14、Spring容器启动过程源码解析

在前面的文章中，我们已经对 Bean 的生命周期核心源码进行了较为详细的分析，但还有两个关键点尚未展开：一个是循环依赖，另一个是 AOP。循环依赖与依赖注入、构造方法注入关系密切，同时也与 AOP 存在关联。从本章开始，我们将逐步分析容器启动的完整过程，而 AOP 和循环依赖的相关内容会放在后续章节进行深入学习。

Bean 的生命周期涉及的内容较为丰富，此前我们已经花费了不少精力进行梳理。不妨先来回顾一下一个 Bean 在创建过程中的核心调用链路：

createBean --> 加载类 --> 实例化前 --> doCreateBean 
--> 推断构造方法、构造方法注入、@Bean 的处理 --> 实例化 --> BeanDefinition 后置处理 
--> 循环依赖处理（尚未分析） 
--> 属性填充（实例化后、依赖注入：自动注入、@Autowired、@Value、@Resource） 
--> Aware 回调 --> 初始化 Bean（初始化前、初始化、初始化后） --> 销毁 Bean

在此之前，我们曾多次提到 refresh 方法，但只涉及其中部分环节。事实上，refresh 方法中还有很多前置步骤，这些步骤主要是为 Bean 的生命周期执行做各项准备和辅助工作。本章我们将重点分析：在容器启动过程中，refresh 方法究竟完成了哪些具体工作。

本文内容：

ApplicationContext创建过程源码解析
ApplicationContext启动过程源码解析
BeanFactory创建过程底层源码解析
BeanFactory预处理过程底层源码解析
requiredProperties的作用和底层源码解析
ApplicationContext重复刷新过程源码解析
Spring容器生命周期LifecycleProcessor底层原理解析
SmartLifecycle的作用和底层原理解析
Spring容器初始化MessageSource底层源码解析
Spring容器初始化事件发布器底层源码解析

启动过程

还是以最简单的入门代码开始：

public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
       // 容器启动过程中会做哪些事情？  
       AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfig.class);  
  
       UserService userService = (UserService) applicationContext.getBean("userService", new OrderService());  
       userService.test();  
    }  
}

思考：容器启动过程中会做哪些事情？
至少有扫描和创建非懒加载的单例 Bean这个我们是知道的。
扫描与收集：BeanDefinition、BeanPostProcessor、TypeConvertor、Spel表达式、环境、事件。。。
解析配置类（@Component、@Bean、@Import） --> BeanDefinitionMap --> BeanFactory对象

下面以AnnotationConfigApplicationContext为例子，来介绍容器启动过程中的详细步骤。

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。同时，再观察父类AbstractAutowireCapableBeanFactory中会去忽略一些依赖接口和初始化instantiationStrategy，其中CglibSubclassingInstantiationStrategy是SimpleInstantiationStrategy的子类，同时具备JDK反射和cglib创建对象的能力。
构造AnnotatedBeanDefinitionReader，构造过程中会做如下事情：
1. 创建一个Environment对象
2. 创建一个ConditionEvaluator用来处理@Condition注解
3. 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
4. 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
5. 向BeanFactory中添加ConfigurationClassPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor，并且实现了PriorityOrdered接口
6. 向BeanFactory中添加AutowiredAnnotationBeanPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter，MergedBeanDefinitionPostProcessor
7. 向BeanFactory中添加CommonAnnotationBeanPostProcessor对应的BeanDefinition，它是一个InstantiationAwareBeanPostProcessor，InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor
8. 向BeanFactory中添加EventListenerMethodProcessor对应的BeanDefinition，它是一个BeanFactoryPostProcessor，SmartInitializingSingleton
9. 向BeanFactory中添加DefaultEventListenerFactory对应的BeanDefinition，它是一个EventListenerFactory
构造ClassPathBeanDefinitionScanner，是让ApplicationContext拥有扫描的功能，但@ComponentScan注解使用的并不是这个对象，而是另外new的一个ClassPathBeanDefinitionScanner对象，功能一样，类一样，对象不同而已。
利用reader注册MyConfig为BeanDefinition，类型为AnnotatedGenericBeanDefinition
接下来就是调用refresh方法
EventListenerMethodProcessor和EventListenerFactory我们将在Spring事件监听机制进行学习。

