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【重写SpringFramework】第一章beans模块：Bean的销毁（chapter 1-9）

时间：2024-06-19 22:31:37浏览次数：13  
标签：chapter 销毁 beanName bean SpringFramework Bean 接口 DisposableBean 方法

1.前言

Bean 的生命周期包括初始化和销毁操作，上节介绍了 Bean 初始化流程，本节来看 Bean 的销毁流程是如何实现的。在实际应用中，绝大多数对象并不需要执行销毁操作，但某些对象本身管理着一定的资源。当 Spring 容器关闭时，所有的对象都会被虚拟机回收。在此之前，这些特殊的对象需要执行销毁逻辑，释放已有的资源，从而避免内存泄漏等问题。

2. 整体分析

2.1 销毁方式

Bean 的初始化和销毁是一对相反的操作，具有一定的相似性。二者都有三种实现方式，且执行顺序和适用场景也是一样的。简单介绍一下销毁方式，如下所示：

  1. 实现 DisposableBean 接口
  2. 在方法上声明 @PreDestroy 注解，该注解是由 JDK 提供的
  3. 设置 AbstractBeanDefinition 类的 destroyMethodName 属性

2.2 自动销毁组件

JDK 提供了 AutoCloseable 接口，作用是为某些特殊对象提供销毁逻辑。这些对象大多是资源的持有者，所谓的资源是一个广义的概念，包括文件、流、网络套接字等。下图列出了 AutoCloseable 接口的继承体系，涵盖了众多接口和实现类。常用组件如下所示：

  • 代表 IO 流的 Closesable 接口，包括各种流以及网络套接字
  • 与数据库有关的 Connection、ResultSet、Statement 接口

在这里插入图片描述

按理来说，这些对象应该在适当的时机关闭，比较典型的是 IO 流使用。示例代码如下，创建 FileInputStream 对象打开一个文件，然后读取文件的内容，最后在 finally 块中关闭输入流，确保释放资源。

//示例代码
public void read(String path) {
    FileInputStream is = null;
    try {
        is = new FileInputStream(path);
        byte[] buff = new byte[is.available()];
        is.read(buff);
        System.out.println("读取内容: " + new String(buff));
    } finally {
        if (is != null) {
            is.close();		//关闭输入流
        }
    }
}

现在考虑一种特殊情况，不管是出于疏忽或其他原因，本该销毁的对象却没有指定销毁方式。如果不执行销毁逻辑，可能会造成内存泄漏等问题。换个角度，从 AutoCloseable 接口语义来说，即使这些对象没有显式声明销毁方法，也应该执行对应的销毁方法。鉴于此，Spring 对 AutoCloseable 接口进行了兼容，具体是通过推断销毁方法实现的，详见下文。

2.3 工作原理

三种销毁方式涵盖了四种情况，Spring 使用适配器对象来统一处理销毁操作。具体来说，在创建对象时保存了两份实例，除了单例本身被注册到缓存外，还需要将一个适配器对象注册到待销毁的集合。当执行销毁操作时，从待销毁的集合中取出适配器对象，然后执行相应的销毁操作。

在这里插入图片描述

3. DisposableBeanAdapter

3.1 基本情况

DisposableBeanAdapter 本质上是一个包装对象，bean 字段表示待销毁的实例。DisposableBeanAdapter 作为适配器对象负责实际的销毁逻辑，我们可以从该类所持有的字段得到一些信息。

  • destroyMethodName 和 destroyMethod 字段表示指定的销毁方法
  • beanPostProcessors 字段用于处理声明注解的销毁方法
  • DisposableBean 接口的实现类不需要特殊手段，通过 instanceof 关键字进行判断即可
public class DisposableBeanAdapter implements DisposableBean {
    private final Object bean;      //待销毁的实例
    private final String beanName;
    private String destroyMethodName;
    private transient Method destroyMethod;
    private List<DestructionAwareBeanPostProcessor> beanPostProcessors;

    public DisposableBeanAdapter(Object bean, String beanName, RootBeanDefinition beanDefinition, List<BeanPostProcessor> postProcessors) {
        this.bean = bean;
        this.beanName = beanName;
        //推断销毁方法的名称
        String destroyMethodName = inferDestroyMethodIfNecessary(bean, beanDefinition);
        if(destroyMethodName != null){
            this.destroyMethodName = destroyMethodName;
            this.destroyMethod = findDestroyMethod();
        }
        this.beanPostProcessors = filterPostProcessors(postProcessors, bean);
    }
}

