前言
本系列全部基于 Spring 5.2.2.BUILD-SNAPSHOT 版本。因为 Spring 整个体系太过于庞大，所以只会进行关键部分的源码解析。
本篇文章主要介绍 Spring IoC 容器是怎么创建 bean 的实例。
正文
在上一篇Spring IoC bean 的加载中有这么一段代码：
if (mbd.isSingleton()) {
// 创建和注册单例 bean
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
// 创建 bean 实例
return createBean(beanName, mbd, args);
}
// 省略异常处理...
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
如果 bean 的作用域是单例，会调用 getSingleton() 方法并传入 beanName 和 ObjectFacoty作为参数；而 getSingleton() 方法会调用 ObjectFactory 的 getObject() 方法也就是上面代码中的 createBean() 方法，返回 bean。
这里的 ObjectFactory 是 bean 的延迟依赖查找接口，定义如下：
@FunctionalInterface
public interface ObjectFactory<T> {
T getObject() throws BeansException;
}
只有在调用 getObject() 方法时才会真正去获取 bean。下面我们正式开始分析 createBean() 方法。
AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
// 将String类型的class字符串，转换为Class对象，例如在XML中配置的class属性
Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
}
try {
// 进行定义的方法覆盖
mbdToUse.prepareMethodOverrides();
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName, "Validation of method overrides failed", ex);
}
try {
// 如果bean的实例化前回调方法返回非null，直接返回实例，跳过后面步骤。见下文详解
Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
if (bean != null) {
return bean;
}
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName, "BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
}
try {
// 真正去创建bean的方法
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
// 返回bean的实例
return beanInstance;
}
// 省略异常处理...
}
bean 实例化前置处理
我们先看一下 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口的定义：
public interface InstantiationAwareBeanPostProcessor extends BeanPostProcessor {
/**
* Bean 实例化前调用，返回非 {@code null} 回调过后面流程
* 返回 {@code null} 则进行 IoC 容器对 Bean 的实例化
*/
@Nullable
default Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
return null;
}
/**
* Bean 实例化之后，属性填充之前调用，返回 {@code true} 则进行默认的属性填充步骤，
* 返回 {@code false} 会跳过属性填充阶段，同样也会跳过初始化阶段的生命周期方法的回调。
*/
default boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return true;
}
/**
* Bean 实例化后属性赋值前调用，PropertyValues 是已经封装好的设置的属性值，返回 {@code null} 继续
*/
@Nullable
default PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {
return null;
}
/**
* 5.1 版本后已经被上面 postProcessProperties 方法所替代，功能与上面方法一样
*/
@Deprecated
@Nullable
default PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
return pvs;
}
}
上面接口继承于 BeanPostProcessor（BeanPostProcessor 中定义了 bean 的初始化阶段生命周期回调方法，会在后续介绍）提供了三个扩展点，如下：
bean实例化前bean实例化后bean属性赋值前
这也是 bean 实例化阶段的生命周期回调方法。
AbstractAutowireCapableBeanFactory#resolveBeforeInstantiation
protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
Object bean = null;
// 判断bean在实例化之前是否已经解析过
if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) {
// 如果bean是合成的 && 有实现 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
// 解析bean的类型
Class<?> targetType = determineTargetType(beanName, mbd);
if (targetType != null) {
// 执行bean的实例化前回调
bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);
// 如果实例化前生命周期回调方法返回的不是null
if (bean != null) {
// 执行bean的实例化后回调，因为会跳过后续步骤，所以只能在此处调用了
bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
}
}
}
// 如果bean不为空，则将beforeInstantiationResolved赋值为true，代表在实例化之前已经解析
mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null);
}
return bean;
}
创建 bean
AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
// 实例化 bean
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
// 如果bean的作用域是singleton，则需要移除未完成的FactoryBean实例的缓存
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
// 通过构造函数反射创建bean的实例，但是属性并未赋值，见下文详解
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
// 获取bean的实例
final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
// 获取bean的类型
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
if (beanType != NullBean.class) {
mbd.resolvedTargetType = beanType;
}
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
// BeanDefinition 合并后的回调，见下文详解
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
// 省略异常处理...
mbd.postProcessed = true;
}
}
// bean的作用域是单例 && 允许循环引用 && 当前bean正在创建中
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
// 如果允许bean提前曝光
if (earlySingletonExposure) {
// 将beanName和ObjectFactory形成的key-value对放入singletonFactories缓存中
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
Object exposedObject = bean;
try {
// 给 bean 的属性赋值
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 初始化 bean
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
// 省略异常处理...
