Spring源码系列：依赖注入（二）createBean

在 Spring源码系列：依赖注入（一）（AbstractBeanFactory-getBean） 最后说道getBean是依赖注入的起点，bean的创建都是通过createBean来完成具体的创建的。createBean的具体实现是在AbstractAutowireCapableBeanFactory中的。本篇就捋一捋这个方法看下bean的创建过程。

这个方法是AbstractAutowireCapableBeanFactory这个类的中心方法，其作用就是创建一个bean实例，填充bean实例，后置处理等。

在createBean中主要做了三件事：

• 判断需要创建的Bean是否可以实例化，这个类是否可以通过类装载器来载入
• 是否配置了后置处理器相关处理（如果配置了则返回一个代理）
• 创建Bean

具体来看方法：

protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Creating instance of bean '" + beanName + "'");
	}
	RootBeanDefinition mbdToUse = mbd;
	// Make sure bean class is actually resolved at this point, and
	// clone the bean definition in case of a dynamically resolved Class
	// which cannot be stored in the shared merged bean definition.
	//判断需要创建的Bean是否可以实例化，这个类是否可以通过类装载器来载入
	Class<?> resolvedClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);
	if (resolvedClass != null && !mbd.hasBeanClass() && mbd.getBeanClassName() != null) {
		mbdToUse = new RootBeanDefinition(mbd);
		mbdToUse.setBeanClass(resolvedClass);
	}

	// Prepare method overrides.
	try {
		mbdToUse.prepareMethodOverrides();
	}
	catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
		//异常：Validation of method overrides failed
	}

	try {
		// Give BeanPostProcessors a chance to return a proxy instead of the target 
		//bean instance.
		//是否配置了后置处理器相关处理（如果配置了则返回一个代理）
		Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
		if (bean != null) {
			return bean;
		}
	}
	catch (Throwable ex) {
	    //异常:BeanPostProcessor before instantiation of bean failed
	}
    //创建Bean
	Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
	}
	return beanInstance;
}

从上面的代码中可以看到，创建bean是交给doCreateBean方法来创建的。继续看doCreateBean这个方法： （这里面涉及到一个BeanWrapper这个接口，小伙伴可以移步了解一下《 Spring源码系列：BeanWrapper 》）

代码 1：

// 用BeanWrapper来持有创建出来的Bean对象
BeanWrapper instanceWrapper = null;
//如果是单例的话，则先把缓存中的同名bean清除
if (mbd.isSingleton()) {
	instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
//实际创建的交给createBeanInstance来完成，
//bean的生成，这里会使用默认的类生成器，包装成BeanWrapperImpl类，
//为了下面的populateBean方法的属性注入做准备  
if (instanceWrapper == null) {
	instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null);
mbd.resolvedTargetType = beanType;

代码 2：

允许后处理器修改合并的bean定义。

synchronized (mbd.postProcessingLock) {
    if (!mbd.postProcessed) {
    	try {
    		applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
    	}
    	catch (Throwable ex) {
    	//异常：Post-processing of merged bean definition failed
    	}
    	mbd.postProcessed = true;
    }
    }

代码 3 ：

即使被BeanFactoryAware等生命周期接口触发，也要尽快地缓存singletons 以便能够解析循环引用。

boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
		isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
				"' to allow for resolving potential circular references");
	}
	addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
		@Override
		public Object getObject() throws BeansException {
			return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
		}
	});
}

代码 4:

这里是对bean的初始化的地方，一般情况下依赖注入就在这里发生；这个exposedObject变量保存的是在初始化处理完以后返回的作为依赖注入完成之后的bean。

// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
	if (exposedObject != null) {
		exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
	}
}
catch (Throwable ex) {
    //抛出
	if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException)
	    ex).getBeanName())) {
		throw (BeanCreationException) ex;
	}
	else {
	//异常:Initialization of bean failed
	}
}

代码 5:

这里是注册bean

try {
	registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
    //异常处理
}
//返回结果
return exposedObject;

上面的5个代码段均是doCreateBean中的处理逻辑，有兴趣的小伙伴可以自行查阅源码。从上面的代码中我们依然没有得到具体创建的过程，因为在doCreateBean中又依赖： createBeanInstance 和 populateBean 两个方法。

在 createBeanInstance 中生成了Bean所包含的java对象。来看是怎么生成的：

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
	// 确保bean类实际上已经解析过了，可以实例化
	Class<?> beanClass = resolveBeanClass(mbd, beanName);

	if (beanClass != null && !Modifier.isPublic(beanClass.getModifiers()) && !mbd.isNonPublicAccessAllowed()) {
		//异常：Bean class isn't public, and non-public access not allowed:beanName
	}
     //1. 使用工厂方法来进行bean的实例化
	if (mbd.getFactoryMethodName() != null)  {
		return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
	}

