Spring中Bean的生命周期

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对于普通的Java对象，当new的时候创建对象，当它没有任何引用的时候被垃圾回收机制回收。
而由Spring IoC容器托管的对象，它们的生命周期完全由容器控制。

概括Spring中Bean的生命周期
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Spring中每个Bean的生命周期如下：

实例化Bean
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BeanFactory和ApplicationContext是Spring框架中两个核心接口，它们都用于管理Bean的生命周期和依赖关系。ApplicationContext继承自BeanFactory接口，ApplicationContext提供了BeanFactory的所有功能，并且添加了更多企业级的特性。

但是，BeanFactory和ApplicationContext在实例化Bean的时机和方式有一定区别。

BeanFactory
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public interface BeanFactory {
    Object getBean(String name) throws BeansException;
}

惰性初始化：BeanFactory容器在默认情况下会延迟初始化Bean，即只有在第一次通过getBean()方法请求获取Bean时，或初始化bean的时候需要注入另一个尚未初始化的依赖时，BeanFactory容器才会调用createBean进行实例化和初始化。这种行为称为惰性初始化或按需初始化。
手动配置：对于某些需要提前初始化的Bean，可以通过配置Bean的lazy-init属性为false来实现非惰性初始化，但这需要手动配置。

// BeanFactory 创建 Bean 实例的伪代码
public Object createBean(String beanName) {
    BeanDefinition beanDefinition = getBeanDefinition(beanName);
    Object bean = instantiateBean(beanDefinition);
    BeanWrapper beanWrapper = new BeanWrapperImpl(bean);
    return beanWrapper.getWrappedInstance();
}

ApplicationContext
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ApplicationContext容器，当容器启动结束后，便实例化所有的bean。容器通过获取BeanDefinition对象中的信息进行实例化。并且这一步仅仅是简单的实例化，并未进行依赖注入。实例化对象被包装在BeanWrapper对象中，BeanWrapper提供了设置对象属性的接口，从而避免了使用反射机制设置属性。

public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
        MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {
}

预先实例化：与BeanFactory不同，ApplicationContext会在容器启动的过程中预先实例化和初始化所有的单例Bean（singleton scope）。这意味着，一旦ApplicationContext容器被创建并启动完成，所有的单例Bean就已经被创建并准备好了，无需等待getBean()方法的调用。
自动配置：ApplicationContext提供了更多的企业级特性，例如国际化支持、事件发布/订阅机制、注解支持等。这些特性往往需要容器在启动时预先加载和初始化相关的Bean，从而为这些高级特性提供支持。

设置对象属性（依赖注入）
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实例化后的对象被封装在BeanWrapper对象中。此时，对象仍然是一个原生的状态，Spring会根据BeanDefinition中的信息进行依赖注入。

public void populateBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, BeanWrapper beanWrapper) {
    PropertyValues pvs = beanDefinition.getPropertyValues();
    applyPropertyValues(beanName, beanWrapper, pvs);
}

注入Aware接口
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Spring会检测Bean是否实现了某些Aware接口（如ApplicationContextAware, BeanNameAware等），并将相应的实例注入给Bean。

if (bean instanceof ApplicationContextAware) {
    ((ApplicationContextAware)bean).setApplicationContext(this.applicationContext);
}

在Spring框架中，Aware接口允许Bean获得对Spring容器或容器内特定资源的访问权。当一个Bean实现了某个Aware接口后，Spring容器在创建该Bean的过程中将会自动调用相应的Aware接口方法，注入相应的对象或信息。这种机制允许Bean与Spring容器进行交互，获取容器自身的一些信息。

