SpringBoot 源码解析 （三）----- Spring Boot 精髓：启动时初始化数据

在我们用 springboot 搭建项目的时候，有时候会碰到在项目启动时初始化一些操作的需求 ，针对这种需求 spring boot为我们提供了以下几种方案供我们选择:

• ApplicationRunner 与 CommandLineRunner 接口

• Spring容器初始化时InitializingBean接口和@PostConstruct

• Spring的事件机制

ApplicationRunner与CommandLineRunner

我们可以实现 ApplicationRunner 或 CommandLineRunner 接口， 这两个接口工作方式相同，都只提供单一的run方法，该方法在SpringApplication.run(…)完成之前调用，不知道大家还对我上一篇文章结尾有没有印象，我们先来看看这两个接口

public interface ApplicationRunner {
    void run(ApplicationArguments var1) throws Exception;
}

public interface CommandLineRunner {
    void run(String... var1) throws Exception;
}

都只提供单一的run方法，接下来我们来看看具体的使用

ApplicationRunner

构造一个类实现ApplicationRunner接口

//需要加入到Spring容器中
@Component
public class ApplicationRunnerTest implements ApplicationRunner {

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        System.out.println("ApplicationRunner");
    }
}

很简单，首先要使用@Component将实现类加入到Spring容器中，为什么要这样做我们待会再看，然后实现其run方法实现自己的初始化数据逻辑就可以了

CommandLineRunner

对于这两个接口而言，我们可以通过Order注解或者使用Ordered接口来指定调用顺序， @Order() 中的值越小，优先级越高

//需要加入到Spring容器中
@Component
@Order(1)
public class CommandLineRunnerTest implements CommandLineRunner {

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        System.out.println("CommandLineRunner...");
    }
}

同样需要加入到Spring容器中，CommandLineRunner的参数是最原始的参数，没有进行任何处理，ApplicationRunner的参数是ApplicationArguments,是对原始参数的进一步封装

源码分析

大家回顾一下我上一篇文章，也就是SpringApplication.run方法的最后一步第八步：执行Runners，这里我直接把代码复制过来

private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    List<Object> runners = new ArrayList<Object>();
    //获取容器中所有的ApplicationRunner的Bean实例
    runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());
    //获取容器中所有的CommandLineRunner的Bean实例
    runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
    for (Object runner : new LinkedHashSet<Object>(runners)) {
        if (runner instanceof ApplicationRunner) {
            //执行ApplicationRunner的run方法
            callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
        }
        if (runner instanceof CommandLineRunner) {
            //执行CommandLineRunner的run方法
            callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
        }
    }
}

很明显，是直接从Spring容器中获取ApplicationRunner和CommandLineRunner的实例，并调用其run方法，这也就是为什么我要使用@Component将ApplicationRunner和CommandLineRunner接口的实现类加入到Spring容器中了。

InitializingBean

在spring初始化bean的时候，如果bean实现了 InitializingBean 接口，在对象的所有属性被初始化后之后才会调用afterPropertiesSet()方法

@Component
public class InitialingzingBeanTest implements InitializingBean {

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("InitializingBean..");
    }
}

我们可以看出spring初始化bean肯定会在 ApplicationRunner和CommandLineRunner接口调用之前。

@PostConstruct

@Component
public class PostConstructTest {

    @PostConstruct
    public void postConstruct() {
        System.out.println("init...");
    }
}

我们可以看到，只用在方法上添加@PostConstruct注解，并将类注入到Spring容器中就可以了。我们来看看@PostConstruct注解的方法是何时执行的

在Spring初始化bean时，对bean的实例赋值时，populateBean方法下面有一个initializeBean(beanName, exposedObject, mbd)方法，这个就是用来执行用户设定的初始化操作。我们看下方法体：

protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    if (System.getSecurityManager() != null) {
        AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
            // 激活 Aware 方法
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
        }, getAccessControlContext());
    }
    else {
        // 对特殊的 bean 处理：Aware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware
        invokeAwareMethods(beanName, bean);
    }

