样，在BeanFactoryPostProcessor执行时，可以通过ApplicationContext实例来进行依赖注入；同时，在Bean实例化后，可以通过InitializingBean接口的实现方法来进行初始化。

初始化和销毁

Spring 提供了多种初始化手段，除了@PostConstruct，@Bean(initMethod) 之外，还可以实现 InitializingBean 接口来进行初始化，如果同一个 bean 用了以上手段声明了 3 个初始化方法，那么它们的执行顺序是

@PostConstruct 标注的初始化方法
InitializingBean 接口的初始化方法
@Bean(initMethod) 指定的初始化方法

与初始化类似，Spring 也提供了多种销毁手段，执行顺序为

@PreDestroy 标注的销毁方法
DisposableBean 接口的销毁方法
@Bean(destroyMethod) 指定的销毁方法

示例代码：

@SpringBootApplication
public class A07_1 {

    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(A07_1.class, args);
        context.close();

    }

    @Bean(initMethod = "init3")
    public Bean1 bean1() {
        return new Bean1();
    }

    @Bean(destroyMethod = "destroy3")
    public Bean2 bean2() {
        return new Bean2();
    }
}

public class Bean1 implements InitializingBean {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Bean1.class);

    @PostConstruct
    public void init1() {
        log.debug("初始化1");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        log.debug("初始化2");
    }

    public void init3() {
        log.debug("初始化3");
    }
}

public class Bean2 implements DisposableBean {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(Bean2.class);

    @PreDestroy
    public void destroy1() {
        log.debug("销毁1");
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        log.debug("销毁2");
    }

    public void destroy3() {
        log.debug("销毁3");
    }
}

Scope

在当前版本的 Spring 和 Spring Boot 程序中，支持五种 Scope

singleton，容器启动时创建（未设置延迟），容器关闭时销毁(单例与容器同生共死)
prototype，每次使用时创建，不会自动销毁，需要调用 DefaultListableBeanFactory.destroyBean(bean) 销毁(也就是说多例的销毁不归容器管理)
request，每次请求用到此 bean 时创建，请求结束时销毁
session，每个会话用到此 bean 时创建，会话结束时销毁
application，web 容器用到此 bean 时创建，容器停止时销毁

有些文章提到有 globalSession 这一 Scope，也是陈旧的说法，目前 Spring 中已废弃

但要注意，如果在 singleton 注入其它 scope 都会有问题，解决方法有

@Lazy
@Scope(proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
ObjectFactory
ApplicationContext.getBean

解决方法虽然不同，但理念上殊途同归: 都是推迟其它 scope bean 的获取

我们举一个例子：

以单例注入多例为例

有一个单例对象 E

@Component
public class E {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(E.class);

    private F f;

    public E() {
        log.info("E()");
    }

    @Autowired
    public void setF(F f) {
        this.f = f;
        log.info("setF(F f) {}", f.getClass());
    }

    public F getF() {
        return f;
    }
}

要注入的对象 F 期望是多例

@Component
@Scope("prototype")
public class F {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(F.class);

    public F() {
        log.info("F()");
    }
}

测试

E e = context.getBean(E.class);
F f1 = e.getF();
F f2 = e.getF();
System.out.println(f1);
System.out.println(f2);

输出

com.zyb.demo.cycle.F@6622fc65
com.zyb.demo.cycle.F@6622fc65

发现它们是同一个对象，而不是期望的多例对象

对于单例对象来讲，依赖注入仅发生了一次，后续再没有用到多例的 F，因此 E 用的始终是第一次依赖注入的 F

解决

仍然使用 @Lazy 生成代理
代理对象虽然还是同一个，但当每次使用代理对象的任意方法时，由代理创建新的 f 对象

@Component
public class E {

    @Autowired
    @Lazy
    public void setF(F f) {
        this.f = f;
        log.info("setF(F f) {}", f.getClass());
    }

    // ...
}

注意

@Lazy 加在也可以加在成员变量上，但加在 set 方法上的目的是可以观察输出，加在成员变量上就不行了
@Autowired 加在 set 方法的目的类似

输出

E: setF(F f) class com.zyb.demo.cycle.F$$EnhancerBySpringCGLIB$$8b54f2bc
F: F()
com.zyb.demo.cycle.F@3a6f2de3
F: F()
com.zyb.demo.cycle.F@56303b57

从输出日志可以看到调用 setF 方法时，f 对象的类型是代理类型