// 如果允许单例bean提前暴露
if (earlySingletonExposure) {
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
// 只有在检测到循环依赖的情况下才不为空
if (earlySingletonReference != null) {
// 如果exposedObject没有在初始化方法中被改变，也就是没有被增强
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
} else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
// 检测依赖
for (String dependentBean : dependentBeans) {
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" + StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using 'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
try {
// 用于注册销毁bean
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
} catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
}
// 返回bean实例
return exposedObject;
}
创建 bean 的实例
AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
// 解析 bean 的类型
Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
// 判断beanClass是否是public修饰的类，并且是否允许访问非公共构造函数和方法，不是抛出异常
if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Bean class isn't public, and non-public access not allowed: " + beanClass.getName());
}
// Spring 5新添加的，如果存在Supplier回调，则使用给定的回调方法初始化策略。
// 可以使RootBeanDefinition#setInstanceSupplier()设置
Supplier<?> instanceSupplier = mbd.getInstanceSupplier();
if (instanceSupplier != null) {
return obtainFromSupplier(instanceSupplier, beanName);
}
// 如果设置工厂方法则使用给定的方法创建bean实例，这里分为静态工厂和实例化工厂
if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
}
// 快捷方式创建相同的bean
// resolved: 构造函数或工厂方法是否已经解析过
boolean resolved = false;
// autowireNecessary: 是否需要自动注入 (即是否需要解析构造函数)
boolean autowireNecessary = false;
if (args == null) {
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
// 如果resolvedConstructorOrFactoryMethod不为空，代表构造函数或工厂方法已经解析过
if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
resolved = true;
// 根据constructorArgumentsResolved判断是否需要自动注入
autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
}
}
}
if (resolved) {
if (autowireNecessary) {
// 如果构造函数或工厂方法已经解析过并且需要自动注入，则执行构造器自动注入，见下文详解
return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
}
else {
// 否则使用默认构造函数进行bean实例化，见下文详解
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
}
// 调用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的determineCandidateConstructors()方法
// 拿到 bean 的候选构造函数
Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
// 候选构造函数不为空 || 构造函数依赖注入 || 定义了构造函数的参数值 || args不为空，则执行构造器自动注入
if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
}
// 如果有首选的构造函数，使用该构造函数去创建bean实例
ctors = mbd.getPreferredConstructors();
if (ctors != null) {
return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, null);
}
// 没有特殊处理，使用默认无参构造器实例化bean
return instantiateBean(beanName, mbd);
}
上面方法主要判断是使用构造函数自动注入，还是使用默认构造函数构造。总结起来以下几种情况会使用构造函数自动注入：
- 已经缓存过构造函数并且构造函数的参数已经解析过。
- 候选的构造函数不为空，这里的候选构造函数是通过实现
SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口中的determineCandidateConstructors()方法 - 自动注入模式为构造函数自动注入
BeanDefinition定义了构造函数参数，如 XML 中的<constructor-arg index="0" value="1"/>- 在调用
getBean()方法时显示指定了args参数
上面方法中还有一个判断是否有缓存的过程，是因为一个 bean 对应的类中可能会有多个构造函数，而每个构造函数的参数不同，Spring 在根据参数及类型去判断最终会使用哪个构造函数进行实例化。但是，判断的过程是个比较消耗性能的步骤，所以采用缓存机制，如果已经解析过则不需要重复解析而是直接从 RootBeanDefinition 中的属性 resolvedConstructorOrFactoryMethod 缓存的值去取，否则需要再次解析，并将解析的结果添加至 RootBeanDefinition 中的属性 resolvedConstructorOrFactoryMethod 中。
这里简单介绍一下 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 这个接口，它继承于 InstantiationAwareBeanPostProcessor，如下：
public interface SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor extends InstantiationAwareBeanPostProcessor {
/**
* 预测 bean 的类型
*/
@Nullable
default Class<?> predictBeanType(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
return null;
}
/**
* 选择合适的构造器，比如目标对象有多个构造器，在这里可以进行一些定制化，选择合适的构造器
*/
@Nullable
default Constructor<?>[] determineCandidateConstructors(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
return null;
}
/**
* 获得提前暴露的 bean 引用，主要用于解决循环引用的问题
* 只有单例对象才会调用此方法
*/
default Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
}
其实我们熟知的 @Autowired 注解标注在构造函数上实现自动注入，也是重写了该接口的 determineCandidateConstructors() 方法实现的。
默认无参构造器实例化 bean
AbstractAutowireCapableBeanFactory#instantiateBean
protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
try {
Object beanInstance;
final BeanFactory parent = this;
// 使用指定的策略去实力化bean
beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
// 将实例化后的bean封装成BeanWrapper后返回
BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
initBeanWrapper(bw);
return bw;
}
// 省略异常处理...