    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        // 后处理器
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }

    try {
        // 激活用户自定义的 init 方法
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(
                (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
                beanName, "Invocation of init method failed", ex);
    }
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        // 后处理器
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    return wrappedBean;
}

我们看到会先执行后处理器然后执行invokeInitMethods方法，我们来看下applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization

public Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)  
        throws BeansException {  

    Object result = existingBean;  
    for (BeanPostProcessor beanProcessor : getBeanPostProcessors()) {  
        result = beanProcessor.postProcessBeforeInitialization(result, beanName);  
        if (result == null) {  
            return result;  
        }  
    }  
    return result;  
}

public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)  
        throws BeansException {  

    Object result = existingBean;  
    for (BeanPostProcessor beanProcessor : getBeanPostProcessors()) {  
        result = beanProcessor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);  
        if (result == null) {  
            return result;  
        }  
    }  
    return result;  
}

获取容器中所有的后置处理器，循环调用后置处理器的postProcessBeforeInitialization方法，这里我们来看一个BeanPostProcessor

public class CommonAnnotationBeanPostProcessor extends InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware, Serializable {
    public CommonAnnotationBeanPostProcessor() {
        this.setOrder(2147483644);
        //设置初始化参数为PostConstruct.class
        this.setInitAnnotationType(PostConstruct.class);
        this.setDestroyAnnotationType(PreDestroy.class);
        this.ignoreResourceType("javax.xml.ws.WebServiceContext");
    }
    //略...
}

在构造器中设置了一个属性为PostConstruct.class，再次观察CommonAnnotationBeanPostProcessor这个类，它继承自InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor。InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor顾名思义，就是在Bean初始化和销毁的时候所作的一个前置/后置处理器。查看InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor类下的postProcessBeforeInitialization方法：

public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {  
   LifecycleMetadata metadata = findLifecycleMetadata(bean.getClass());  
   try {  
       metadata.invokeInitMethods(bean, beanName);  
   }  
   catch (InvocationTargetException ex) {  
       throw new BeanCreationException(beanName, "Invocation of init method failed", ex.getTargetException());  
   }  
   catch (Throwable ex) {  
       throw new BeanCreationException(beanName, "Couldn't invoke init method", ex);  
   }  
    return bean;  
}  

private LifecycleMetadata buildLifecycleMetadata(final Class clazz) {  
       final LifecycleMetadata newMetadata = new LifecycleMetadata();  
       final boolean debug = logger.isDebugEnabled();  
       ReflectionUtils.doWithMethods(clazz, new ReflectionUtils.MethodCallback() {  
           public void doWith(Method method) {  
              if (initAnnotationType != null) {  
                   //判断clazz中的methon是否有initAnnotationType注解，也就是PostConstruct.class注解
                  if (method.getAnnotation(initAnnotationType) != null) {  
                     //如果有就将方法添加进LifecycleMetadata中
                     newMetadata.addInitMethod(method);  
                     if (debug) {  
                         logger.debug("Found init method on class [" + clazz.getName() + "]: " + method);  
                     }  
                  }  
              }  
              if (destroyAnnotationType != null) {  
                    //判断clazz中的methon是否有destroyAnnotationType注解
                  if (method.getAnnotation(destroyAnnotationType) != null) {  
                     newMetadata.addDestroyMethod(method);  
                     if (debug) {  
                         logger.debug("Found destroy method on class [" + clazz.getName() + "]: " + method);  
                     }  
                  }  
              }  
           }  
       });  
       return newMetadata;  
} 

在这里会去判断某方法是否有PostConstruct.class注解，如果有，则添加到init/destroy队列中，后续一一执行。@PostConstruct注解的方法会在此时执行，我们接着来看invokeInitMethods

protected void invokeInitMethods(String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd)
        throws Throwable {

