面试官：Spring refresh过程是怎样的？

小熊学Java

发布于 2023-07-16 14:55:36

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发布于 2023-07-16 14:55:36

1. Spring refresh 流程

refresh 是 AbstractApplicationContext 中的核心方法，负责初始化 ApplicationContext 容器，容器必须调用 refresh 才能正常工作。

 public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
     //使用互斥锁，防止启动、关闭及注册函调函数的重复调用，保证上下文对象状态
         synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
             StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
             //1.提前准备启动参数，预处理
             this.prepareRefresh();
             //2.获取BeanFactory；默认实现是DefaultListableBeanFactory，在创建容器的时候创建的
             ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
             //3.初始化和设置BeanFactory的参数
             this.prepareBeanFactory(beanFactory);
 
             try {
                 //4.调用BeanFactory的后置处理器，
                 this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
                 StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
                //5.执行BeanFactoryPostProcessor的方法；
                 this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
                  //6.在bean工厂中注册bean的后置处理器，bean的代理的生成也是由它实现的
                 this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
                 beanPostProcess.end();
                 //7.初始化消息源
                 this.initMessageSource();
                 //8.初始化消息推送器
                 this.initApplicationEventMulticaster();
                 //9.调用子类重写当前方法，是子类实现的扩展
                 this.onRefresh();
                 //10.注册应用的监听器。就是注册实现了ApplicationListener接口的监听器bean，这些监听器是注册到ApplicationEventMulticaster中的
                 this.registerListeners();
                 //11.把所有非延迟加载的bean初始化并设置冻结标志位
                 this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
                 //12.
                 this.finishRefresh();
             } catch (BeansException var10) {
                 if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                     this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var10);
                 }
                 //销毁已经存在的bean
                 this.destroyBeans();
                 //释放标志位
                 this.cancelRefresh(var10);
                 throw var10;
             } finally {
                 //清除与反射相关的缓存，例如反射的方法、字段、类型解析已经类加载等
                 this.resetCommonCaches();
                 contextRefresh.end();
             }
 
         }
     }

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：

prepareRefresh
obtainFreshBeanFactory
prepareBeanFactory
postProcessBeanFactory
invokeBeanFactoryPostProcessors
registerBeanPostProcessors
initMessageSource
initApplicationEventMulticaster
onRefresh
registerListeners
finishBeanFactoryInitialization
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

 protected void prepareRefresh() {
     //设置启动时间
     this.startupDate = System.currentTimeMillis();
     //撤销关闭状态
     this.closed.set(false);
     //开启活跃状态
     this.active.set(true);
     if (this.logger.isDebugEnabled()) {
         if (this.logger.isTraceEnabled()) {
             this.logger.trace("Refreshing " + this);
         } else {
             this.logger.debug("Refreshing " + this.getDisplayName());
         }
     }
     //初始化上下文信息
     this.initPropertySources();
     //验证属性
     this.getEnvironment().validateRequiredProperties();
     if (this.earlyApplicationListeners == null) {
         this.earlyApplicationListeners = new LinkedHashSet(this.applicationListeners);
     } else {
         this.applicationListeners.clear();
         this.applicationListeners.addAll(this.earlyApplicationListeners);
     }
 
     this.earlyApplicationEvents = new LinkedHashSet();
 }

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

2. obtainFreshBeanFactory

 protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {
     //刷新beanFactory
     this.refreshBeanFactory();
     return this.getBeanFactory();
 }

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

3. prepareBeanFactory

 protected void prepareBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
     //设置类加载器
     beanFactory.setBeanClassLoader(this.getClassLoader());
     if (!shouldIgnoreSpel) {
         //设置 支持解析 SpEL的解析器
         beanFactory.setBeanExpressionResolver(new StandardBeanExpressionResolver(beanFactory.getBeanClassLoader()));
     }
 