}
// SimpleInstantiationStrategy.java
public Object instantiate(RootBeanDefinition bd, @Nullable String beanName, BeanFactory owner) {
// 如果有需要覆盖或者动态替换的方法则当然需要使用CGLIB进行动态代理，因为可以在创建代理的同时将方法织入类中
// 但是如果没有需要动态改变的方法，为了方便直接用反射就可以了
if (!bd.hasMethodOverrides()) {
Constructor<?> constructorToUse;
synchronized (bd.constructorArgumentLock) {
// 获取缓存的构造方法或工厂方法
constructorToUse = (Constructor<?>) bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
// 缓存为空
if (constructorToUse == null) {
final Class<?> clazz = bd.getBeanClass();
// 如果clazz是接口，抛出异常
if (clazz.isInterface()) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "Specified class is an interface");
}
try {
// 获取默认的无参构造函数
constructorToUse = clazz.getDeclaredConstructor();
// 设置缓存
bd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = constructorToUse;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanInstantiationException(clazz, "No default constructor found", ex);
}
}
}
// 这里就是用指定的无参构造器去实例化该bean，不做具体分析了
return BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse);
}
else {
// 用CGLIB生成子类动态织入重写的方法
return instantiateWithMethodInjection(bd, beanName, owner);
}
}
寻找合适的构造器实例化 bean
ConstructorResolver#autowireConstructor
protected BeanWrapper autowireConstructor(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Constructor<?>[] ctors, @Nullable Object[] explicitArgs) {
// 寻找适合的构造器，进行实例化
return new ConstructorResolver(this).autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, explicitArgs);
}
public BeanWrapper autowireConstructor(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Constructor<?>[] chosenCtors, @Nullable Object[] explicitArgs) {
BeanWrapperImpl bw = new BeanWrapperImpl();
this.beanFactory.initBeanWrapper(bw);
// 最终实例化的构造函数
Constructor<?> constructorToUse = null;
// 最终用于实例化的参数Holder
ArgumentsHolder argsHolderToUse = null;
// 最终用于实例化的构造函数参数
Object[] argsToUse = null;
// 如果explicitArgs不为空，则使用explicitArgs当做构造器函数参数
if (explicitArgs != null) {
argsToUse = explicitArgs;
}
else {
Object[] argsToResolve = null;
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
// 获取已经缓存的构造函数或工厂方法
constructorToUse = (Constructor<?>) mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod;
if (constructorToUse != null && mbd.constructorArgumentsResolved) {
// 获取已经缓存的构造函数参数
argsToUse = mbd.resolvedConstructorArguments;
if (argsToUse == null) {
// 如果已经缓存了构造函数或工厂方法，
// 那么resolvedConstructorArguments和preparedConstructorArguments必定有一个缓存了构造函数参数
argsToResolve = mbd.preparedConstructorArguments;
}
}
}
if (argsToResolve != null) {
// 如果argsToResolve不为空，则对构造函数参数进行解析，也就是会进行类型转换之类的操作
// 例如 A(int,int)，把配置中的 ("1","1") 转换为 (1,1)
argsToUse = resolvePreparedArguments(beanName, mbd, bw, constructorToUse, argsToResolve, true);
}
}
// 如果没有缓存构造函数或者其参数
if (constructorToUse == null || argsToUse == null) {
Constructor<?>[] candidates = chosenCtors;
if (candidates == null) {
Class<?> beanClass = mbd.getBeanClass();
try {
// 如果允许访问非public的构造函数和方法(该值默认为 true)，就获取所有构造函数，否则只获取public修饰的构造函数
candidates = (mbd.isNonPublicAccessAllowed() ?
beanClass.getDeclaredConstructors() : beanClass.getConstructors());
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Resolution of declared constructors on bean Class [" + beanClass.getName() + "] from ClassLoader [" + beanClass.getClassLoader() + "] failed", ex);
}
}
// 如果只有一个构造函数 && getBean()没有显示指定args && 没有定义构造函数的参数值
if (candidates.length == 1 && explicitArgs == null && !mbd.hasConstructorArgumentValues()) {
// 获取构造函数
Constructor<?> uniqueCandidate = candidates[0];
if (uniqueCandidate.getParameterCount() == 0) {
synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
// 设置构造函数和参数的缓存
mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod = uniqueCandidate;
mbd.constructorArgumentsResolved = true;
mbd.resolvedConstructorArguments = EMPTY_ARGS;
}
// 通过无参构造函数创建bean的实例，然后直接返回
bw.setBeanInstance(instantiate(beanName, mbd, uniqueCandidate, EMPTY_ARGS));
return bw;
}
}
// 如果候选构造函数不为空 || 构造函数自动注入模式
boolean autowiring = (chosenCtors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AutowireCapableBeanFactory.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR);
ConstructorArgumentValues resolvedValues = null;
int minNrOfArgs;