下面是一些常见的Aware接口及其作用：

ApplicationContextAware
- 用途：允许Bean获取到ApplicationContext的引用，即Spring容器本身。
- 方法：void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext)
BeanNameAware
- 用途：允许Bean获取到自己在Spring容器中的名字。
- 方法：void setBeanName(String name)
BeanFactoryAware
- 用途：允许Bean获取BeanFactory的引用，即Bean的工厂。
- 方法：void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory)
EnvironmentAware
- 用途：允许Bean获取到环境相关的信息，比如配置文件中的属性值。
- 方法：void setEnvironment(Environment environment)
ResourceLoaderAware
- 用途：允许Bean获取到资源加载器，可以用来加载外部资源。
- 方法：void setResourceLoader(ResourceLoader resourceLoader)

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;

public class MyBean implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;

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

    public void doSomething() {
        // 使用applicationContext进行某些操作
    }
}

在上面的例子中，MyBean 实现了ApplicationContextAware接口。Spring容器在创建MyBean的实例时，会自动调用setApplicationContext方法，并传入当前的ApplicationContext实例。这样，MyBean就能够使用ApplicationContext来执行一些操作，比如获取其他Bean的实例、访问资源文件等。

BeanPostProcessor
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BeanPostProcessor允许对Bean的实例进行额外的处理。这一步发生在Bean的初始化之前和之后。

// BeanPostProcessor 的前置处理
public Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName) {
    Object result = existingBean;
    for (BeanPostProcessor processor : this.beanPostProcessors) {
        result = processor.postProcessBeforeInitialization(result, beanName);
        if (result == null) return existingBean;
    }
    return result;
}

// BeanPostProcessor 的后置处理
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName) {
    Object result = existingBean;
    for (BeanPostProcessor processor : this.beanPostProcessors) {
        result = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
        if (result == null) return existingBean;
    }
    return result;
}

InitializingBean与init-method
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当BeanPostProcessor的前置处理完成后，如果Bean实现了InitializingBean接口，Spring将调用afterPropertiesSet方法。同时，如果在Bean定义中指定了init-method，Spring也会在这一阶段调用该方法。

if (bean instanceof InitializingBean) {
    ((InitializingBean)bean).afterPropertiesSet();
}

// 调用 init-method 指定的初始化方法
invokeInitMethods(String beanName, final Object bean, @Nullable BeanDefinition mbd);

DisposableBean和destroy-method
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当Spring容器关闭时，如果Bean实现了DisposableBean接口，Spring将调用destroy方法。同时，如果在Bean定义中指定了destroy-method，Spring也会在这一阶段调用该方法。

if (bean instanceof DisposableBean) {
    ((DisposableBean)bean).destroy();
}

// 调用 destroy-method 指定的销毁方法
invokeCustomDestroyMethod(String beanName, final Object bean, String destroyMethodName);

示例
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考虑一个简单的Bean，它实现了InitializingBean和DisposableBean接口，同时在Bean定义中指定了init-method和destroy-method。

public class MyBean implements InitializingBean, DisposableBean {
    private String property;

    public void setProperty(String property) {
        this.property = property;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // 初始化逻辑
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        // 销毁逻辑
    }

    public void customInit() {
        // 自定义初始化方法
    }

    public void customDestroy() {
        // 自定义销毁方法
    }
}

在applicationContext.xml中配置Bean：

<bean id="myBean" class="com.example.MyBean" init-method="customInit" destroy-method="customDestroy">
    <property name="property" value="Some value"/>
</bean>

模拟面试
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面试官：今天要不来聊聊Spring对Bean的生命周期管理？

候选者：嗯，没问题的。很早之前我就看过源码，但Spring源码的实现类都太长了。我也记不得很清楚某些实现类的名字，要不我大概来说下流程？

面试官：没事，你开始吧

候选者：首先要知道的是普通Java对象和Spring所管理的Bean实例化的过程是有些区别的

在普通Java环境下创建对象简要的步骤可以分为：
1. java源码被编译为为class文件
2. 等到类需要被初始化时（比如说new、反射等）
3. class文件被虚拟机通过类加载器加载到JVM
4. 初始化对象供我们使用