     beanFactory.addPropertyEditorRegistrar(new ResourceEditorRegistrar(this, this.getEnvironment()));
     //设置添加一个 tApplicationContextAwareProcessor 后置处理器
     beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationContextAwareProcessor(this));
     //设置忽略的自动装配的接口,就是设置这些接口的实现类不能通过这些接口实现自动注入
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(EnvironmentAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(EmbeddedValueResolverAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(ResourceLoaderAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationEventPublisherAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(MessageSourceAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationContextAware.class);
     beanFactory.ignoreDependencyInterface(ApplicationStartupAware.class);
     //注册可以解析的自动装配,假设想要使用@Autowired 注解将Spring提供的 BeanFactory
     beanFactory.registerResolvableDependency(BeanFactory.class, beanFactory);
     beanFactory.registerResolvableDependency(ResourceLoader.class, this);
     beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationEventPublisher.class, this);
     beanFactory.registerResolvableDependency(ApplicationContext.class, this);
     //设置添加一个ApplicationListenerDetector后置处理器
     beanFactory.addBeanPostProcessor(new ApplicationListenerDetector(this));
     //添加编译时支持AspectJ
     if (!NativeDetector.inNativeImage() && beanFactory.containsBean("loadTimeWeaver")) {
         beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
         beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
     }
 
     if (!beanFactory.containsLocalBean("environment")) {
         //注册单例bean environment,存储默认的属性
         beanFactory.registerSingleton("environment", this.getEnvironment());
     }
 
     if (!beanFactory.containsLocalBean("systemProperties")) {
         //注册单例bean systemProperties,存储系统属性
         beanFactory.registerSingleton("systemProperties", this.getEnvironment().getSystemProperties());
     }
 
     if (!beanFactory.containsLocalBean("systemEnvironment")) {
         //注册单例bean systemEnvironment,存储系统环境信息
         beanFactory.registerSingleton("systemEnvironment", this.getEnvironment().getSystemEnvironment());
     }
 
     if (!beanFactory.containsLocalBean("applicationStartup")) {
         //注册单例bean applicationStartup,系统启动
         beanFactory.registerSingleton("applicationStartup", this.getApplicationStartup());
     }
 
 }

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

4. postProcessBeanFactory

 protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
 }

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

 protected void invokeBeanFactoryPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
     //执行beanFactory后置处理器中的方法,该方法中获取所有BeanFactoryPostProcessor,遍历判断
     //对不同的BeanFactoryPostProcessor进行排序,因为先后执行的顺序不同,
     //PriorityOrdered>BeanDefinitionRegistryPostProcessor>BeanFactoryPostProcessor
     //然后执行后置处理器中定义的初始化 beanFactory 后要执行的方法
     PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, this.getBeanFactoryPostProcessors());
     if (!NativeDetector.inNativeImage() && beanFactory.getTempClassLoader() == null && beanFactory.containsBean("loadTimeWeaver")) {
         beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
         beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
     }

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

6. registerBeanPostProcessors

 protected void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
     PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory, this);
 }

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

7. initMessageSource

 protected void initMessageSource() {
     //获取beanFactory
     ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.getBeanFactory();
     //是否包含‘messageSource’的bean
     if (beanFactory.containsLocalBean("messageSource")) {
         //获取这个bean并进行赋值
         this.messageSource = (MessageSource)beanFactory.getBean("messageSource", MessageSource.class);
         if (this.parent != null && this.messageSource instanceof HierarchicalMessageSource) {
             HierarchicalMessageSource hms = (HierarchicalMessageSource)this.messageSource;
             if (hms.getParentMessageSource() == null) {
                 hms.setParentMessageSource(this.getInternalParentMessageSource());
             }
         }
 
         if (this.logger.isTraceEnabled()) {
             this.logger.trace("Using MessageSource [" + this.messageSource + "]");
         }
     } else {
         //没有就创建一个
         DelegatingMessageSource dms = new DelegatingMessageSource();
         // 注册到容器中(以后获取国际化配置文件的相关信息,可以通过@Autowired在Spring
         dms.setParentMessageSource(this.getInternalParentMessageSource());
         this.messageSource = dms;
         beanFactory.registerSingleton("messageSource", this.messageSource);
         if (this.logger.isTraceEnabled()) {
             this.logger.trace("No 'messageSource' bean, using [" + this.messageSource + "]");
         }
     }
 