	// 重新创建相同的bean时快捷方式...
	boolean resolved = false;
	boolean autowireNecessary = false;
	if (args == null) {
		synchronized (mbd.constructorArgumentLock) {
			if (mbd.resolvedConstructorOrFactoryMethod != null) {
				resolved = true;
				autowireNecessary = mbd.constructorArgumentsResolved;
			}
		}
	}
	if (resolved) {
		if (autowireNecessary) {
			return autowireConstructor(beanName, mbd, null, null);
		}
		else {
			return instantiateBean(beanName, mbd);
		}
	}

	// 2.需要确定构造函数...,使用构造函数进行bean实例化
	Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
	if (ctors != null ||
			mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
			mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args))  {
		return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
	}

	//3.没有特殊的处理：只需使用无参数构造函数。（默认构造函数）
	return instantiateBean(beanName, mbd);
}

从上面这段代码可以看出，对象的生成有许多不同的方式，有通过工厂的，也有通过容器的autowire特性生成的。当然这些生成方式都是由相关的BeanDefinition来指定的。

Spring中配置Bean的方式我们常用的一种是通过xml文件来配置，还有就是通过注解的方式来配置。

• demo1

<bean id="user" class="com.glmapper.test.User">
  <property name="name" value="glmapper"></property>       
</bean>

这种方式，通过class提供的权限定名，spring就可以利用反射机制创建这个bean。

• demo2

<bean id="user" class="com.glmapper.test.UserFactory" factory-method="getUser">
    <constructor-arg value="glmapper"></constructor-arg>           
</bean>

这种是利用静态工厂方法来创建的，提供的class并非是类的权限定名， 而是静态工厂的全类名；除此之外还需要指定获取bean的方法（此处是getUser）和参数（参数是glmapper）。

• demo3

<bean id="userFactory" class="com.glmapper.test.UserInstanceFactory">
    <!--用一个集合来保存我当前的对象实例-->
    <property name="map">
        <map>
            <entry key="user1">
                <bean class="com.glmapper.test.User">
                    <property name="name" value="glmapper1"></property>        
                </bean>
            </entry>    

            <entry key="user2">
                <bean class="com.glmapper.test.User">
                    <property name="name" value="glmapper2"></property>   
                </bean>
            </entry>
        </map>  
    </property>
 </bean>
 
 //实例1
 <bean id="user1" factory-bean="userFactory" factory-method="getUserInstance">
    <constructor-arg value="user1"></constructor-arg>           
 </bean>
//实例2
 <bean id="user2" factory-bean="userFactory" factory-method="getUserInstance">
    <constructor-arg value="user2"></constructor-arg>           
 </bean

这种方式和静态工厂的区别在于我们需要先实例化一个工厂对象，然后才能使用这个工厂对象来创建我们的bean。getUserInstance通过key值来获取我们已经实例化好的对象（当然方式有很多，此处以map来举个例子）。 关于注解的和使用FactoryBean接口的这里就暂时不说，后期再聊

OK，继续来分钟，上面说到的是以工厂方法创建bean，具体的源码有点长，这里就不放了，大概思路就如上面所提到的那几种方式。接下来看下常见的使用instantiateBean方式（使用它的默认构造函数）来构建bean的代码：

protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {
	try {
		Object beanInstance;
		final BeanFactory parent = this;
	    //获取系统安全接口。
	    //如果已经为当前应用程序建立了安全管理器，则返回该安全管理器; 
	    //否则，返回null。
		if (System.getSecurityManager() != null) {
			beanInstance = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
				@Override
				public Object run() {
					return getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
				}
			}, getAccessControlContext());
		}
		else {
			beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);
		}
		BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);
		initBeanWrapper(bw);
		return bw;
	}
	catch (Throwable ex) {
		//异常：Instantiation of bean failed
	}
}

可以看出，上面的创建都是通过：

getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);

这样一段代码来完成的，是的，这里已经快接近真相了。从语义上来分析，先是获取了一种策略，然后利用当前获取的策略再去执行实例化。OK，我们看下getInstantiationStrategy()拿到的是什么：

//返回实例化策略用于创建bean实例。
protected InstantiationStrategy getInstantiationStrategy() {
	return this.instantiationStrategy;
}
//默认的实例化测试是使用CGLIB代理
private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

看到这里我们清楚了，默认构造函数的情况下，在spring中会使用Cglib来进行bean的实例化（关于cglib此处不再赘述）。我们看下CglibSubclassingInstantiationStrategy这个类的申明：

public class CglibSubclassingInstantiationStrategy extends SimpleInstantiationStrategy 

它继承自SimpleInstantiationStrategy ，这个又是什么鬼呢？

SimpleInstantiationStrategy是Spring用来生成Bean对象的默认类，在这个类中提供了两种实例化java对象的方法，一种是基于java自身反射机制的BeanUtils，还有一种就是基于Cglib 。

如何创建的就不说了；到这里createBeanInstance就说完了（Bean已经创建了）；但是仅仅是创建，spring还没有处理它们，比如说bean对象的属性，依赖关系等等。这些就是上面提到的另外一个方法populateBean；