// getBean()显示指定了参数，获取参数长度
if (explicitArgs != null) {
minNrOfArgs = explicitArgs.length;
}
else {
// 获取定义的构造函数参数
ConstructorArgumentValues cargs = mbd.getConstructorArgumentValues();
resolvedValues = new ConstructorArgumentValues();
// 解析构造函数参数并赋值到resolvedValues，返回参数个数。见下文详解
minNrOfArgs = resolveConstructorArguments(beanName, mbd, bw, cargs, resolvedValues);
}
// 这里对构造函数进行排序，规则是首先是public构造函数且参数个数从多到少，然后是非public构造函数且参数个数有多到少
AutowireUtils.sortConstructors(candidates);
// 最小匹配权重，权重越小，越接近我们要找的目标构造函数
int minTypeDiffWeight = Integer.MAX_VALUE;
Set<Constructor<?>> ambiguousConstructors = null;
LinkedList<UnsatisfiedDependencyException> causes = null;
// 遍历构造函数，找出符合的构造函数
for (Constructor<?> candidate : candidates) {
// 获取参数数量
int parameterCount = candidate.getParameterCount();
// 如果已经找到满足的构造函数 && 目标构造函数参数个数大于当前遍历的构造函数参数个数则终止
// 因为构造函数已经是排过序的，后面不会再有更适合的了
if (constructorToUse != null && argsToUse != null && argsToUse.length > parameterCount) {
break;
}
// 如果目标的构造函数参数个数小于我们需要的，直接跳过
if (parameterCount < minNrOfArgs) {
continue;
}
ArgumentsHolder argsHolder;
// 获取到构造函数的参数类型
Class<?>[] paramTypes = candidate.getParameterTypes();
if (resolvedValues != null) {
try {
// 评估参数名称，就是判断构造函数上是否标注了@ConstructorProperties注解，如果标注了，直接取其中定义的参数名称
String[] paramNames = ConstructorPropertiesChecker.evaluate(candidate, parameterCount);
// 没有标注@ConstructorProperties注解，使用参数名称解析器，获取参数名称
if (paramNames == null) {
ParameterNameDiscoverer pnd = this.beanFactory.getParameterNameDiscoverer();
if (pnd != null) {
paramNames = pnd.getParameterNames(candidate);
}
}
// 创建一个参数数组以调用构造函数或工厂方法，见下文详解
// 主要是通过参数类型和参数名解析构造函数或工厂方法所需的参数（如果参数是其他bean，则会解析依赖的bean）
argsHolder = createArgumentArray(beanName, mbd, resolvedValues, bw, paramTypes, paramNames,getUserDeclaredConstructor(candidate), autowiring, candidates.length == 1);
}
catch (UnsatisfiedDependencyException ex) {
// Swallow and try next constructor.
if (causes == null) {
causes = new LinkedList<>();
}
causes.add(ex);
continue;
}
}
// resolvedValues为空， explicitArgs不为空，即显示指定了getBean()的args参数
else {
// 如果当前构造函数参数个数不等的explicitArgs的长度，直接跳过该构造函数
if (parameterCount != explicitArgs.length) {
continue;
}
// 把explicitArgs封装进ArgumentsHolder
argsHolder = new ArgumentsHolder(explicitArgs);
}
// 根据mbd的解析构造函数模式(true: 宽松模式，false：严格模式)
// 将argsHolder的参数和paramTypes进行比较，计算paramTypes的类型差异权重值
int typeDiffWeight = (mbd.isLenientConstructorResolution() ?argsHolder.getTypeDifferenceWeight(paramTypes) : argsHolder.getAssignabilityWeight(paramTypes));
// 差异值越小代表构造函数越匹配，则选择此构造函数
if (typeDiffWeight < minTypeDiffWeight) {
constructorToUse = candidate;
argsHolderToUse = argsHolder;
argsToUse = argsHolder.arguments;
minTypeDiffWeight = typeDiffWeight;
// 如果出现权重值更小的候选者，则将ambiguousConstructors清空，允许之前存在权重值相同的候选者
ambiguousConstructors = null;
}
// 两个候选者权重值相同，并且是当前遍历过权重值最小的
else if (constructorToUse != null && typeDiffWeight == minTypeDiffWeight) {
// 将两个候选者添加到ambiguousConstructors
if (ambiguousConstructors == null) {
ambiguousConstructors = new LinkedHashSet<>();
ambiguousConstructors.add(constructorToUse);
}
ambiguousConstructors.add(candidate);
}
}
// 没有找到匹配的构造函数，抛出异常
if (constructorToUse == null) {
if (causes != null) {
UnsatisfiedDependencyException ex = causes.removeLast();
for (Exception cause : causes) {
this.beanFactory.onSuppressedException(cause);
}
throw ex;
}
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Could not resolve matching constructor (hint: specify index/type/name arguments for simple parameters to avoid type ambiguities)");
}
// 如果有多个匹配的候选者，并且不是宽松模式，抛出异常
else if (ambiguousConstructors != null && !mbd.isLenientConstructorResolution()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Ambiguous constructor matches found in bean '" + beanName + "'(hint: specify index/type/name arguments for simple parameters to avoid type ambiguities): " + ambiguousConstructors);
}
// getBean()方法没有指定args参数 && 构造函数参数不为空
if (explicitArgs == null && argsHolderToUse != null) {
// 缓存解析过后的构造函数和参数
argsHolderToUse.storeCache(mbd, constructorToUse);
}
}
Assert.state(argsToUse != null, "Unresolved constructor arguments");
// 利用反射创建bean实例
bw.setBeanInstance(instantiate(beanName, mbd, constructorToUse, argsToUse));