    // 是否实现 InitializingBean
    // 如果实现了 InitializingBean 接口，则只掉调用bean的 afterPropertiesSet()
    boolean isInitializingBean = (bean instanceof InitializingBean);
    if (isInitializingBean && (mbd == null || !mbd.isExternallyManagedInitMethod("afterPropertiesSet"))) {
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Invoking afterPropertiesSet() on bean with name '" + beanName + "'");
        }
        if (System.getSecurityManager() != null) {
            try {
                AccessController.doPrivileged((PrivilegedExceptionAction<Object>) () -> {
                    ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
                    return null;
                }, getAccessControlContext());
            }
            catch (PrivilegedActionException pae) {
                throw pae.getException();
            }
        }
        else {
            // 直接调用 afterPropertiesSet()
            ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
        }
    }

    if (mbd != null && bean.getClass() != NullBean.class) {
        // 判断是否指定了 init-method()，
        // 如果指定了 init-method()，则再调用制定的init-method
        String initMethodName = mbd.getInitMethodName();
        if (StringUtils.hasLength(initMethodName) &&
                !(isInitializingBean && "afterPropertiesSet".equals(initMethodName)) &&
                !mbd.isExternallyManagedInitMethod(initMethodName)) {
            // 利用反射机制执行
            invokeCustomInitMethod(beanName, bean, mbd);
        }
    }
}

首先检测当前 bean 是否实现了 InitializingBean 接口，如果实现了则调用其 afterPropertiesSet()，然后再检查是否也指定了 init-method()，如果指定了则通过反射机制调用指定的 init-method()。

我们也可以发现@PostConstruct会在实现 InitializingBean 接口的afterPropertiesSet()方法之前执行

Spring的事件机制

基础概念

Spring的事件驱动模型由三部分组成

• 事件: ApplicationEvent ,继承自JDK的 EventObject ，所有事件都要继承它,也就是被观察者
• 事件发布者: ApplicationEventPublisher 及 ApplicationEventMulticaster 接口，使用这个接口，就可以发布事件了
• 事件监听者: ApplicationListener ,继承JDK的 EventListener ，所有监听者都继承它，也就是我们所说的观察者，当然我们也可以使用注解 @EventListener ，效果是一样的

事件

在Spring框架中，默认对ApplicationEvent事件提供了如下支持:

• ContextStartedEvent：ApplicationContext启动后触发的事件
• ContextStoppedEvent：ApplicationContext停止后触发的事件
• ContextRefreshedEvent： ApplicationContext初始化或刷新完成后触发的事件 ；（容器初始化完成后调用，所以我们可以利用这个事件做一些初始化操作）
• ContextClosedEvent：ApplicationContext关闭后触发的事件；（如 web 容器关闭时自动会触发spring容器的关闭，如果是普通 java 应用，需要调用ctx.registerShutdownHook();注册虚拟机关闭时的钩子才行） 

构造一个类继承ApplicationEvent

public class TestEvent extends ApplicationEvent {

    private String message;
    
    public TestEvent(Object source) {
        super(source);
    }

    public void getMessage() {
        System.out.println(message);
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

}

创建事件监听者

有两种方法可以创建监听者，一种是直接实现ApplicationListener的接口，一种是使用注解 @EventListener ， 注解是添加在监听方法上的 ，下面的例子是直接实现的接口

@Component
public class ApplicationListenerTest implements ApplicationListener<TestEvent> {
    @Override
    public void onApplicationEvent(TestEvent testEvent) {
        testEvent.getMessage();
    }
}

事件发布

对于事件发布，代表者是 ApplicationEventPublisher 和 ApplicationEventMulticaster ,ApplicationContext接口继承了ApplicationEventPublisher，并在AbstractApplicationContext实现了具体代码，实际执行是委托给ApplicationEventMulticaster（可以认为是多播）

下面是一个事件发布者的测试实例:

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class EventTest {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Test
    public void publishTest() {
        TestEvent testEvent = new TestEvent("");
        testEvent.setMessage("hello world");
        applicationContext.publishEvent(testEvent);
    }
}

利用ContextRefreshedEvent事件进行初始化操作

利用 ContextRefreshedEvent 事件进行初始化，该事件是 ApplicationContext 初始化完成后调用的事件，所以我们可以利用这个事件，对应实现一个 监听器 ，在其 onApplicationEvent() 方法里初始化操作

@Component
public class ApplicationListenerTest implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {

    @Override
    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
        System.out.println("容器刷新完成后，我被调用了..");
    }
}