3.2 推断销毁方法

在 DisposableBeanAdapter 的构造方法中，inferDestroyMethodIfNecessary 的作用是推断销毁方法的名称。除了 BeanDefinition 中指定的销毁方法外，Spring 还要兼容 JDK 的 AutoCloseable 接口。一个方法是否被认为是默认的销毁方法，需要满足以下几个条件：

  • 不能指定自定义销毁方法，即 BeanDefinition 的 destroyMethodName 属性必须为空
  • 必须是 AutoCloseable 接口的实现类，同时排除 DisposableBean 接口的实现类
  • 方法名是 close 或 shutdown，且方法必须是公开的、无参的。（此处精简了实现逻辑，只对方法名进行检查）
//推断销毁方法的名称
private String inferDestroyMethodIfNecessary(Object bean, RootBeanDefinition beanDefinition) {
    //case-1: 指定的销毁方法
    String destroyMethodName = beanDefinition.getDestroyMethodName();
    //case-2: 默认的销毁方法
    //1) 不能指定自定义销毁方法
    //2) 必须是AutoCloseable接口的实现类
    if(destroyMethodName == null && closeableInterface.isInstance(bean)){
        //不能是DisposableBean接口的实现类
        if(!(bean instanceof DisposableBean)){
            try {
                //3) 方法名是close或shutdown
                return bean.getClass().getMethod(CLOSE_METHOD_NAME).getName();
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                try {
                    return bean.getClass().getMethod(SHUTDOWN_METHOD_NAME).getName();
                } catch (NoSuchMethodException ex) {
                    //ignore
                }
            }
        }
        return null;
    }
    return destroyMethodName;
}

我们发现，destroyMethodName 字段同时兼具两种用途，要么是指定的销毁方法，要么是默认的销毁方法。现在的问题是，常规的三种销毁方式可以共存，为什么这两种实现不能同时生效？对 Spring 框架来说，AutoCloseable 接口是「无意识」的，所谓无意识是指 Spring 认为用户可能遗漏掉销毁操作，这是悲观的预期。而 DisposableBean 接口是有意为之的，Spring 有理由认为用户会妥善处理，这是乐观的预期。从理论上来说，这种互相矛盾的现象不应该出现。

3.3 销毁操作

DisposableBeanAdapter 实现了 DisposableBean 接口的 destroy 方法，按照三种销毁方式依次执行。先调用声明了 @PreDestroy 注解的方法，再处理实现了 DisposableBean 接口的类，最后调用自定义或默认的销毁方法。

@Override
public void destroy() throws Exception {
    //调用声明了@PreDestroy注解的方法
    if (!CollectionUtils.isEmpty(this.beanPostProcessors)) {
        for (DestructionAwareBeanPostProcessor processor : this.beanPostProcessors) {
            processor.postProcessBeforeDestruction(this.bean, this.beanName);
        }
    }

    //调用DisposableBean接口
    if(this.bean instanceof DisposableBean){
        ((DisposableBean) bean).destroy();
    }

    //调用自定义或默认的销毁方法
    if (this.destroyMethod != null) {
        ReflectionUtils.makeAccessible(this.destroyMethod);
        destroyMethod.invoke(this.bean, (Object[]) null);
    }
}

第一种销毁方式是由 InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 组件完成的，postProcessBeforeDestruction 方法与初始化的流程类似。先获取当前对象的生命周期元数据，然后通过反射的方式调用销毁方法。

//所属类[cn.stimd.spring.beans.factory.annotation.InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor]
//处理@PreDestroy注解
@Override
public void postProcessBeforeDestruction(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    //查找init和destroy方法的元数据
    LifecycleMetadata metadata = findLifecycleMetadata(bean.getClass());
    //调用destroy方法
    metadata.invokeDestroyMethods(bean, beanName);
}

4. 销毁流程

4.1 注册待销毁 Bean

销毁流程分为两个阶段，首先在创建流程的最后注册待销毁的 Bean，然后由容器来触发销毁操作。这两个阶段是割裂开来的，我们先来看第一阶段的操作。回到 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 doCreateBean 方法，最后一步就是将需要销毁的单例注册到 Spring 容器中。

//所属类[cn.stimd.spring.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory]
//创建对象
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
    //1. Bean的实例化（略）
    //2. 提前暴露Bean解决循环依赖（TODO）
    //3. 属性填充（略）
    //4. 初始化（略）
    //5. 注册需要destroy方法的Bean
    registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
    return exposedObject;
}

registerDisposableBeanIfNecessary 方法负责注册需要销毁的 Bean。首先判断 Bean 是否需要被销毁，这里用到了 DisposableBeanAdapter 的两个静态方法。

