大廠高頻面試題Spring Bean生命周期最詳解

Spring作為當前Java最流行、最強大的輕量級框架。Spring Bean的生命周期也是面試高頻題，了解Spring Bean周期也能更好地幫助我們解決日常開發中的問題。程序員應該都知道Spring的基礎容器是ApplicationContext。應很多粉絲的強烈建議，本文我來分析分析 ApplicationContext中Bean的生命周期。ApplicationContext是頂層容器接口BeanFactory的實現類，因此，我們了解了ApplicationContext的生命周期邏輯，也基本上了解了其他類型容器的生命周期邏輯。

1 Spring生命周期流程圖

下面先來看一張Spring Bean完整的生命周期流程圖，下圖描述的是從Spring容器初始化Bean開始直到Spring容器銷毀Bean，所經歷的關鍵節點。

從上圖可以看出，Spring Bean的生命周期管理的基本思路是：在Bean出現之前，先准備操作Bean的BeanFactory，然后操作完Bean，所有的Bean也還會交給BeanFactory進行管理。在所有Bean操作准備BeanPostProcessor作為回調。在Bean的完整生命周期管理過程中，經歷了以下主要幾個步驟：

1.1 Bean創建前的准備階段

步驟1： Bean容器在配置文件中找到Spring Bean的定義以及相關的配置，如init-method和destroy-method指定的方法。
步驟2： 實例化回調相關的后置處理器如BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor、InstantiationAwareBeanPostProcessor等

1.2 創建Bean的實例

步驟3： Srping 容器使用Java反射API創建Bean的實例。
步驟4：掃描Bean聲明的屬性並解析。

1.3 開始依賴注入

步驟5：開始依賴注入，解析所有需要賦值的屬性並賦值。
步驟6：如果Bean類實現BeanNameAware接口，則將通過傳遞Bean的名稱來調用setBeanName()方法。
步驟7：如果Bean類實現BeanFactoryAware接口，則將通過傳遞BeanFactory對象的實例來調用setBeanFactory()方法。
步驟8：如果有任何與BeanFactory關聯的BeanPostProcessors對象已加載Bean，則將在設置Bean屬性之前調用postProcessBeforeInitialization()方法。
步驟9：如果Bean類實現了InitializingBean接口，則在設置了配置文件中定義的所有Bean屬性后，將調用afterPropertiesSet()方法。

1.4 緩存到Spring容器

步驟10： 如果配置文件中的Bean定義包含init-method屬性，則該屬性的值將解析為Bean類中的方法名稱，並將調用該方法。
步驟11：如果為Bean Factory對象附加了任何Bean 后置處理器，則將調用postProcessAfterInitialization()方法。

1.5 銷毀Bean的實例

步驟12：如果Bean類實現DisposableBean接口，則當Application不再需要Bean引用時，將調用destroy()方法。
步驟13：如果配置文件中的Bean定義包含destroy-method屬性，那么將調用Bean類中的相應方法定義。

2 代碼實戰演示

下面我們用一個簡單的Bean來演示並觀察一下Spring Bean完整的生命周期。

2.1 准備Author類

1、首先是一個簡單的Bean，調用Bean自身的方法和Bean級生命周期接口方法，為了方便演示，它實現了BeanNameAware、BeanFactoryAware、InitializingBean和DiposableBean這4個接口，同時添加2個init-method和destory-method方法，對應配置文件中 的init-method和destroy-method。具體代碼如下：

package com.tom.lifecycle;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.*;

@Slf4j
@Data
public class Author implements BeanFactoryAware, BeanNameAware, InitializingBean, DisposableBean {
    private String name;
    private String address;
    private int age;

    private BeanFactory beanFactory;

    private String beanName;

    public Author() {
        log.info("【構造器】調用Tom類的構造器實例化");
    }

    public void setName(String name) {
        log.info("【注入屬性】name");
        this.name = name;
    }

    public void setAddress(String address) {
        log.info("【注入屬性】address");
        this.address = address;
    }

    public void setAge(int age) {
        log.info("【注入屬性】age");
        this.age = age;
    }