return bw;
}
上面方法的功能主要如下：
- 构造函数参数的确定
- 如果
explicitArgs参数不为空，那就可以直接确定参数。因为explicitArgs参数是在调用getBean()时手动指定的，这个主要用于静态工厂方法的调用。 - 缓存中不为空，那么可以直接拿过来使用。
BeanDefinition中读取，我们所定义的bean都会生成一个BeanDefinition，其中记录了定义了构造函数参数通过getConstructorArgumentValues()获取。
- 如果
- 构造函数的确定。经过第一步已经确定构造函数的参数，接下来就是用参数个数在所有的构造函数中锁定对应的构造函数。匹配之前会对构造函数进行排序，首先是
public构造函数且参数个数从多到少，然后是非public构造函数且参数个数有多到少。这样可以迅速判断排在后面的构造函数参数个数是否符合条件。 - 根据对应的构造函数转换对应的参数类型。
- 根据实例化策略以及得到的构造函数和构造函数参数实例化
bean。
解析构造函数参数
ConstructorResolver#resolveConstructorArguments
private int resolveConstructorArguments(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw,
ConstructorArgumentValues cargs, ConstructorArgumentValues resolvedValues) {
// 获取自定义类型转换器
TypeConverter customConverter = this.beanFactory.getCustomTypeConverter();
TypeConverter converter = (customConverter != null ? customConverter : bw);
// 如果没有自定义的转换器就用bw
BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this.beanFactory, beanName, mbd, converter);
// minNrOfArgs初始化为indexedArgumentValues+genericArgumentValues的个数总和
int minNrOfArgs = cargs.getArgumentCount();
// 遍历IndexArgumentValues，这里的IndexArgumentValues就带下标的，如：<constructor-arg index="0" value="1"/>
for (Map.Entry<Integer, ConstructorArgumentValues.ValueHolder> entry : cargs.getIndexedArgumentValues().entrySet()) {
int index = entry.getKey();
if (index < 0) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid constructor argument index: " + index);
}
// 如果index大于minNrOfArgs，修改minNrOfArgs值
if (index > minNrOfArgs) {
// 因为index是构造函数下标值，所以总数这边要加1
minNrOfArgs = index + 1;
}
ConstructorArgumentValues.ValueHolder valueHolder = entry.getValue();
// 如果参数类型已经转换过，直接添加进resolvedValues
if (valueHolder.isConverted()) {
resolvedValues.addIndexedArgumentValue(index, valueHolder);
}
// 参数类型没有转换过，进行转换
else {
Object resolvedValue =
valueResolver.resolveValueIfNecessary("constructor argument", valueHolder.getValue());
// 使用转换过的参数值构建ValueHolder
ConstructorArgumentValues.ValueHolder resolvedValueHolder =
new ConstructorArgumentValues.ValueHolder(resolvedValue, valueHolder.getType(), valueHolder.getName());
resolvedValueHolder.setSource(valueHolder);
// 添加进resolvedValues
resolvedValues.addIndexedArgumentValue(index, resolvedValueHolder);
}
}
// 遍历GenericArgumentValues并进行类型转换和上面一样，这里的GenericArgumentValues就是没有指定下标的
// 如：<constructor-arg value="1"/>
for (ConstructorArgumentValues.ValueHolder valueHolder : cargs.getGenericArgumentValues()) {
if (valueHolder.isConverted()) {
resolvedValues.addGenericArgumentValue(valueHolder);
}
else {
Object resolvedValue =
valueResolver.resolveValueIfNecessary("constructor argument", valueHolder.getValue());
ConstructorArgumentValues.ValueHolder resolvedValueHolder = new ConstructorArgumentValues.ValueHolder(
resolvedValue, valueHolder.getType(), valueHolder.getName());
resolvedValueHolder.setSource(valueHolder);
resolvedValues.addGenericArgumentValue(resolvedValueHolder);
}
}
// 返回参数个数
return minNrOfArgs;
}
上面方法主要将 indexedArgumentValues 和 genericArgumentValues 属性中的值通过调用 resolveValueIfNecessary() 方法进行解析；resolveValueIfNecessary() 方法主要解析参数的类型，比如 ref 属性引用的 beanName 会通过 getBean() 返回实例。
创建参数数组
ConstructorResolver#createArgumentArray
private ArgumentsHolder createArgumentArray(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable ConstructorArgumentValues resolvedValues,BeanWrapper bw, Class<?>[] paramTypes, @Nullable String[] paramNames, Executable executable, boolean autowiring, boolean fallback) throws UnsatisfiedDependencyException {
// 获取类型转换器
TypeConverter customConverter = this.beanFactory.getCustomTypeConverter();
TypeConverter converter = (customConverter != null ? customConverter : bw);
// 构建ArgumentsHolder
ArgumentsHolder args = new ArgumentsHolder(paramTypes.length);
Set<ConstructorArgumentValues.ValueHolder> usedValueHolders = new HashSet<>(paramTypes.length);
Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>(4);
// 遍历参数类型数组
for (int paramIndex = 0; paramIndex < paramTypes.length; paramIndex++) {
// 获取参数类型和名称
Class<?> paramType = paramTypes[paramIndex];
String paramName = (paramNames != null ? paramNames[paramIndex] : "");
ConstructorArgumentValues.ValueHolder valueHolder = null;
if (resolvedValues != null) {