  • hasDestroyMethod 方法判断是否实现了 DisposableBean 接口或者 AutoCloseable 接口，以及 BeanDefinition 的 destroyMethodName 属性是否存在
  • hasApplicableProcessors 方法检查是否存在声明 @PreDestroy 注解的方法

只要满足上述四个条件之一，就认为是一个待销毁的单例。然后将待销毁的单例包装成一个 DisposableBeanAdapter 对象，并将适配器对象注册到 Spring 容器中。

//所属类[cn.stimd.spring.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory]
//注册需要销毁的Bean
private void registerDisposableBeanIfNecessary(String beanName, Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
    //判断当前对象是否需要销毁
    if(bean != null && DisposableBeanAdapter.hasDestroyMethod(bean, mbd) ||
       DisposableBeanAdapter.hasApplicableProcessors(bean, getBeanPostProcessors())){
        DisposableBeanAdapter disposableBean = new DisposableBeanAdapter(bean, beanName, mbd, getBeanPostProcessors());
        //将适配器对象注册到容器中
        registerDisposableBean(beanName, disposableBean);
    }
}

registerDisposableBean 方法是由 DefaultSingletonBeanRegistry 实现的，待销毁的单例将被注册到 disposableBeans 字段中。

public class DefaultSingletonBeanRegistry implements SingletonBeanRegistry {
    //待销毁Bean集合
    private final Map<String, Object> disposableBeans = new LinkedHashMap<>();

    public void registerDisposableBean(String beanName, DisposableBean bean) {
        synchronized (this.disposableBeans) {
            this.disposableBeans.put(beanName, bean);
        }
    }
}

4.2 触发销毁

注册待销毁单例的执行时机是固定的，就是整个创建流程的最后一步，什么时候销毁则取决于 Spring 容器何时关闭。我们暂时不用关心容器关闭的问题，无论如何总是需要通过回调方法来触发。ConfigurableBeanFactory 接口定义了销毁单例的方法，DefaultListableBeanFactory 实现了该方法，实际上委托给父类 DefaultSingletonBeanRegistry 的同名方法处理。

public interface ConfigurableBeanFactory{
    //销毁所有单例
    void destroySingletons();
}

在 DefaultSingletonBeanRegistry 类的 destroySingletons 方法中，首先遍历待销毁单例的集合，然后交由 destroySingleton 方法逐一处理。接下来分为三步：

  1. 从缓存中移除单例
  2. 获取适配器对象，这里用的是 remove 方法，同时将适配器对象也从缓存中移除了
  3. 执行单例的销毁流程，由适配器对象完成
public class DefaultSingletonBeanRegistry {
    //销毁所有的单例
    public void destroySingletons() {
        String[] disposableBeanNames = StringUtils.toStringArray(this.disposableBeans.keySet());
        for (int i = disposableBeanNames.length - 1; i >= 0; i--) {
            destroySingleton(disposableBeanNames[i]);
        }
    }

    public void destroySingleton(String beanName) {
        //从缓存中移除单例
        removeSingleton(beanName);

        //获取适配器对象，同时从待销毁的集合中
        DisposableBean disposableBean;
        synchronized (this.disposableBeans) {
            disposableBean = (DisposableBean) this.disposableBeans.remove(beanName);
        }

        //销毁单例
        destroyBean(beanName, disposableBean);
    }

    protected void destroyBean(String beanName, DisposableBean bean) {
        if(bean != null){
            //此处的bean实际是单例对应的DisposableBeanAdapter，由适配器来完成具体的销毁逻辑
            bean.destroy();
        }
    }
}

5. 测试

5.1 销毁操作

测试类 MyDestroyBean 实现了三种销毁方式，close 方法声明注解，destroy 方法实现接口，customDestroy 是自定义的销毁方法。

//测试类：实现了三种方式的销毁
public class MyDestroyBean implements DisposableBean {

    @PreDestroy
    private void close(){
        System.out.println("销毁 @PreDestroy注解方法...");
    }

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("销毁 DisposableBean接口方法...");
    }

    public void customDestroy(){
        System.out.println("销毁 自定义destroy方法...");
    }
}

测试方法需要注意三点，一是向 BeanFactory 添加 InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 组件来处理 @PreDestroy 注解。二是创建 RootBeanDefinition 对象后，需要调用 setDestroyMethodName 方法指定销毁方法的名称。三是需要调用 destroySingletons 方法，主动触发销毁逻辑。

//测试方法
@Test
public void testDestroyMethod(){
    DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
    //添加InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor来处理@PreDestroy注解
    factory.addBeanPostProcessor(new InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor());

    RootBeanDefinition definition = new RootBeanDefinition(MyDestroyBean.class);
    //指定自定义销毁方法
    definition.setDestroyMethodName("customDestroy");
    factory.registerBeanDefinition("destroyBean", definition);
    factory.preInstantiateSingletons();

    //触发销毁逻辑
    factory.destroySingletons();
}

从测试结果中可以看到，不同销毁方式的执行顺序。先是注解声明的方法，然后是接口方法，最后是自定义的销毁方法。

销毁 @PreDestroy 注解方法...
销毁 DisposableBean 接口方法...
销毁自定义 destroy 方法...

