day57---面试专题(框架篇)

框架篇

1. Spring refresh 流程

要求

  • 掌握 refresh 的 12 个步骤

Spring refresh 概述

refresh 是 AbstractApplicationContext 中的一个方法,负责初始化 ApplicationContext 容器,容器必须调用 refresh 才能正常工作。它的内部主要会调用 12 个方法,我们把它们称为 refresh 的 12 个步骤:

  1. prepareRefresh

  2. obtainFreshBeanFactory

  3. prepareBeanFactory

  4. postProcessBeanFactory

  5. invokeBeanFactoryPostProcessors

  6. registerBeanPostProcessors

  7. initMessageSource

  8. initApplicationEventMulticaster

  9. onRefresh

  10. registerListeners

  11. finishBeanFactoryInitialization

  12. finishRefresh

功能分类

  • 1 为准备环境

  • 2 3 4 5 6 为准备 BeanFactory

  • 7 8 9 10 12 为准备 ApplicationContext

  • 11 为初始化 BeanFactory 中非延迟单例 bean

1. prepareRefresh

  • 这一步创建和准备了 Environment 对象,它作为 ApplicationContext 的一个成员变量

  • Environment 对象的作用之一是为后续 @Value,值注入时提供键值

  • Environment 分成三个主要部分

    • systemProperties - 保存 java 环境键值
    • systemEnvironment - 保存系统环境键值
    • 自定义 PropertySource - 保存自定义键值,例如来自于 *.properties 文件的键值

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2. obtainFreshBeanFactory

  • 这一步获取(或创建) BeanFactory,它也是作为 ApplicationContext 的一个成员变量
  • BeanFactory 的作用是负责 bean 的创建、依赖注入和初始化,bean 的各项特征由 BeanDefinition 定义
    • BeanDefinition 作为 bean 的设计蓝图,规定了 bean 的特征,如单例多例、依赖关系、初始销毁方法等
    • BeanDefinition 的来源有多种多样,可以是通过 xml 获得、配置类获得、组件扫描获得,也可以是编程添加
  • 所有的 BeanDefinition 会存入 BeanFactory 中的 beanDefinitionMap 集合

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3. prepareBeanFactory

  • 这一步会进一步完善 BeanFactory,为它的各项成员变量赋值
  • beanExpressionResolver 用来解析 SpEL,常见实现为 StandardBeanExpressionResolver
  • propertyEditorRegistrars 会注册类型转换器
    • 它在这里使用了 ResourceEditorRegistrar 实现类
    • 并应用 ApplicationContext 提供的 Environment 完成 ${ } 解析
  • registerResolvableDependency 来注册 beanFactory 以及 ApplicationContext,让它们也能用于依赖注入
  • beanPostProcessors 是 bean 后处理器集合,会工作在 bean 的生命周期各个阶段,此处会添加两个:
    • ApplicationContextAwareProcessor 用来解析 Aware 接口
    • ApplicationListenerDetector 用来识别容器中 ApplicationListener 类型的 bean

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4. postProcessBeanFactory

  • 这一步是空实现,留给子类扩展。
    • 一般 Web 环境的 ApplicationContext 都要利用它注册新的 Scope,完善 Web 下的 BeanFactory
  • 这里体现的是模板方法设计模式

5. invokeBeanFactoryPostProcessors

  • 这一步会调用 beanFactory 后处理器
  • beanFactory 后处理器,充当 beanFactory 的扩展点,可以用来补充或修改 BeanDefinition
  • 常见的 beanFactory 后处理器有
    • ConfigurationClassPostProcessor – 解析 @Configuration、@Bean、@Import、@PropertySource 等
    • PropertySourcesPlaceHolderConfigurer – 替换 BeanDefinition 中的 ${ }
    • MapperScannerConfigurer – 补充 Mapper 接口对应的 BeanDefinition

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6. registerBeanPostProcessors

  • 这一步是继续从 beanFactory 中找出 bean 后处理器,添加至 beanPostProcessors 集合中
  • bean 后处理器,充当 bean 的扩展点,可以工作在 bean 的实例化、依赖注入、初始化阶段,常见的有:
    • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 功能有:解析 @Autowired,@Value 注解
    • CommonAnnotationBeanPostProcessor 功能有:解析 @Resource,@PostConstruct,@PreDestroy
    • AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 功能有:为符合切点的目标 bean 自动创建代理

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7. initMessageSource

  • 这一步是为 ApplicationContext 添加 messageSource 成员,实现国际化功能
  • 去 beanFactory 内找名为 messageSource 的 bean,如果没有,则提供空的 MessageSource 实现

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8. initApplicationContextEventMulticaster

  • 这一步为 ApplicationContext 添加事件广播器成员,即 applicationContextEventMulticaster
  • 它的作用是发布事件给监听器
  • 去 beanFactory 找名为 applicationEventMulticaster 的 bean 作为事件广播器,若没有,会创建默认的事件广播器
  • 之后就可以调用 ApplicationContext.publishEvent(事件对象) 来发布事件

