大廠高頻面試題Spring Bean生命周期詳解

作者：Tom彈架構 2021-12-08 11:18:21

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。

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。

一、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，先準備操作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操作準備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創建前的準備階段

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聲明的屬性并解析。

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并賦值。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，并將調用該方法。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。

二、代碼實戰演示

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

2.1 準備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，并實現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標準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著相應的Autowired值。這個是準備被用于應該可以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。這意味著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，基本就都是對于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，并實現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，并且把這些Bean應用于隨后的Bean創建。普通的BeanFactory允許對后處理器進行程序化注冊，通過工廠應用于所有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，并實現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：

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

三、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：

責任編輯：姜華來源： Tom彈架構

Spring Bean 面試題生命周期

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