5.2 自动销毁

测试类 MyAutoCloseBean 实现了 AutoCloseable 接口，重写 close 方法并打印日志。

//测试类
public class MyAutoCloseBean implements AutoCloseable{

    @Override
    public void close() throws Exception {
        System.out.println("执行默认的销毁方法...");
    }
}

测试方法比较简单，需要注意的是，我们没有指定 BeanDefinition 的 destroyMethodName 属性，而是由适配器来推断默认的销毁方法。

//测试方法
@Test
public void testAutoCloseable() {
    DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
    factory.registerBeanDefinition("closeBean", new RootBeanDefinition(MyAutoCloseBean.class));
    factory.preInstantiateSingletons();

    factory.destroySingletons();
}

从测试结果可以看到，close 方法执行成功，说明 Spring 对需要自动销毁的组件提供了支持。

执行默认的销毁方法...

6. 总结

Bean 的销毁流程包括两个阶段，首先在创建实例的最后阶段，将待销毁的单例包装成 DisposableBeanAdapter 适配器对象，并注册到 Spring 容器中。其次，调用 ConfigurableBeanFactory 接口的 destroySingletons 方法触发销毁流程。单例的销毁操作是由 DisposableBeanAdapter 适配器对象完成的，一共处理了四种情况。如下所示：

  • 通过 InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 组件处理声明了 @PreDestroy 注解的方法
  • 调用 DisposableBean 接口的销毁方法
  • 调用指定的销毁方法，分为两种情况。一是自定义的销毁方法，即 BeanDefinition 的 destroyMethodName 属性。二是默认的销毁方法，即 AutoCloseable 接口实现类的 close 或 shutdown 方法。

在这里插入图片描述

之前也提到了 Spring 框架对 JDK 的兼容，比如 @Inject 注解、Provider 接口等，但都一句话带过了。原因在于这些 API 是可选的，都有同位替代。AutoCloseable 接口比较特殊，持有一定的资源，如果处理不善可能引发意想不到的后果。用户使用 AutoCloseable 对象很正常，忘记指定销毁逻辑也可以理解，但这两种情况同时出现就是比较极端的场景了。用户可以出错，但框架应该尽量提供兜底措施。这里考验的是一个框架的完备性，魔鬼往往藏在细节之中，我们学习框架除了具体的技巧外，更要重视这种思维方式。

7. 项目信息

新增修改一览，新增（4），修改（7）。

beans
└─ src
   ├─ main
   │  └─ java
   │     └─ cn.stimd.spring.beans
   │        └─ factory
   │           ├─ annotation
   │           │  └─ InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor.java (*)
   │           ├─ config
   │           │  ├─ ConfigurableBeanFactory.java (*)
   │           │  └─ DestructionAwareBeanPostProcessor.java (*)
   │           ├─ support
   │           │  ├─ AbstractAutowireCapableBeanFactory.java (*)
   │           │  ├─ DefaultListableBeanFactory.java (*)
   │           │  ├─ DefaultSingletonBeanRegistry.java (*)
   │           │  └─ DisposableBeanAdapter.java (+)
   │           └─ DisposableBean.java (+)
   └─ test
      └─ java
         └─ beans
            └─ lifecycle
               ├─ LifecycleTest.java (*)
               ├─ MyAutoCloseBean.java (+)
               └─ MyDestroyBean.java (+)

注：+号表示新增、*表示修改

  • 项目地址：https://gitee.com/stimd/spring-wheel

  • 本节分支：https://gitee.com/stimd/spring-wheel/tree/chapter1-9

注：项目的 master 分支会跟随教程的进度不断更新，如果想查看某一节的代码，请选择对应小节的分支代码。

关注公众号【Java编程探微】，加群一起讨论。
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标签：chapter,销毁,beanName,bean,SpringFramework,Bean,接口,DisposableBean,方法
From： https://blog.csdn.net/Stimd/article/details/139683920

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