简单来说，可以理解为它是用Class对象作为「模板」进而创建出具体的实例

而Spring所管理的Bean不同的是，除了Class对象之外，还会使用BeanDefinition的实例来描述对象的信息。比如说，我们可以在Spring所管理的Bean有一系列的描述：@Scope、@Lazy、@DependsOn等等，可以理解为Class只描述了类的信息，而BeanDefinition描述了对象的信息

面试官：嗯，这我大致了解你的意思了。你就是想告诉我，Spring有BeanDefinition来存储着我们日常给Spring Bean定义的元数据（@Scope、@Lazy、@DependsOn等等），对吧？

候选者：不愧是你

面试官：赶紧的，继续吧

候选者：Spring在启动的时候需要「扫描」在XML/注解/JavaConfig 中需要被Spring管理的Bean信息。随后，会将这些信息封装成BeanDefinition，最后会把这些信息放到一个beanDefinitionMap中。我记得这个Map的key应该是beanName，value则是BeanDefinition对象，到这里其实就是把定义的元数据加载起来，目前真实对象还没实例化。

候选者：接着会遍历这个beanDefinitionMap，执行BeanFactoryPostProcessor这个Bean工厂后置处理器的逻辑。比如说，我们平时定义的占位符信息，就是通过BeanFactoryPostProcessor的子类PropertyPlaceholderConfigurer进行注入进去。

占位符通常以${…}的形式出现。例如，你可能在Spring的配置文件中有如下的定义：
<bean id="myBean" class="com.example.MyBean">
    <property name="someProperty" value="${my.config.value}" />
</bean>
这里，${my.config.value}就是一个占位符，它的值将从Spring的配置源（如properties文件、环境变量等）中获取。

PropertyPlaceholderConfigurer是BeanFactoryPostProcessor的一个子类，用于解析配置文件中的占位符，并用实际的配置值替换这些占位符。BeanFactoryPostProcessor是一个更广泛的接口，它允许对bean的定义（BeanDefinition）进行读取和修改，在容器实例化任何bean之前执行。

从Spring 3.1开始，PropertyPlaceholderConfigurer已经被PropertySourcesPlaceholderConfigurer所取代，后者支持基于新的Environment和PropertySource抽象来解析占位符。使用PropertySourcesPlaceholderConfigurer可以更灵活地处理配置信息。

在基于Java的配置中，你可以这样配置PropertySourcesPlaceholderConfigurer：
@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public static PropertySourcesPlaceholderConfigurer placeholderConfigurer() {
        PropertySourcesPlaceholderConfigurer configurer = new PropertySourcesPlaceholderConfigurer();
        configurer.setLocation(new ClassPathResource("application.properties"));
        return configurer;
    }
}
这段配置代码定义了一个PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean，它会加载application.properties文件，并解析文件中定义的占位符。

候选者：当然了，这里我们也可以自定义BeanFactoryPostProcessor来对我们定义好的Bean元数据进行获取或者修改。只是一般我们不会这样干，实际上也很有少的使用场景。

面试官：嗯…

候选者：BeanFactoryPostProcessor后置处理器执行完了以后，就到了实例化对象啦。在Spring里边是通过反射来实现的，一般情况下会通过反射选择合适的构造器来把对象实例化。但这里把对象实例化，只是把对象给创建出来，而对象具体的属性是还没注入的。比如，我的对象是UserService，而UserService对象依赖着SendService对象，这时候的SendService还是null的

候选者：所以，下一步就是把对象的相关属性给注入。

候选者：相关属性注入完之后，往下接着就是初始化的工作了。首先判断该Bean是否实现了Aware相关的接口，如果存在则填充相关的资源。比如我这边在项目用到的：我希望通过代码程序的方式去获取指定的Spring Bean。我们这边会抽取成一个工具类，去实现ApplicationContextAware接口，来获取ApplicationContext对象进而获取Spring Bean。