    // 實現BeanFactoryAware接口的方法
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        log.info("【BeanFactoryAware接口】調用setBeanFactory方法");
        this.beanFactory = beanFactory;
    }

    // 實現BeanNameAware接口的方法
    public void setBeanName(String beanName) {
        log.info("【BeanNameAware接口】調用setBeanName方法");
        this.beanName = beanName;
    }

    // 實現DiposibleBean接口的方法
    public void destroy() throws Exception {
        log.info("【DiposibleBean接口】調用destroy方法");
    }

    // 實現InitializingBean接口的方法
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        log.info("【InitializingBean接口】調用afterPropertiesSet方法");
    }

    // 通過<bean>的init-method屬性指定的初始化方法
    public void beanInit() {
        log.info("【init-method】調用<bean>的init-method屬性指定的初始化方法");
    }

    // 通過<bean>的destroy-method屬性指定的初始化方法
    public void beanDestory() {
        log.info("【destroy-method】調用<bean>的destroy-method屬性指定的初始化方法");
    }
}

在配置Spring配置文件中加入如下內容：

	<bean id="author" class="com.tom.lifecycle.Author"
		  init-method="beanInit"
		  destroy-method="beanDestory"
		  scope="singleton"
		  p:name="Tom" p:address="湖南長沙" p:age="18"/>
			

2.2 演示BeanFactoryPostProcessor的執行

1.創建GPBeanFactoryPostProcessor類，並實現BeanFactoryPostProcessor接口，具體代碼如下：

package com.tom.lifecycle;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;

@Slf4j
public class GPBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor{

    public GPBeanFactoryPostProcessor() {
        super();
        log.info("調用BeanFactoryPostProcessor實現類構造器！！");
    }

    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory configurableListableBeanFactory) throws BeansException {
        log.info("BeanFactoryPostProcessor調用postProcessBeanFactory方法");
        BeanDefinition bd = configurableListableBeanFactory.getBeanDefinition("author");
        bd.getPropertyValues().addPropertyValue("age", "16");
    }
}

2.在配置Spring配置文件中加入如下內容：

	<bean id="beanFactoryPostProcessor" class="com.tom.lifecycle.GPBeanFactoryPostProcessor" />

3.編寫測試類BeanLifeCycleTest，具體代碼如下：

package com.tom.lifecycle;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

@Slf4j
public class BeanLifeCycleTest {

    public static void main(String[] args) {

        log.info("====== 開始初始化Spring容器 ========");

        ApplicationContext factory = new ClassPathXmlApplicationContext("application-beans.xml");

        log.info("====== 初始化Spring容器成功 ========");

        //獲取Author實例
        Author author = factory.getBean("author", Author.class);

        log.info(author.toString());

        log.info("====== 開始銷毀Spring容器 ========");

        ((ClassPathXmlApplicationContext) factory).registerShutdownHook();
    }

}

4.運行結果

運行結果如下：

15:49:12.477 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - 調用BeanPostProcessor實現類構造器！！
15:49:12.494 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【構造器】調用Tom類的構造器實例化
15:49:12.527 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】address
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】age
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】name
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【BeanNameAware接口】調用setBeanName方法
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【BeanFactoryAware接口】調用setBeanFactory方法
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - BeanPostProcessor接口方法postProcessBeforeInitialization對屬性進行更改
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【InitializingBean接口】調用afterPropertiesSet方法
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【init-method】調用<bean>的init-method屬性指定的初始化方法
15:49:12.528 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - BeanPostProcessor接口方法postProcessAfterInitialization對屬性進行更改
15:49:12.531 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - ====== 初始化Spring容器成功 ========
15:49:12.531 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - Author(name=Tom, address=湖南長沙, age=18, beanFactory=org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory@26653222: defining beans [beanPostProcessor,author]; root of factory hierarchy, beanName=author)
15:49:12.531 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - ====== 開始銷毀Spring容器 ========
15:49:12.532 [Thread-0] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【DiposibleBean接口】調用destroy方法
15:49:12.533 [Thread-0] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【destroy-method】調用<bean>的destroy-method屬性指定的初始化方法

