（Spring学习07）Spring之启动刷新过程源码解析

概述

通常，我们说的Spring启动，就是构造ApplicationContext对象以及调用refresh()方法的过程。
首先，Spring启动过程主要做了这么几件事情：

1. 构造一个BeanFactory对象
2. 解析配置类，得到BeanDefinition，并注册到BeanFactory中
   i. 解析@ComponentScan，此时就会完成扫描
   ii. 解析@Import
   iii. 解析@Bean
   iv. …
3. 因为ApplicationContext还支持国际化，所以还需要初始化MessageSource对象
4. 因为ApplicationContext还支持事件机制，所以还需要初始化ApplicationEventMulticaster对象
5. 把用户定义的ApplicationListener对象添加到ApplicationContext中，等Spring启动完了就要发布事件了
6. 创建非懒加载的单例Bean对象，并存在BeanFactory的单例池中。
7. 调用Lifecycle Bean的start()方法
8. 发布ContextRefreshedEvent事件

由于Spring启动过程中要创建非懒加载的单例Bean对象，那么就需要用到BeanPostProcessor，所以Spring在启动过程中就需要做两件事：

1. 生成默认的BeanPostProcessor对象，并添加到BeanFactory中
   i. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：处理@Autowired、@Value
   ii. CommonAnnotationBeanPostProcessor：处理@Resource、@PostConstruct、@PreDestroy
   iii. ApplicationContextAwareProcessor：处理ApplicationContextAware等回调
2. 找到外部用户所定义的BeanPostProcessor对象（类型为BeanPostProcessor的Bean对象），并添加到BeanFactory中

BeanFactoryPostProcessor

BeanPostProcessor表示Bean的后置处理器，是用来对Bean进行加工的，类似的，BeanFactoryPostProcessor理解为BeanFactory的后置处理器，用来用对BeanFactory进行加工的。

Spring支持用户定义BeanFactoryPostProcessor的实现类Bean，来对BeanFactory进行加工，比如：

@Component
public class TestBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

 @Override
 public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
  BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition("userService");
  beanDefinition.setAutowireCandidate(false);
 }
}

以上代码，就利用了BeanFactoryPostProcessor来拿到BeanFactory，然后获取BeanFactory内的某个BeanDefinition对象并进行修改，注意这一步是发生在Spring启动时，创建单例Bean之前的，所以此时对BeanDefinition进行修改是会生效的。
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注意：在ApplicationContext内部有一个核心的DefaultListableBeanFactory，它实现了ConfigurableListableBeanFactory和BeanDefinitionRegistry接口，所以ApplicationContext和DefaultListableBeanFactory是可以注册BeanDefinition的，但是ConfigurableListableBeanFactory是不能注册BeanDefinition的，只能获取BeanDefinition，然后做修改。

所以Spring还提供了一个BeanFactoryPostProcessor的子接口：BeanDefinitionRegistryPostProcessor

BeanDefinitionRegistryPostProcessor

public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {

 void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;

}

我们可以看到BeanDefinitionRegistryPostProcessor继承了BeanFactoryPostProcessor接口，并新增了一个方法，注意方法的参数为BeanDefinitionRegistry，所以如果我们提供一个类来实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor，那么在postProcessBeanDefinitionRegistry()方法中就可以注册BeanDefinition了。比如：

@Component
public class TestBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor {

 @Override
 public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
  AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition().getBeanDefinition();
  beanDefinition.setBeanClass(User.class);
  registry.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
 }

 @Override
 public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
  BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition("userService");
  beanDefinition.setAutowireCandidate(false);
 }
}

如何理解refresh()？

/**
  * Load or refresh the persistent representation of the configuration,
  * which might an XML file, properties file, or relational database schema.
  * <p>As this is a startup method, it should destroy already created singletons
  * if it fails, to avoid dangling resources. In other words, after invocation
  * of that method, either all or no singletons at all should be instantiated.
  * @throws BeansException if the bean factory could not be initialized
  * @throws IllegalStateException if already initialized and multiple refresh
  * attempts are not supported
  */
 void refresh() throws BeansException, IllegalStateException;

这是ConfigurableApplicationContext接口上refresh()方法的注释，意思是：加载或刷新持久化的配置，可能是XML文件、属性文件或关系数据库中存储的。由于这是一个启动方法，如果失败，它应该销毁已经创建的单例，以避免暂用资源。换句话说，在调用该方法之后，应该实例化所有的单例，或者根本不实例化单例 。

有个理念需要注意：ApplicationContext关闭之后不代表JVM也关闭了，ApplicationContext是属于JVM的，说白了ApplicationContext也是JVM中的一个对象。

在Spring的设计中，也提供可以刷新的ApplicationContext和不可以刷新的ApplicationContext。比如：

AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext

就是可以刷新的

GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext

就是不可以刷新的。

AnnotationConfigApplicationContext继承的是GenericApplicationContext，所以它是不能刷新的。
AnnotationConfigWebApplicationContext继承的是AbstractRefreshableWebApplicationContext，所以它是可以刷的。