候选者：Aware相关的接口处理完之后，就会到BeanPostProcessor后置处理器啦。BeanPostProcessor后置处理器有两个方法，一个是before，一个是after（那肯定是 before先执行、after后执行）

候选者：这个BeanPostProcessor后置处理器是AOP实现的关键（关键子类AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator）。所以，执行完Aware相关的接口就会执行BeanPostProcessor相关子类的before方法。BeanPostProcessor相关子类的before方法执行完，则执行init相关的方法，比如说@PostConstruct、实现了InitializingBean接口、定义的init-method方法。当时我还去官网去看他们的被调用，「执行顺序」分别是：@PostConstruct、实现了InitializingBean接口以及init-method方法。这些都是Spring给我们的「扩展」，像@PostConstruct我就经常用到。

候选者：比如，对象实例化后，我要做些初始化的相关工作或者就启个线程去Kafka拉取数据，等到init方法执行完之后，就会执行BeanPostProcessor的after方法。

使用InitializingBean接口：通过实现InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法，可以在所有必需的属性被设置后添加自定义的初始化逻辑。
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;

public class MyBean implements InitializingBean {
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // 初始化逻辑，例如启动线程去Kafka拉取数据
    }
}
使用@PostConstruct注解：@PostConstruct注解用于在依赖注入完成后执行初始化逻辑。
import javax.annotation.PostConstruct;

public class MyBean {

    @PostConstruct
    public void init() {
        // 初始化逻辑
    }
}
定义init-method：在Spring的XML配置文件或者使用@Bean注解定义Bean时，可以指定init-method属性，Spring将在Bean的属性设置完成后调用这个方法。
public class MyBean {
    public void myInitMethod() {
        // 初始化逻辑
    }
}
<bean id="myBean" class="com.example.MyBean" init-method="myInitMethod"/>
或者使用Java配置：
@Bean(initMethod = "myInitMethod")
public MyBean myBean() {
    return new MyBean();
}
BeanPostProcessor的使用；在Bean的初始化方法执行完之后，BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization方法会被调用。这可以用来执行一些在Bean完全初始化后才能执行的后处理逻辑。
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;

public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
        // 初始化之前的处理逻辑
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
        // 初始化之后的处理逻辑，例如检查Bean是否需要某种代理
        return bean;
    }
}
通过上述任一方法，您都可以在对象实例化后进行必要的初始化工作。选择哪种方法取决于具体需求以及个人偏好。@PostConstruct和InitializingBean提供了依赖注入完成后立即执行初始化代码的方式，而BeanPostProcessor则提供了更为灵活的在Bean初始化前后执行自定义逻辑的能力。

候选者：基本重要的流程已经走完了，我们就可以获取到对象去使用了

候选者：销毁的时候就看有没有配置相关的destroy方法，执行就完事了

面试官：嗯，了解，**你看过Spring是怎么解决循环依赖的吗？**如果现在有个A对象，它的属性是B对象，而B对象的属性也是A对象，说白了就是A依赖B，而B又依赖A，Spring是怎么做的？

候选者：嗯，这块我也是看过的，其实也是在Spring的生命周期里面嘛。从上面我们可以知道，对象属性的注入在对象实例化之后的嘛。它的大致过程是这样的：

首先A对象实例化，然后对属性进行注入，发现依赖B对象
B对象此时还没创建出来，所以转头去实例化B对象
B对象实例化之后，发现需要依赖A对象，那A对象已经实例化了嘛，所以B对象最终能完成创建
B对象返回到A对象的属性注入的方法上，A对象最终完成创建

上面就是大致的过程；

面试官：听起来你还会原理哦？

候选者：Absolutely。至于原理，其实就是用到了三级的缓存。所谓的三级缓存其实就是三个Map。首先明确一点，我对这里的三级缓存定义是这样的：

singletonObjects（一级，日常实际获取Bean的地方）；
earlySingletonObjects（二级，还没进行属性注入，由三级缓存放进来）；
singletonFactories（三级，Value是一个对象工厂）；