我們看到，整個執行和我們一開始繪制的流程圖一致。但是為什么我們要實現BeanFactoryPostProcessor接口呢？我們進入到BeanFactoryPostProcessor的源碼如下：

package org.springframework.beans.factory.config;

import org.springframework.beans.BeansException;

public interface BeanFactoryPostProcessor {
    void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory var1) throws BeansException;
}

BeanFactoryPostProcessor接口只有一個postProcessBeanFactory()方法，BeanFactoryPostProcessor：在BeanFactory標准初始化之后可以進行修改。將加載所有Bean定義，但是還沒有實例化Bean。這個方法允許重新覆蓋或者添加屬性甚至快速的初始化bean。初次看到可能不知道postProcessBeanFactory()到底是干嘛的。要想透徹理解這個方法的作用，下面來進入到BeanFactoryPostProcessor的源碼，理解一下postProcessBeanFactory()的參數，我們可以利用這些參數做一些操作。

通過參數來看，只有一個ConfigurableListableBeanFactory類，這個類的可以提供分析、修改Bean定義和預先實例化單例的功能。我們再進入到ConfigurableListableBeanFactory的源碼中：

public interface ConfigurableListableBeanFactory extends ListableBeanFactory, AutowireCapableBeanFactory, ConfigurableBeanFactory {

		//忽略被給定注入依賴類型 ，例如String
    void ignoreDependencyType(Class<?> var1);

		//略被給定注入依賴接口 。這個通常被使用由ApplicationContext去注冊依賴，可以以多種方式實現。例如BeanFactory通過BeanFactoryAware，ApplicationContext 通過ApplicationContextAware。默認情況下，僅BeanFactoryAware接口是被忽略，需要忽略其他接口，調用此方法
    void ignoreDependencyInterface(Class<?> var1);

		//注冊一個特定類型依賴伴隨着相應的Autowired值。這個是准備被用於應該可以Autowire而不是在這個工廠被定義的Bean的工廠/上下文引用。例如 將ApplicationContext類型的依賴項解析為Bean所在的ApplicationContext實例。注意~在普通的BeanFactory中沒有注冊這樣的默認類型，甚至連BeanFactory接口本身都沒有
    void registerResolvableDependency(Class<?> var1, Object var2);

		//確認這個被指定的Bean是否是一個Autowire候選，將被注入到其他聲明匹配類型的依賴的Bean中
    boolean isAutowireCandidate(String var1, DependencyDescriptor var2) throws NoSuchBeanDefinitionException;

		//根據指定的beanName返回被注冊的Bean定義，允許訪問其屬性值和構造函數參數值（可以在BeanFactory后期處理期間被修改）。這個被返回的BeanDefinition對象不應該是副本而是原始在工廠被注冊的。這意味着如果需要它可以被轉換為更具體的實現類型。注意這個方法只能獲得本地工廠BeanDefinition
    BeanDefinition getBeanDefinition(String var1) throws NoSuchBeanDefinitionException;

		//凍結全部Bean定義，給被注冊的Bean定義發信號告訴它們今后不再被修改和進一步后續處理。它允許Factory去積極緩存Bean定義元數據
    void freezeConfiguration();

		//返回該工廠的BeanDefinnition是否被凍結
    boolean isConfigurationFrozen();

		//確保所有非懶加載的單例Bean被實例化，包括FactoryBean
    void preInstantiateSingletons() throws BeansException;
}

通過以上演示和分析，我們應該大概能夠了解ConfigurableListableBeanFactory的作用，基本就都是對於Bean定義的操作。至此我們還沒有看到BeanPostProcessor 和InstantiationAwareBeanPostProcessor的調用。下面我們把BeanPostProcessor 和InstantiationAwareBeanPostProcessor的實現補充上來，再看完整的執行流程

2.3 實現BeanPostProcessor

創建GPBeanPostProcessor類，並實現BeanPostProcessor 接口，具體代碼如下：

package com.tom.lifecycle;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;