 }

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

8. initApplicationContextEventMulticaster

 protected void initApplicationEventMulticaster() {
     //获取beanFactory
     ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.getBeanFactory();
     if (beanFactory.containsLocalBean("applicationEventMulticaster")) {
         this.applicationEventMulticaster = (ApplicationEventMulticaster)beanFactory.getBean("applicationEventMulticaster", ApplicationEventMulticaster.class);
         if (this.logger.isTraceEnabled()) {
             this.logger.trace("Using ApplicationEventMulticaster [" + this.applicationEventMulticaster + "]");
         }
     } else {
         //没有就创建一个
         this.applicationEventMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster(beanFactory);
         //注册到bean容器中
         beanFactory.registerSingleton("applicationEventMulticaster", this.applicationEventMulticaster);
         if (this.logger.isTraceEnabled()) {
             this.logger.trace("No 'applicationEventMulticaster' bean, using [" + this.applicationEventMulticaster.getClass().getSimpleName() + "]");
         }
     }
 }

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

9. onRefresh

 protected void onRefresh() throws BeansException {
 }

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

 protected void registerListeners() {
     //获取容器中的监听器
     Iterator var1 = this.getApplicationListeners().iterator();
 
     while(var1.hasNext()) {
         ApplicationListener<?> listener = (ApplicationListener)var1.next();
         //添加至事件applicationEventMulticaster
         this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListener(listener);
     }
     //获取没有创建的监听器
     String[] listenerBeanNames = this.getBeanNamesForType(ApplicationListener.class, true, false);
     String[] var7 = listenerBeanNames;
     int var3 = listenerBeanNames.length;
      //添加至事件applicationEventMulticaster
     for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
         String listenerBeanName = var7[var4];
         this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName);
     }
     //获取早期设置的事件(派发之前的事件)
     Set<ApplicationEvent> earlyEventsToProcess = this.earlyApplicationEvents;
     this.earlyApplicationEvents = null;
     if (!CollectionUtils.isEmpty(earlyEventsToProcess)) {
         Iterator var9 = earlyEventsToProcess.iterator();
 
         while(var9.hasNext()) {
             ApplicationEvent earlyEvent = (ApplicationEvent)var9.next();
              //将早期的事件派发出去
             this.getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(earlyEvent);
         }
     }
 
 }

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

11. finishBeanFactoryInitialization

 protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
     //如果beanFactory包含“conversionService”
     if (beanFactory.containsBean("conversionService") && beanFactory.isTypeMatch("conversionService", ConversionService.class)) {
         beanFactory.setConversionService((ConversionService)beanFactory.getBean("conversionService", ConversionService.class));
     }
     //如果beanFactory之前没有注册嵌入值解析器，则注册默认的嵌入值解析器：主要用于注解属性值的解析
     if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
         beanFactory.addEmbeddedValueResolver((strVal) -> {
             return this.getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal);
         });
     }
     //初始化LoadTimeWeaverAware Bean实例对象
     String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
     String[] var3 = weaverAwareNames;
     int var4 = weaverAwareNames.length;
 
     for(int var5 = 0; var5 < var4; ++var5) {
         String weaverAwareName = var3[var5];
         this.getBean(weaverAwareName);
     }
 
     beanFactory.setTempClassLoader((ClassLoader)null);
     //冻结所有bean定义，注册的bean定义不会被修改或进一步后处理，因为马上要创建 Bean 实例对象了
     beanFactory.freezeConfiguration();
     //实例化所有剩余（非懒加载）单例对象
     beanFactory.preInstantiateSingletons();
 }

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

12. finishRefresh

 protected void finishRefresh() {
     //清除资源缓存
     this.clearResourceCaches();
     //初始化跟生命周期有关的后置处理器,在容器中获取LifecycleProcessor
     this.initLifecycleProcessor();
     //获取到生命周期后，调用onRefresh容器刷新完成方法
     this.getLifecycleProcessor().onRefresh();
     //刷新事件
     this.publishEvent((ApplicationEvent)(new ContextRefreshedEvent(this)));
     if (!NativeDetector.inNativeImage()) {
         LiveBeansView.registerApplicationContext(this);
     }
 }

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