// 根据参数的下标、类型、名称查询是否有匹配的
valueHolder = resolvedValues.getArgumentValue(paramIndex, paramType, paramName, usedValueHolders);
// 没有匹配的 && 不是自动装配。尝试下一个通用的无类型参数值作为降级方法
// 它可以在类型转换后匹配 (例如，String -> int)
if (valueHolder == null && (!autowiring || paramTypes.length == resolvedValues.getArgumentCount())) {
valueHolder = resolvedValues.getGenericArgumentValue(null, null, usedValueHolders);
}
}
// 找到了匹配的valueHolder
if (valueHolder != null) {
// 添加进usedValueHolders
usedValueHolders.add(valueHolder);
Object originalValue = valueHolder.getValue();
Object convertedValue;
// 类型已经转换过
if (valueHolder.isConverted()) {
// 获取已经转换过的值，作为args在paramIndex的预备参数
convertedValue = valueHolder.getConvertedValue();
args.preparedArguments[paramIndex] = convertedValue;
}
// 类型没有转换过
else {
// 将构造方法和参数下标封装成MethodParameter(MethodParameter是封装方法和参数索引的工具类)
MethodParameter methodParam = MethodParameter.forExecutable(executable, paramIndex);
try {
// 将原始值转换为paramType类型的值，无法转换时抛出异常
convertedValue = converter.convertIfNecessary(originalValue, paramType, methodParam);
}
catch (TypeMismatchException ex) {
throw new UnsatisfiedDependencyException(mbd.getResourceDescription(), beanName, new InjectionPoint(methodParam), "Could not convert argument value of type [" + ObjectUtils.nullSafeClassName(valueHolder.getValue()) + "] to required type [" + paramType.getName() + "]: " + ex.getMessage());
}
Object sourceHolder = valueHolder.getSource();
if (sourceHolder instanceof ConstructorArgumentValues.ValueHolder) {
Object sourceValue = ((ConstructorArgumentValues.ValueHolder) sourceHolder).getValue();
// 标记args需要解析
args.resolveNecessary = true;
// 将sourceValue作为args在paramIndex位置的预备参数
args.preparedArguments[paramIndex] = sourceValue;
}
}
// 将convertedValue作为args在paramIndex位置的参数
args.arguments[paramIndex] = convertedValue;
// 将originalValue作为args在paramIndex位置的原始参数
args.rawArguments[paramIndex] = originalValue;
}
// 没有找到匹配的valueHolder
else {
// 将构造方法和参数下标封装成MethodParameter
MethodParameter methodParam = MethodParameter.forExecutable(executable, paramIndex);
// 找不到明确的匹配，并且不是自动注入，抛出异常
if (!autowiring) {
throw new UnsatisfiedDependencyException(mbd.getResourceDescription(), beanName, new InjectionPoint(methodParam), "Ambiguous argument values for parameter of type [" + paramType.getName() +
"] - did you specify the correct bean references as arguments?");
}
try {
// 如果是自动注入，用resolveAutowiredArgument()解析参数，见下文详解
// 构造函数自动注入中的参数bean就是在这边处理
Object autowiredArgument = resolveAutowiredArgument(
methodParam, beanName, autowiredBeanNames, converter, fallback);
// 将通过自动装配解析出来的参数赋值给args
args.rawArguments[paramIndex] = autowiredArgument;
args.arguments[paramIndex] = autowiredArgument;
args.preparedArguments[paramIndex] = autowiredArgumentMarker;
args.resolveNecessary = true;
}
catch (BeansException ex) {
throw new UnsatisfiedDependencyException(mbd.getResourceDescription(), beanName, new InjectionPoint(methodParam), ex);
}
}
}
// 如果依赖了其他的bean，则注册依赖关系(这边的autowiredBeanNames，就是所有依赖的beanName)
for (String autowiredBeanName : autowiredBeanNames) {
this.beanFactory.registerDependentBean(autowiredBeanName, beanName);
}
// 返回解析后的参数值
return args;
}
上面方法判断构造函数如果有匹配的参数会转换成对应类型，如果没有匹配的参数，多半是构造函数自动注入，通过 resolveAutowiredArgument() 去查找 bean 并返回实例。
ConstructorResolver#resolveAutowiredArgument
protected Object resolveAutowiredArgument(MethodParameter param, String beanName, @Nullable Set<String> autowiredBeanNames, TypeConverter typeConverter, boolean fallback) {
// 获取参数的类型
Class<?> paramType = param.getParameterType();
// 如果参数类型是InjectionPoint
if (InjectionPoint.class.isAssignableFrom(paramType)) {
// 拿到当前的InjectionPoint（存储了当前正在解析依赖的方法参数信息，DependencyDescriptor）
InjectionPoint injectionPoint = currentInjectionPoint.get();
if (injectionPoint == null) {
// 当前injectionPoint为空，则抛出异常：目前没有可用的InjectionPoint
throw new IllegalStateException("No current InjectionPoint available for " + param);
}
// 当前injectionPoint不为空，直接返回
return injectionPoint;
}
try {
// 解析指定依赖，DependencyDescriptor：
// 将MethodParameter的方法参数索引信息封装成DependencyDescriptor，见下文详解
return this.beanFactory.resolveDependency(
new DependencyDescriptor(param, true), beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
}
// 忽略异常处理...