@Slf4j
public class GPBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

    public GPBeanPostProcessor(){
        log.info("調用BeanPostProcessor實現類構造器！！");
    }
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object o, String s) throws BeansException {
        log.info("BeanPostProcessor接口方法postProcessBeforeInitialization對屬性進行更改");
        return o;
    }

    public Object postProcessAfterInitialization(Object o, String s) throws BeansException {
        log.info("BeanPostProcessor接口方法postProcessAfterInitialization對屬性進行更改");
        return o;
    }
}

ApplicationContext 可以在BeanDefinition中自動檢測到實現了BeanPostProcessor的Bean，並且把這些Bean應用於隨后的Bean創建。普通的BeanFactory允許對后處理器進行程序化注冊，通過工廠應用於所有Bean創建。BeanPostProcessor接口中主要有兩個方法：

方法名	解釋
postProcessBeforeInitialization	在Bean實例化回調（例如InitializingBean的afterPropertiesSet 或者一個定制的init-method）之前應用此BeanPostProcessor
postProcessAfterInitialization	在bean實例化回調（例如InitializingBean的afterPropertiesSet 或者一個定制的init-method）之后應用此BeanPostProcessor

2.4 實現InstantiationAwareBeanPostProcessor

創建GPInstantiationAwareBeanPostProcessor類，並實現InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter接口，具體代碼如下：

package com.tom.lifecycle;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.PropertyValues;
import org.springframework.beans.factory.config.InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter;

import java.beans.PropertyDescriptor;

@Slf4j
public class GPInstantiationAwareBeanPostProcessor  extends InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter {

    public GPInstantiationAwareBeanPostProcessor() {
        super();
        log.info("調用InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter實現類構造器！！");
    }

    // 接口方法、實例化Bean之前調用
    @Override
    public Object postProcessBeforeInstantiation(Class beanClass,String beanName) throws BeansException {
        log.info("InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessBeforeInstantiation方法");
        return null;
    }

    // 接口方法、實例化Bean之后調用
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessAfterInitialization方法");
        return bean;
    }

    // 接口方法、設置某個屬性時調用
    @Override
    public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessPropertyValues方法");
        return pvs;
    }
}

實現InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter的Bean之后，可以在實例化成功之后，做一些校驗或者補充些內容或者把Bean包裝代理注入。實現InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter的Bean之后，不會影響容器正常處理每一個實例化的Bean，其子類僅僅只是根據需要覆蓋父類的方法。

注意，只有在實際需要 InstantiationAwareBeanPostProcessor 功能時才推薦此基類。如果我們所需要的只是簡單的BeanPostProcessor功能，那么直接實現更簡單的接口即可。

下面詳細介紹一下InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter接口中的所有方法：

方法名	解釋
postProcessBeforeInstantiation	在實例化目標Bean之前應用此BeanPostProcessor。這個返回的Bean也許是一個代理代替目標Bean，有效地抑制目標Bean的默認實例化。如果此方法返回一個非空對象，則Bean的創建過程將被短路。唯一的進一步處理被應用是BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization(java.lang.Object, java.lang.String)方法（改變了Bean的生命周期實例化之后直接進入BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization）回調來自於配置好的BeanPostProcessors。這個回調將僅被應用於有Bean Class的BeanDefintions。特別是，它不會應用於采用”factory-method“的Bean。后處理器可以實現擴展的SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口，以便預測它們將返回的Bean對象的類型
postProcessPropertyValues	在工廠將給定的屬性值應用到給定的Bean之前，對給定的屬性值進行后處理。允許檢查全部依賴是否已經全部滿足，例如基於一個@Required在Bean屬性的Setter方法上。還允許替換要應用的屬性值，通常通過基於原始的PropertyValues創建一個新的MutablePropertyValues實例，添加或刪除特定的值
postProcessAfterInitialization	在Bean初始化回調（如InitializingBean的afterPropertiesSet或者定制的init-method）之后，應用這個BeanPostProcessor去給一個新的Bean實例。Bean已經配置了屬性值，返回的Bean實例可能已經被包裝。 如果是FactoryBean，這個回調將為FactoryBean實例和其他被FactoryBean創建的對象所調用。這個post-processor可以通過相應的FactoryBean實例去檢查決定是否應用FactoryBean或者被創建的對象或者兩個都有。這個回調在一個由InstantiationAwareBeanPostProcessor短路的觸發之后將被調用