refresh方法中的详细步骤：

prepareRefresh()：
1. 记录启动时间
2. 可以允许子容器设置一些内容到Environment中，比如Tomcat容器、Servlet的配置
3. 验证Environment中是否包括了必须要有的属性
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，得到一个BeanFactory（这里主要有两个不同的实现，一个容器refresh方法不能重复执行，一个是可以重复执行，这个机制与后面的SpringMVC等Web环境有关联）
prepareBeanFactory(beanFactory)：
1. 设置beanFactory的类加载器
2. 设置表达式解析器：StandardBeanExpressionResolver，用来解析Spring中的表达式
3. 添加PropertyEditorRegistrar：ResourceEditorRegistrar，PropertyEditor类型转化器注册器，用来注册一些默认的PropertyEditor，比如FileEditor，是使用将String转成File对象的
4. 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
5. 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(byType/byName/constructor)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Spring的自动注入autowireMode，@Autowired注解是忽略这个属性的）
  1. EnvironmentAware
  2. EmbeddedValueResolverAware
  3. ResourceLoaderAware
  4. ApplicationEventPublisherAware
  5. MessageSourceAware
  6. ApplicationContextAware
  7. ApplicationStartupAware
  8. 另外其实在构造BeanFactory的时候就已经提前添加了忽略另外三个：
    1. BeanNameAware
    2. BeanFactoryAware
    3. BeanClassLoaderAware
6. 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
  1. BeanFactory.class：当前BeanFactory对象
  2. ResourceLoader.class：当前ApplicationContext对象
  3. ApplicationEventPublisher.class：当前ApplicationContext对象
  4. ApplicationContext.class：当前ApplicationContext对象
7. 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
8. 添加一些单例bean到单例池：
  1. environment：Environment对象
  2. systemProperties：System.getProperties()返回的Map对象
  3. systemEnvironment：System.getenv()返回的Map对象
  4. applicationStartup：JFR相关的
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，比如注册RequestScope、SessionScope
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)：后面单独分析，核心会解析配置类，从而解析@ComponentScan注解、@Bean注解、@Import注解，从而解析得到BeanDefinition并注册到Spring容器中
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）
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
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
onRefresh()：提供给AbstractApplicationContext的子类进行扩展
registerListeners()：从BeanFactory中获取ApplicationListener对象并添加到applicationEventMulticaster中去（后面讲事件监听机制的时候详细分析）
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)：完成BeanFactory的初始化，主要就是实例化非懒加载的单例Bean
1. 如果BeanFactory中存在一个叫做bootstrapExecutor的BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象（一个线程池）创建出来并设置给BeanFactory，从而可以通过线程池并发实例化非懒加载的单例Bean
2. 如果BeanFactory中存在一个叫做conversionService的BeanDefinition，那么就会把这个Bean对象创建出来并设置给BeanFactory，用来进行类型转换
3. 设置${}的占位符解析器
4. 设置BeanFactoryInitializer（Spring6.2新增）
5. preInstantiateSingletons，真正开始实例化非懒加载的单例Bean
finishRefresh()：BeanFactory的初始化完后，就到了Spring启动的最后一步了
1. 设置ApplicationContext的lifecycleProcessor，默认情况下设置的是DefaultLifecycleProcessor
2. 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
3. 发布ContextRefreshedEvent事件

SmartLifecycle

@Component  
public class MyLifecycle implements SmartLifecycle {  
  
    private boolean isRunning = false;  
  
    // 发布启动事件前会调用start方法（源码中可以看到两者中间没有其他环节）  
    @Override  
    public void start() {  
       System.out.println("start...");  
       isRunning = true;  
    }  
  
    // 发布关闭事件完成才调用stop方法（具体看容器close方法源码）  
    @Override  
    public void stop() {  
       System.out.println("stop...");  
    }  
  
    @Override  
    public boolean isRunning() {  
       return isRunning; // 如果返回false，容器close，stop不会被调用  
    }  
}

public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
       // 容器启动过程中会做哪些事情？  
       AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();  
       applicationContext.register(MyConfig.class);  
       // applicationContext.getEnvironment().setRequiredProperties("kkk");  
  
       AnnotatedGenericBeanDefinition beanDefinition = new AnnotatedGenericBeanDefinition(UserService.class);  
       beanDefinition.setAutowireMode(AbstractBeanDefinition.AUTOWIRE_CONSTRUCTOR);  
       applicationContext.registerBeanDefinition("userService", beanDefinition);  
  
       applicationContext.refresh();  
  
       UserService userService = (UserService) applicationContext.getBean("userService", new OrderService());  
       userService.test();  
  
       applicationContext.close();  
    }  
}

总结

本章我们只是大概的把整个容器过程中的方法过了一遍，知道了容器启动过程中在干什么，但其中有些步骤没有展开，比如：解析配置类、事件监听等，后面的文章会展开学习。

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14、Spring容器启动过程源码解析

启动过程

refresh方法中的详细步骤：

SmartLifecycle

总结

14、Spring容器启动过程源码解析

12、推断@Bean方法底层源码解析

01-JWT详解

11、推断构造方法底层源码解析

2、Node全局对象

1、初识Node

10、Bean销毁过程生命周期源码解析

Spring配置类深度解析：从@Configuration到代理模式的完整指南

9、Bean创建过程生命周期源码解析

8、FactoryBean创建过程底层源码解析