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9. onRefresh

  • 这一步是空实现,留给子类扩展
    • SpringBoot 中的子类在这里准备了 WebServer,即内嵌 web 容器
  • 体现的是模板方法设计模式

10. registerListeners

  • 这一步会从多种途径找到事件监听器,并添加至 applicationEventMulticaster
  • 事件监听器顾名思义,用来接收事件广播器发布的事件,有如下来源
    • 事先编程添加的
    • 来自容器中的 bean
    • 来自于 @EventListener 的解析
  • 要实现事件监听器,只需要实现 ApplicationListener 接口,重写其中 onApplicationEvent(E e) 方法即可

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11. finishBeanFactoryInitialization

  • 这一步会将 beanFactory 的成员补充完毕,并初始化所有非延迟单例 bean
  • conversionService 也是一套转换机制,作为对 PropertyEditor 的补充
  • embeddedValueResolvers 即内嵌值解析器,用来解析 @Value 中的 ${ },借用的是 Environment 的功能
  • singletonObjects 即单例池,缓存所有单例对象
    • 对象的创建都分三个阶段,每一阶段都有不同的 bean 后处理器参与进来,扩展功能

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12. finishRefresh

  • 这一步会为 ApplicationContext 添加 lifecycleProcessor 成员,用来控制容器内需要生命周期管理的 bean
  • 如果容器中有名称为 lifecycleProcessor 的 bean 就用它,否则创建默认的生命周期管理器
  • 准备好生命周期管理器,就可以实现
    • 调用 context 的 start,即可触发所有实现 LifeCycle 接口 bean 的 start
    • 调用 context 的 stop,即可触发所有实现 LifeCycle 接口 bean 的 stop
  • 发布 ContextRefreshed 事件,整个 refresh 执行完成

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2. Spring bean 生命周期

要求

  • 掌握 Spring bean 的生命周期

bean 生命周期 概述

bean 的生命周期从调用 beanFactory 的 getBean 开始,到这个 bean 被销毁,可以总结为以下七个阶段:

  1. 处理名称,检查缓存
  2. 处理父子容器
  3. 处理 dependsOn
  4. 选择 scope 策略
  5. 创建 bean
  6. 类型转换处理
  7. 销毁 bean

注意

  • 划分的阶段和名称并不重要,重要的是理解整个过程中做了哪些事情

1. 处理名称,检查缓存

  • 这一步会处理别名,将别名解析为实际名称
  • 对 FactoryBean 也会特殊处理,如果以 & 开头表示要获取 FactoryBean 本身,否则表示要获取其产品
  • 这里针对单例对象会检查一级、二级、三级缓存
    • singletonFactories 三级缓存,存放单例工厂对象
    • earlySingletonObjects 二级缓存,存放单例工厂的产品对象
      • 如果发生循环依赖,产品是代理;无循环依赖,产品是原始对象
    • singletonObjects 一级缓存,存放单例成品对象

2. 处理父子容器

  • 如果当前容器根据名字找不到这个 bean,此时若父容器存在,则执行父容器的 getBean 流程
  • 父子容器的 bean 名称可以重复

3. 处理 dependsOn

  • 如果当前 bean 有通过 dependsOn 指定了非显式依赖的 bean,这一步会提前创建这些 dependsOn 的 bean
  • 所谓非显式依赖,就是指两个 bean 之间不存在直接依赖关系,但需要控制它们的创建先后顺序

4. 选择 scope 策略

  • 对于 singleton scope,首先到单例池去获取 bean,如果有则直接返回,没有再进入创建流程
  • 对于 prototype scope,每次都会进入创建流程
  • 对于自定义 scope,例如 request,首先到 request 域获取 bean,如果有则直接返回,没有再进入创建流程

5.1 创建 bean - 创建 bean 实例

要点总结
有自定义 TargetSource 的情况由 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 创建代理返回
Supplier 方式创建 bean 实例为 Spring 5.0 新增功能,方便编程方式创建 bean 实例
FactoryMethod 方式 创建 bean 实例① 分成静态工厂与实例工厂;② 工厂方法若有参数,需要对工厂方法参数进行解析,利用 resolveDependency;③ 如果有多个工厂方法候选者,还要进一步按权重筛选
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor① 优先选择带 @Autowired 注解的构造;② 若有唯一的带参构造,也会入选
mbd.getPreferredConstructors选择所有公共构造,这些构造之间按权重筛选
采用默认构造如果上面的后处理器和 BeanDefiniation 都没找到构造,采用默认构造,即使是私有的