上面说的不能刷新是指不能重复刷新，只能调用一次refresh方法，第二次时会报错。

refresh()底层原理流程

底层原理流程图：https://www.processon.com/view/link/5f60a7d71e08531edf26a919
下面以AnnotationConfigApplicationContext为例子，来介绍refresh的底层原理。

1. 在调用AnnotationConfigApplicationContext的构造方法之前，会调用父类GenericApplicationContext的无参构造方法，会构造一个BeanFactory，为DefaultListableBeanFactory。

2. 构造AnnotatedBeanDefinitionReader（主要作用添加一些基础的PostProcessor，同时可以通过reader进行BeanDefinition的注册），同时对BeanFactory进行设置和添加PostProcessor（后置处理器）
   i. 设置dependencyComparator：AnnotationAwareOrderComparator，它是一个Comparator，是用来进行排序的，会获取某个对象上的Order注解或者通过实现Ordered接口所定义的值进行排序，在日常开发中可以利用这个类来进行排序。
   ii. 设置autowireCandidateResolver：ContextAnnotationAutowireCandidateResolver，用来解析某个Bean能不能进行自动注入，比如某个Bean的autowireCandidate属性是否等于true
   iii. 向BeanFactory中添加ConfigurationClassPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor，并且实现了PriorityOrdered接口
   iv. 向BeanFactory中添加AutowiredAnnotationBeanPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter，MergedBeanDefinitionPostProcessor
   v. 向BeanFactory中添加CommonAnnotationBeanPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessor，InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor
   vi. 向BeanFactory中添加EventListenerMethodProcessor对应的BeanDefinition，它是一个BeanFactoryPostProcessor，SmartInitializingSingleton
   vii. 向BeanFactory中添加DefaultEventListenerFactory对应的BeanDefinition，它是一个EventListenerFactory

3. 构造ClassPathBeanDefinitionScanner（主要作用可以用来扫描得到并注册BeanDefinition），同时进行设置：
   i. 设置this.includeFilters = AnnotationTypeFilter(Component.class)
   ii. 设置environment
   iii. 设置resourceLoader

4. 利用reader注册AppConfig为BeanDefinition，类型为AnnotatedGenericBeanDefinition

5. 接下来就是调用refresh方法

6. prepareRefresh()：
   i. 记录启动时间
   ii. 可以允许子容器设置一些内容到Environment中
   iii. 验证Environment中是否包括了必须要有的属性

7. obtainFreshBeanFactory()：进行BeanFactory的refresh，在这里会去调用子类的refreshBeanFactory方法，具体子类是怎么刷新的得看子类，然后再调用子类的getBeanFactory方法，重新得到一个BeanFactory

8. prepareBeanFactory(beanFactory)：
   i. 设置beanFactory的类加载器
   ii. 设置表达式解析器：StandardBeanExpressionResolver，用来解析Spring中的表达式
   iii. 添加PropertyEditorRegistrar：ResourceEditorRegistrar，PropertyEditor类型转化器注册器，用来注册一些默认的PropertyEditor
   iv. 添加一个Bean的后置处理器：ApplicationContextAwareProcessor，是一个BeanPostProcessor，用来执行EnvironmentAware、ApplicationEventPublisherAware等回调方法
   v. 添加ignoredDependencyInterface：可以向这个属性中添加一些接口，如果某个类实现了这个接口，并且这个类中的某些set方法在接口中也存在，那么这个set方法在自动注入的时候是不会执行的，比如EnvironmentAware这个接口，如果某个类实现了这个接口，那么就必须实现它的setEnvironment方法，而这是一个set方法，和Spring中的autowire是冲突的，那么Spring在自动注入时是不会调用setEnvironment方法的，而是等到回调Aware接口时再来调用（注意，这个功能仅限于xml的autowire，@Autowired注解是忽略这个属性的）

    a. EnvironmentAware
    b. EmbeddedValueResolverAware
    c. ResourceLoaderAware
    d. ApplicationEventPublisherAware
    e. MessageSourceAware
    f. ApplicationContextAware
    g. 另外其实在构造BeanFactory的时候就已经提前添加了另外三个：
    h. BeanNameAware
    i. BeanClassLoaderAware
    j. BeanFactoryAware
   

   vi. 添加resolvableDependencies：在byType进行依赖注入时，会先从这个属性中根据类型找bean

    a. BeanFactory.class：当前BeanFactory对象
    b. ResourceLoader.class：当前ApplicationContext对象
    c. ApplicationEventPublisher.class：当前ApplicationContext对象
    d. ApplicationContext.class：当前ApplicationContext对象
   

   vii. 添加一个Bean的后置处理器：ApplicationListenerDetector，是一个BeanPostProcessor，用来判断某个Bean是不是ApplicationListener，如果是则把这个Bean添加到ApplicationContext中去，注意一个ApplicationListener只能是单例的
   viii. 添加一个Bean的后置处理器：LoadTimeWeaverAwareProcessor，是一个BeanPostProcessor，用来判断某个Bean是不是实现了LoadTimeWeaverAware接口，如果实现了则把ApplicationContext中的loadTimeWeaver回调setLoadTimeWeaver方法设置给该Bean。
   ix. 添加一些单例bean到单例池：

    a. "environment"：Environment对象
    b. "systemProperties"：System.getProperties()返回的Map对象
    c. "systemEnvironment"：System.getenv()返回的Map对象
   