这个方法其实就做了一件事：**使用bean定义中的属性值在给定的BeanWrapper中填充bean实例。**分段来看： 下面这段代码是先将BeanDefinition中设置的property值封装成PropertyValues，然后检测我们的BeanWrapper是否为Null，如果为null则抛出异常或者跳过当前空实例赋值阶段

//获取到BeanDefinition中设置的property值，封装成PropertyValues
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
if (bw == null) {
	if (!pvs.isEmpty()) {
	//异常：Cannot apply property values to null instance
	}
	else {
	// Skip property population phase for null instance.
	    return;
	}
}

下面这段代码的意思是给任何InstantiationAwareBeanPostProcessors提供在设置属性之前修改bean状态的机会。

boolean continueWithPropertyPopulation = true;
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
    for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
    	if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
    		InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
    		if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
    			continueWithPropertyPopulation = false;
    			break;
    		}
    	}
    }
}

if (!continueWithPropertyPopulation) {
	return;
}

下面就是对具体注入方式的处理：

//处理autowire的注入；可以根据bean的名称和类型来注入
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
	mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
    MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);

    // 则根据名称添加基于自动装配的属性值。
    if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
    	autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
    }
    
    // 根据类型添加基于自动装配的属性值。
    if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
    	autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
    }
    
    pvs = newPvs;
}

两个判断条件，在满足的情况下做的处理分别是：

• 在工厂将给定属性值应用到给定的bean后，对其进行后处理。 允许检查所有的依赖关系是否被满足，例如基于bean属性设置器上的“Required”注解。还允许替换要应用的属性值，通常通过创建基于原始PropertyValues的新MutablePropertyValues实例，添加或删除特定值。
• 执行依赖性检查

//返回这个工厂是否拥有一个InstantiationAwareBeanPostProcessor
boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
//返回依赖检查代码。
boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);

if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
//从给定的BeanWrapper中提取一组已过滤的PropertyDescriptors，
//不包括在被忽略的依赖性接口上定义的被忽略的依赖类型或属性（译注）。
	PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
	if (hasInstAwareBpps) {
    	for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
        	if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
        		InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
        		pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
        		if (pvs == null) {
        			return;
        		}
        	}
    	}
	}
	if (needsDepCheck) {
		checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
	}
}

最后是对属性进行注入：

applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);

这个方法描述的是对属性进行解析然后注入的过程；先来分析下applyPropertyValues的申明：

protected void applyPropertyValues(String beanName
, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs)

• beanName bean名称
• mbd 合并的bean definition
• bw 包装目标对象的BeanWrapper
• pvs 新的属性值

代码分段来看：

• 参数验证

if (pvs == null || pvs.isEmpty()) {
	return;
}

• pvs参数处理

if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
    mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
    if (mpvs.isConverted()) {
    	// 使用预先转换后的值。
    	try {
    		bw.setPropertyValues(mpvs);
    		return;
    	}
    	catch (BeansException ex) {
    		//异常：Error setting property values
    	}
    }
    original = mpvs.getPropertyValueList();
    }
    else {
    original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
    }

• valueResolver来解析BeanDefinition

BeanDefinitionValueResolver valueResolver = 
new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);

• 为解析值创建一个副本，注入到bean中的是副本的数据

// Create a deep copy, resolving any references for values.
List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<PropertyValue>(original.size());

• 遍历处理

boolean resolveNecessary = false;
for (PropertyValue pv : original) {
    //返回此持有者是否已经包含转换后的值（true），还是需要转换值（false）。
    if (pv.isConverted()) {
    	deepCopy.add(pv);
    }   
    else {
    	String propertyName = pv.getName();
    	Object originalValue = pv.getValue();
    	//看下面的注释resolveValueIfNecessary
    	Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
    	Object convertedValue = resolvedValue;
    	boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) &&
    			!PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
    	if (convertible) {
    		convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
    	}
    	// 可能将转换的值存储在合并的bean定义中，以避免为每个创建的bean实例重新转换。
    	if (resolvedValue == originalValue) {
    		if (convertible) {
    			pv.setConvertedValue(convertedValue);
    		}
    		deepCopy.add(pv);
    	}
    	else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
    			!((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
    			!(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
    		pv.setConvertedValue(convertedValue);
    		deepCopy.add(pv);
    	}
    	else {
    		resolveNecessary = true;
    		deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
    	}
    }
}

• resolveValueIfNecessary

  给定一个PropertyValue，返回一个value，必要时解析对工厂中其他bean的引用。value可以是：

  • 一个BeanDefinition，它导致创建一个相应的新的bean实例。 Singleton标志和这样的"inner beans"的名字被忽略：内部beans是匿名原型。
  • RuntimeBeanReference(必须解析)
  • ManagedList
  • ManagedSet
  • ManagedMap
  • 一个普通的对象或null，在这种情况下，它是孤立的。

下面这段代码时依赖注入发生的地方，其实际上是在BeanWrapperImpl中来完成。

try {
    bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
}
catch (BeansException ex) {
    //异常：Error setting property values
}

上面说到spring是通过BeanDefinitionValueResolver来解析BeanDefinition的，然后再注入到property中，关于这个过程在下一篇中来说。