5.2 创建 bean - 依赖注入

要点总结
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor识别 @Autowired 及 @Value 标注的成员,封装为 InjectionMetadata 进行依赖注入
CommonAnnotationBeanPostProcessor识别 @Resource 标注的成员,封装为 InjectionMetadata 进行依赖注入
resolveDependency用来查找要装配的值,可以识别:① Optional;② ObjectFactory 及 ObjectProvider;③ @Lazy 注解;④ @Value 注解(${ }, #{ }, 类型转换);⑤ 集合类型(Collection,Map,数组等);⑥ 泛型和 @Qualifier(用来区分类型歧义);⑦ primary 及名字匹配(用来区分类型歧义)
AUTOWIRE_BY_NAME根据成员名字找 bean 对象,修改 mbd 的 propertyValues,不会考虑简单类型的成员
AUTOWIRE_BY_TYPE根据成员类型执行 resolveDependency 找到依赖注入的值,修改 mbd 的 propertyValues
applyPropertyValues根据 mbd 的 propertyValues 进行依赖注入(即xml中 `<property name ref

5.3 创建 bean - 初始化

要点总结
内置 Aware 接口的装配包括 BeanNameAware,BeanFactoryAware 等
扩展 Aware 接口的装配由 ApplicationContextAwareProcessor 解析,执行时机在 postProcessBeforeInitialization
@PostConstruct由 CommonAnnotationBeanPostProcessor 解析,执行时机在 postProcessBeforeInitialization
InitializingBean通过接口回调执行初始化
initMethod根据 BeanDefinition 得到的初始化方法执行初始化,即 <bean init-method> 或 @Bean(initMethod)
创建 aop 代理由 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 创建,执行时机在 postProcessAfterInitialization

5.4 创建 bean - 注册可销毁 bean

在这一步判断并登记可销毁 bean

  • 判断依据
    • 如果实现了 DisposableBean 或 AutoCloseable 接口,则为可销毁 bean
    • 如果自定义了 destroyMethod,则为可销毁 bean
    • 如果采用 @Bean 没有指定 destroyMethod,则采用自动推断方式获取销毁方法名(close,shutdown)
    • 如果有 @PreDestroy 标注的方法
  • 存储位置
    • singleton scope 的可销毁 bean 会存储于 beanFactory 的成员当中
    • 自定义 scope 的可销毁 bean 会存储于对应的域对象当中
    • prototype scope 不会存储,需要自己找到此对象销毁
  • 存储时都会封装为 DisposableBeanAdapter 类型对销毁方法的调用进行适配

6. 类型转换处理

  • 如果 getBean 的 requiredType 参数与实际得到的对象类型不同,会尝试进行类型转换

7. 销毁 bean

  • 销毁时机
    • singleton bean 的销毁在 ApplicationContext.close 时,此时会找到所有 DisposableBean 的名字,逐一销毁
    • 自定义 scope bean 的销毁在作用域对象生命周期结束时
    • prototype bean 的销毁可以通过自己手动调用 AutowireCapableBeanFactory.destroyBean 方法执行销毁
  • 同一 bean 中不同形式销毁方法的调用次序
    • 优先后处理器销毁,即 @PreDestroy
    • 其次 DisposableBean 接口销毁
    • 最后 destroyMethod 销毁(包括自定义名称,推断名称,AutoCloseable 接口 多选一)

3. Spring bean 循环依赖

要求

  • 掌握单例 set 方式循环依赖的原理
  • 掌握其它循环依赖的解决方法

循环依赖的产生

  • 首先要明白,bean 的创建要遵循一定的步骤,必须是创建、注入、初始化三步,这些顺序不能乱

在这里插入图片描述

  • set 方法(包括成员变量)的循环依赖如图所示

    • 可以在【a 创建】和【a set 注入 b】之间加入 b 的整个流程来解决

    • 【b set 注入 a】 时可以成功,因为之前 a 的实例已经创建完毕

    • a 的顺序,及 b 的顺序都能得到保障

在这里插入图片描述

  • 构造方法的循环依赖如图所示,显然无法用前面的方法解决

在这里插入图片描述

构造循环依赖的解决

  • 思路1
    • a 注入 b 的代理对象,这样能够保证 a 的流程走通
    • 后续需要用到 b 的真实对象时,可以通过代理间接访问

在这里插入图片描述

  • 思路2
    • a 注入 b 的工厂对象,让 b 的实例创建被推迟,这样能够保证 a 的流程先走通
    • 后续需要用到 b 的真实对象时,再通过 ObjectFactory 工厂间接访问

在这里插入图片描述

  • 示例1:用 @Lazy 为构造方法参数生成代理
public class App60_1 {static class A {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger("A");private B b;public A(@Lazy B b) {log.debug("A(B b) {}", b.getClass());this.b = b;}@PostConstructpublic void init() {log.debug("init()");}}static class B {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger("B");private A a;public B(A a) {log.debug("B({})", a);this.a = a;}@PostConstructpublic void init() {log.debug("init()");}}public static void main(String[] args) {GenericApplicationContext context = new GenericApplicationContext();context.registerBean("a", A.class);context.registerBean("b", B.class);AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(context.getDefaultListableBeanFactory());context.refresh();System.out.println();}
}
  • 示例2:用 ObjectProvider 延迟依赖对象的创建
public class App60_2 {static class A {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger

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