2.5 修改配置文件

完整的配置文件內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
    xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="
            http://www.springframework.org/schema/beans 
            http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.2.xsd">

		<bean id="beanPostProcessor" class="com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor" />

		<bean id="beanFactoryPostProcessor" class="com.tom.lifecycle.GPBeanFactoryPostProcessor" />

		<bean id="instantiationAwareBeanPostProcessor" class="com.tom.lifecycle.GPInstantiationAwareBeanPostProcessor" />


		<bean id="author" class="com.tom.lifecycle.Author"
				init-method="beanInit"
				destroy-method="beanDestory"
				scope="singleton"
				p:name="Tom" p:address="湖南長沙" p:age="18"/>

</beans>

2.6 運行結果

最后，我們再次運行BeanLifeCycleTest測試類，看到如下運行結果：

15:56:20.030 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanFactoryPostProcessor - 調用BeanFactoryPostProcessor實現類構造器！！
15:56:20.045 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanFactoryPostProcessor - BeanFactoryPostProcessor調用postProcessBeanFactory方法
15:56:20.046 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - 調用BeanPostProcessor實現類構造器！！
15:56:20.047 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPInstantiationAwareBeanPostProcessor - 調用InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter實現類構造器！！
15:56:20.051 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPInstantiationAwareBeanPostProcessor - InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessBeforeInstantiation方法
15:56:20.052 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【構造器】調用Tom類的構造器實例化
15:56:20.069 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPInstantiationAwareBeanPostProcessor - InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessPropertyValues方法
15:56:20.092 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】address
15:56:20.092 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】age
15:56:20.092 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【注入屬性】name
15:56:20.092 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【BeanNameAware接口】調用setBeanName方法
15:56:20.092 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【BeanFactoryAware接口】調用setBeanFactory方法
15:56:20.093 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - BeanPostProcessor接口方法postProcessBeforeInitialization對屬性進行更改
15:56:20.093 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【InitializingBean接口】調用afterPropertiesSet方法
15:56:20.093 [main] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【init-method】調用<bean>的init-method屬性指定的初始化方法
15:56:20.093 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPBeanPostProcessor - BeanPostProcessor接口方法postProcessAfterInitialization對屬性進行更改
15:56:20.093 [main] INFO com.tom.lifecycle.GPInstantiationAwareBeanPostProcessor - InstantiationAwareBeanPostProcessor調用postProcessAfterInitialization方法
15:56:20.097 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - ====== 初始化Spring容器成功 ========
15:56:20.098 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - Author(name=Tom, address=湖南長沙, age=16, beanFactory=org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory@26653222: defining beans [beanPostProcessor,beanFactoryPostProcessor,instantiationAwareBeanPostProcessor,author]; root of factory hierarchy, beanName=author)
15:56:20.098 [main] INFO com.tom.lifecycle.BeanLifeCycleTest - ====== 開始銷毀Spring容器 ========
15:56:20.099 [Thread-0] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【DiposibleBean接口】調用destroy方法
15:56:20.100 [Thread-0] INFO com.tom.lifecycle.Author - 【destroy-method】調用<bean>的destroy-method屬性指定的初始化方法

3 Spring Bean生命周期運行時序圖

最后我們來看一下完整的執行時序圖：

關注微信公眾號『 Tom彈架構 』回復“Spring”可獲取完整源碼。

本文為“Tom彈架構”原創，轉載請注明出處。技術在於分享，我分享我快樂！
如果本文對您有幫助，歡迎關注和點贊；如果您有任何建議也可留言評論或私信，您的支持是我堅持創作的動力。關注微信公眾號『 Tom彈架構 』可獲取更多技術干貨！