Spring Bean实例化：从源码窥探生命之源

1. 引言

在Spring框架中，Bean的生命周期是一个至关重要的概念，它涉及了Bean的创建、初始化、使用以及销毁等多个阶段。其中，Bean的实例化作为生命周期的起点，具有举足轻重的地位。以下将对Spring中Bean的实例化过程进行深度解析，结合源码分析，提供更深入的理解。

2. Bean实例化的背景与意义

在Spring的IOC（Inversion of Control，控制反转）容器中，Bean的实例化是容器管理Bean生命周期的第一步。通过实例化，Spring容器能够创建出开发者定义的Bean对象，为后续的依赖注入、初始化等操作奠定基础。因此，对Bean实例化过程的理解，是掌握Spring框架核心机制的关键。

3. Bean实例化的源码分析

1. 扫描与解析
   • Spring启动时，会根据配置的包路径进行扫描，获取指定路径下的所有类文件。
   • 利用MetadataReaderFactory解析类文件，得到MetadataReader对象，该对象包含了类的元数据信息。
   • 通过excludeFilters和includeFilters以及条件注解@Conditional的筛选，确定哪些类需要被Spring容器管理。
2. BeanDefinition的创建
   • BeanDefinition是Spring框架中描述Bean的元数据信息的接口，具体实现类有RootBeanDefinition等。
   • Spring会读取配置文件或注解中的类名、作用域、属性等信息，并设置到BeanDefinition对象中。
3. 实例化过程
   • Spring通过AbstractBeanFactory的doGetBean方法获取Bean实例。
   • 如果Bean是单例（isSingleton()为true），则首先尝试从缓存中获取实例。
   • 如果缓存中没有，则调用getSingleton方法中的lambda表达式，通过createBean方法创建Bean实例。
     • createBean方法内部调用doCreateBean方法，该方法又调用instantiateBean方法实际创建Bean实例。
     • instantiateBean方法使用反射机制调用类的构造函数创建Bean实例。
   • 如果Bean是原型（prototype）或其他非单例类型，则每次调用getBean时都会重新创建实例。

以下是简化的源码片段：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) {  
    // 实例化Bean之前的前置处理  
    // ...  
  
    // Instantiate the bean.  
    BeanWrapper instanceWrapper = null;  
    if (mbd.isSingleton()) {  
        instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);  
    }  
    if (instanceWrapper == null) {  
        // 使用指定的构造函数或默认构造函数实例化Bean  
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);  
    }  
  
    // ... 依赖注入、初始化等后续步骤 ...  
  
    return instanceWrapper.getWrappedInstance();  
}  
  
protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {  
    // ... 省略了部分逻辑 ...  
  
    // 确定实例化策略：通过构造函数、工厂方法等  
    Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);  
    if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||  
            mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {  
        return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);  
    }  
  
    // 默认使用无参构造函数实例化  
    return instantiateBean(beanName, mbd);  
}  
  
protected BeanWrapper instantiateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd) {  
    try {  
        Object beanInstance;  
        final BeanFactory parent = this;  
        if (System.getSecurityManager() != null) {  
            beanInstance = AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () ->   
                getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent),  
                getAccessControlContext());  
        } else {  
            beanInstance = getInstantiationStrategy().instantiate(mbd, beanName, parent);  
            // ... 省略了部分逻辑 ...  
        }  
        BeanWrapper bw = new BeanWrapperImpl(beanInstance);  
        initBeanWrapper(bw);  
        return bw;  
    } catch (Throwable ex) {  
        throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Instantiation of bean failed", ex);  
    }  
}

4. 依赖注入
   • 在Bean实例创建后，Spring会根据BeanDefinition中配置的依赖关系，通过populateBean方法进行依赖注入。
   • 依赖注入可以通过属性注入、构造函数注入等方式实现。
5. Bean后处理器
   • 如果存在Bean后处理器（BeanPostProcessor），则Spring会在Bean实例化之后、初始化之前调用Bean后处理器的postProcessBeforeInitialization方法。
   • 在Bean初始化之后，Spring还会调用Bean后处理器的postProcessAfterInitialization方法。

4. 总结

Spring中Bean的实例化过程涉及扫描、解析、创建BeanDefinition、实例化Bean、依赖注入以及Bean后处理器等多个步骤。这些步骤共同确保了Bean的正确创建和初始化，为Spring框架的IOC容器提供了坚实的基础。通过深入解析这些步骤的源码，能够更好地理解Spring框架的工作原理，从而在实际开发中更好地运用它。