9. postProcessBeanFactory(beanFactory) ： 提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩展，具体的子类，可以继续向BeanFactory中再添加一些东西

10. invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)：执行BeanFactoryPostProcessor
    i. 此时在BeanFactory中会存在一个BeanFactoryPostProcessor：ConfigurationClassPostProcessor，它也是一个
    BeanDefinitionRegistryPostProcessor
    ii. 第一阶段
    iii. 从BeanFactory中找到类型为BeanDefinitionRegistryPostProcessor的beanName，也就是ConfigurationClassPostProcessor， 然后调用BeanFactory的getBean方法得到实例对象
    iv. 执行 ConfigurationClassPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry() 方法:

    	a. 解析AppConfig类
    	b. 扫描得到BeanDefinition并注册
    	c. 解析@Import，@Bean等注解得到BeanDefinition并注册
    	d. 详细的看另外的笔记，专门分析了ConfigurationClassPostProcessor是如何工作的
    	e. 在这里，我们只需要知道在这一步会去得到BeanDefinition，而这些BeanDefinition中可能存在BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor，所以执行完ConfigurationClassPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法后，还需要继续执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
    

    v. 执行其他BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry() 方法
    vi. 执行所有BeanDefinitionRegistryPostProcessor的 postProcessBeanFactory() 方法
    vii. 第二阶段
    viii. 从BeanFactory中找到类型为BeanFactoryPostProcessor的beanName，而这些BeanFactoryPostProcessor包括了上面的BeanDefinitionRegistryPostProcessor
    ix. 执行还没有执行过的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory() 方法

11. 到此，所有的BeanFactoryPostProcessor的逻辑都执行完了，主要做的事情就是得到BeanDefinition并注册到BeanFactory中

12. registerBeanPostProcessors(beanFactory)：因为上面的步骤完成了扫描，这个过程中程序员可能自己定义了一些BeanPostProcessor，在这一步就会把BeanFactory中所有的BeanPostProcessor找出来并实例化得到一个对象，并添加到BeanFactory中去（属性beanPostProcessors），最后再重新添加一个ApplicationListenerDetector对象（之前其实就添加了过，这里是为了把ApplicationListenerDetector移动到最后）

13. initMessageSource()：如果BeanFactory中存在一个叫做"messageSource"的BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象创建出来并赋值给ApplicationContext的messageSource属性，让ApplicationContext拥有国际化的功能

14. initApplicationEventMulticaster()：如果BeanFactory中存在一个叫做"applicationEventMulticaster"的BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象创建出来并赋值给ApplicationContext的applicationEventMulticaster属性，让ApplicationContext拥有事件发布的功能

15. onRefresh()：提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩展

16. registerListeners()：从BeanFactory中获取ApplicationListener类型的beanName，然后添加到ApplicationContext中的事件广播器applicationEventMulticaster中去，到这一步因为FactoryBean还没有调用getObject()方法生成Bean对象，所以这里要在根据类型找一下ApplicationListener，记录一下对应的beanName

17. finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)：完成BeanFactory的初始化，主要就是实例化非懒加载的单例Bean，单独的笔记去讲。

18. finishRefresh()：BeanFactory的初始化完后，就到了Spring启动的最后一步了

19. 设置ApplicationContext的lifecycleProcessor，默认情况下设置的是DefaultLifecycleProcessor

20. 调用lifecycleProcessor的onRefresh()方法，如果是DefaultLifecycleProcessor，那么会获取所有类型为Lifecycle的Bean对象，然后调用它的start()方法，这就是ApplicationContext的生命周期扩展机制

21. 发布ContextRefreshedEvent事件

执行BeanFactoryPostProcessor

1. 执行通过ApplicationContext添加进来的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
2. 执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
3. 执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
4. 执行BeanFactory中其他的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法
5. 执行上面所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法
6. 执行通过ApplicationContext添加进来的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法
7. 执行BeanFactory中实现了PriorityOrdered接口的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法
8. 执行BeanFactory中实现了Ordered接口的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法
9. 执行BeanFactory中其他的BeanFactoryPostProcessor的postProcessBeanFactory()方法

Lifecycle的使用

Lifecycle表示的是ApplicationContext的生命周期，可以定义一个SmartLifecycle来监听ApplicationContext的启动和关闭：

@Component
public class TestLifecycle implements SmartLifecycle {

 private boolean isRunning = false;

 @Override
 public void start() {
  System.out.println("启动");
  isRunning = true;
 }

 @Override
 public void stop() {
        // 要触发stop()，要调用context.close()，或者注册关闭钩子（context.registerShutdownHook();）
  System.out.println("停止");
  isRunning = false;
 }

 @Override
 public boolean isRunning() {
  return isRunning;
 }
}