候选者：再回到刚才讲述的过程中，A对象实例化之后，属性注入之前，其实会把A对象放入三级缓存中。key是BeanName，Value是ObjectFactory。等到A对象属性注入时，发现依赖B，又去实例化B时，B属性注入需要去获取A对象，这里就是从三级缓存里拿出ObjectFactory，从ObjectFactory得到对应的Bean（就是对象A），把三级缓存的A记录给干掉，然后放到二级缓存中候选者。显然，二级缓存存储的key是BeanName，value就是Bean（这里的Bean还没做完属性注入相关的工作）。等到完全初始化之后，就会把二级缓存给remove掉，塞到一级缓存中。我们自己去getBean的时候，实际上拿到的是一级缓存的，大致的过程就是这样。

面试官：那我想问一下，为什么是三级缓存？

候选者：首先从第三级缓存说起（就是key是BeanName，Value为ObjectFactory）。我们的对象是单例的，有可能A对象依赖的B对象是有AOP的（B对象需要代理）。假设没有第三级缓存，只有第二级缓存（Value存对象，而不是工厂对象）。那如果有AOP的情况下，岂不是在存入第二级缓存之前都需要先去做AOP代理？这不合适嘛。

候选者：这里肯定是需要考虑代理的情况的，比如A对象是一个被AOP增量的对象，B依赖A时，得到的A肯定是代理对象的。所以，三级缓存的Value是ObjectFactory，可以从里边拿到代理对象。而二级缓存存在的必要就是为了性能，从三级缓存的工厂里创建出对象，再扔到二级缓存（这样就不用每次都要从工厂里拿）。应该很好懂吧？

面试官：确实。

总结：首先是Spring Bean的生命周期过程，Spring使用BeanDefinition来装载着我们给Bean定义的元数据。实例化Bean的时候实际上就是遍历BeanDefinitionMap，Spring的Bean实例化和属性赋值是分开两步来做的，在Spring Bean的生命周期，Spring预留了很多的hook给我们去扩展：

Bean实例化之前有BeanFactoryPostProcessor
Bean实例化之后，初始化时，有相关的Aware接口供我们去拿到Context相关信息
环绕着初始化阶段，有BeanPostProcessor（AOP的关键）
在初始化阶段，有各种的init方法供我们去自定义

而循环依赖的解决主要通过三级的缓存，在实例化后，会把自己扔到三级缓存（此时的key是BeanName，Value是ObjectFactory），在注入属性时，发现需要依赖B，也会走B的实例化过程，B属性注入依赖A，从三级缓存找到A，删掉三级缓存，放到二级缓存。

关键源码方法
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强烈建议自己去撸一遍

org.springframework .context.support.AbstractApplicationContext#refresh (入口)
org.springframework.context.supportAbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization (初始化单例对象入口)
org.springframework.beans.factory.configConfigurableListableBeanFactory#preInstantiateSingletons (初始化单例对象入口)
org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String) （万恶之源，获取并创建Bean的入口）
org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean （实际的获取并创建Bean的实现）
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String) （从缓存中尝试获取）
org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean(java.lang.String, org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition, java.lang.Object[])（实例化Bean）
org.springframework.beans.factory.supportAbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean（实例化Bean具体实现）
org.springframework.beans.factory.supportAbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance（具体实例化过程）
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#addSingletonFactory （将实例化后的Bean添加到三级缓存）
org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean （实例化后属性注入）
org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean(java.lang.String, java.lang.Object, org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition) （初始化入口）

概括Spring中Bean的生命周期 #

实例化Bean #

BeanFactory #

ApplicationContext #

设置对象属性（依赖注入） #

注入Aware接口 #

BeanPostProcessor #

InitializingBean与init-method #

DisposableBean和destroy-method #

示例 #

模拟面试 #

关键源码方法 #