}
上面方法中的 resolveDependency() 方法就是解决依赖注入的关键所在，在分析这个方法之前我们先简单看一下 DependencyDescriptor 类。
public class DependencyDescriptor extends InjectionPoint implements Serializable {
// 包装依赖(属性或者方法的某个参数)所在的声明类
private final Class<?> declaringClass;
// 如果所包装依赖是方法的某个参数，则这里记录该方法的名称
@Nullable
private String methodName;
// 如果所包装的是方法的某个参数，则这里记录该参数的类型
@Nullable
private Class<?>[] parameterTypes;
// 如果所包装的是方法的某个参数，则这里记录该参数在该函数参数列表中的索引
private int parameterIndex;
// 如果所包装的是属性，则这里记录该属性的名称
@Nullable
private String fieldName;
// 标识所包装依赖是否必要依赖
private final boolean required;
// 标识所包装依赖是否需要饥饿加载
private final boolean eager;
// 标识所包装依赖的嵌套级别
private int nestingLevel = 1;
// 标识所包装依赖的包含者类，通常和声明类是同一个
@Nullable
private Class<?> containingClass;
// 省略其他代码...
}
这个类就是依赖描述符，存储了需要注入 bean 的类型、构造器参数的下标（构造器注入该值不为空）、是否必需、字段名称（字段注入该值不为空）、方法名称（set 方法注入该值不为空）等。
依赖解决
DefaultListableBeanFactory#resolveDependency
public Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String requestingBeanName,
@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
descriptor.initParameterNameDiscovery(getParameterNameDiscoverer());
// Optional类型的处理，说明Spring也可以注入Optional类型的参数
if (Optional.class == descriptor.getDependencyType()) {
return createOptionalDependency(descriptor, requestingBeanName);
}
// ObjectFactory或ObjectProvider类型的处理
else if (ObjectFactory.class == descriptor.getDependencyType() ||
ObjectProvider.class == descriptor.getDependencyType()) {
return new DependencyObjectProvider(descriptor, requestingBeanName);
}
// javax.inject.Provider类型的处理
else if (javaxInjectProviderClass == descriptor.getDependencyType()) {
return new Jsr330Factory().createDependencyProvider(descriptor, requestingBeanName);
}
else {
// 获取延迟解析代理
Object result = getAutowireCandidateResolver().getLazyResolutionProxyIfNecessary(
descriptor, requestingBeanName);
if (result == null) {
// 解析依赖，返回的result为最终需要注入的bean实例，见下文详解
result = doResolveDependency(descriptor, requestingBeanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
}
return result;
}
}
DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency
public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
InjectionPoint previousInjectionPoint = ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(descriptor);
try {
// 获取需要注入bean的快捷方式，不为空直接返回
Object shortcut = descriptor.resolveShortcut(this);
if (shortcut != null) {
return shortcut;
}
// 获取需要注入bean的类型
Class<?> type = descriptor.getDependencyType();
// 用于支持Spring中新增的注解@Value（确定给定的依赖项是否声明@Value注解，如果有则拿到值）
Object value = getAutowireCandidateResolver().getSuggestedValue(descriptor);
if (value != null) {
if (value instanceof String) {
String strVal = resolveEmbeddedValue((String) value);
BeanDefinition bd = (beanName != null && containsBean(beanName) ?
getMergedBeanDefinition(beanName) : null);
value = evaluateBeanDefinitionString(strVal, bd);
}
TypeConverter converter = (typeConverter != null ? typeConverter : getTypeConverter());
try {
return converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getTypeDescriptor());
}
catch (UnsupportedOperationException ex) {
return (descriptor.getField() != null ?
converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getField()) :converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getMethodParameter()));
}
}
// 解析MultipleBean，例如 Array，Collection，Map
Object multipleBeans = resolveMultipleBeans(descriptor, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
if (multipleBeans != null) {
return multipleBeans;
}
// 根据类型找到匹配的bean
// matchingBeans(key: beanName value: 如果bean已经缓存了实例（例如单例bean会缓存其实例），
// 就是bean的实例，否则就是对应的class对象)
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
if (matchingBeans.isEmpty()) {
// 没有找到匹配的bean，判断是不是必需的，不是直接返回null，否则抛出异常
if (isRequired(descriptor)) {
raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
}
return null;
}
String autowiredBeanName;
Object instanceCandidate;
// 如果有多个匹配的候选者
if (matchingBeans.size() > 1) {
// 判断最佳的候选者，也就是寻找最匹配的beanName
autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
if (autowiredBeanName == null) {
if (isRequired(descriptor) || !indicatesMultipleBeans(type)) {
return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
}
else {
return null;
}
}
// 拿到autowiredBeanName对应的value（bean实例或bean实例类型）
instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
}
else {
// 只找到一个符合的bean
Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
autowiredBeanName = entry.getKey();
instanceCandidate = entry.getValue();
}
if (autowiredBeanNames != null) {
// 将依赖的beanName添加到autowiredBeanNames中
autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
}
// 如果需要注入的bean没有缓存实例，那么instanceCandidate是一个Class对象，再根据getBean()去获取对应的实例
if (instanceCandidate instanceof Class) {
instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
}
Object result = instanceCandidate;
if (result instanceof NullBean) {
if (isRequired(descriptor)) {
raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
}
result = null;
}
if (!ClassUtils.isAssignableValue(type, result)) {
throw new BeanNotOfRequiredTypeException(autowiredBeanName, type, instanceCandidate.getClass());
}
// 返回最终需要注入的bean实例
return result;
}
finally {
ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(previousInjectionPoint);
}
}
上面方法才是真正去获取需要注入的 bean，大概分为以下几个步骤：
-
查看是否有快捷方式获取注入
bean是否为空，不为空直接返回。这里的快捷方式是通过继承DependencyDescriptor并重写resolveShortcut()来实现。 -
如果参数使用
@Value注解修饰了，如果获取到值直接返回。 -
解析
MultipleBean，这里的MultipleBean一般是Array、Collection、Map这种，不为空直接返回。 -
根据类型找到所有匹配的
bean，matchingBeans中key为beanName，value的值有两种情况，如果bean已经缓存了实例（例如单例bean会缓存其实例），就是bean的实例，否则就是对应的class对象)。 -
matchingBeans为空，判断需要注入的bean是否是必须的，如果是抛出异常，否则返回null。 -
matchingBeans长度大于1，代表有多个候选者；选择最佳的候选者，规则是：- 首先查找
primary属性为true的。 - 查找优先级最高的，实现
PriorityOrdered接口或者标注@Priority注解的。 - 查找名称匹配的。
- 首先查找
-
只有一个候选者，直接使用。
-
如果需要注入的
bean没有缓存实例，那么instanceCandidate是一个Class对象，再根据getBean()方法去获取对应的实例。 -
最终返回需要注入的
bean实例。
BeanDefinition 合并后处理
AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors
protected void applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(RootBeanDefinition mbd, Class<?> beanType, String beanName) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
MergedBeanDefinitionPostProcessor bdp = (MergedBeanDefinitionPostProcessor) bp;
bdp.postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
}
}
}
上面代码很简单，无非就是拿到所有注册的 BeanPostProcessor ，然后遍历判断是否是 MeragedBeanDefinitionPostProcessor 类型，是的话进行 BeanDefinition 合并后的方法回调，在这个回调方法内你可以对指定 bean 的 BeanDefinition 做一些修改。
下面我们简单看一下 MergedBeanDefinitionPostProcessor 接口中的方法：
public interface MergedBeanDefinitionPostProcessor extends BeanPostProcessor {
/**
* 对指定bean的BeanDefinition合并后的处理方法回调
*/
void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName);
/**
* 通知已重新设置指定beanName的BeanDefinition，如果实现该方法应该清除受影响的bean的所有元数据
* @since 5.1
*/
default void resetBeanDefinition(String beanName) {
}
}
总结
本文主要介绍了创建 bean 实例的流程，我们可以重新梳理一下思路：
- 进行
bean的实例化前方法回调，如果返回非空，跳过后面步骤 - 创建
bean的实例，如果是构造函数注入会选择最适合的构造函数进行参数自动注入，否则调用默认的无参构造进行实例化bean。
由于 doCreateBean() 方法中操作太多，这里会分为几篇文章，一一分析各个阶段。
最后，我模仿 Spring 写了一个精简版，代码会持续更新。地址：https://github.com/leisurexi/tiny-spring。