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## MergedBeanDefinitionPostProcessor
- [MergedBeanDefinitionPostProcessor](#mergedbeandefinitionpostprocessor)
- [一、接口描述](#一接口描述)
- [二、接口源码](#二接口源码)
- [三、主要功能](#三主要功能)
- [四、最佳实践](#四最佳实践)
- [五、时序图](#五时序图)
- [六、源码分析](#六源码分析)
- [七、注意事项](#七注意事项)
- [八、总结](#八总结)
- [8.1、最佳实践总结](#81最佳实践总结)
- [8.2、源码分析总结](#82源码分析总结)
### 一、接口描述
`MergedBeanDefinitionPostProcessor` 是 Spring 框架中的一个接口,主要用于在 bean 定义被合并后(但在 bean 实例化之前)进行后处理。它扩展了 `BeanPostProcessor`,增加了处理合并 bean 定义的能力。
### 二、接口源码
`MergedBeanDefinitionPostProcessor` 是 Spring 框架自 2.5 版本开始引入的一个核心接口。其中的核心方法是`postProcessMergedBeanDefinition` 主要用途为提供了一个自定义或查询合并的 bean 定义的机会,例如应用自定义注释、修改 bean 元数据或基于合并的 bean 定义实现自定义行为。
```java
/**
* 用于在运行时后处理合并的 bean 定义的回调接口。
* BeanPostProcessor 实现可以实现此子接口,以便在 Spring 的 BeanFactory
* 用于创建 bean 实例的时候对已合并的 bean 定义(原始 bean 定义的处理副本)进行后处理。
*
* #postProcessMergedBeanDefinition 方法可以用于内省 bean 定义,
* 例如在后缀处理器 bean 的实例之前准备一些缓存的元数据。它也允许修改 bean 定义,
* 但仅限于那些实际上用于并发修改的定义属性。本质上,这只应用于 RootBeanDefinition
* 本身上定义的操作,但不包括其基类的属性。
*
* @author Juergen Hoeller
* @since 2.5
* @see org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory#getMergedBeanDefinition
*/
public interface MergedBeanDefinitionPostProcessor extends BeanPostProcessor {
/**
* 后处理指定 bean 的给定合并 bean 定义。
* @param beanDefinition bean 的合并定义
* @param beanType 管理的 bean 实例的实际类型
* @param beanName bean 的名称
* @see AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors
*/
void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName);
/**
* 通知指定名称的 bean 定义已被重置,
* 这个 post-processor 应该清除受影响的 bean 的任何元数据。
* 默认实现是空的。
* @param beanName bean 的名称
* @since 5.1
* @see DefaultListableBeanFactory#resetBeanDefinition
*/
default void resetBeanDefinition(String beanName) {
}
}
```
### 三、主要功能
**处理合并后的 Bean 定义**:在 Spring 中,一个 bean 可以继承另一个 bean 的配置,产生所谓的 "合并后的" bean 定义。这个合并的定义包括原始 bean 定义和任何父 bean 定义中的属性。`MergedBeanDefinitionPostProcessor` 允许开发者在 bean 的实例化和初始化之前,基于这个合并的定义执行定制逻辑。
**缓存元数据**:这个接口常常被用于检查 bean 定义并缓存相关的元数据,从而加速后续的 bean 实例化和初始化。例如Spring 的 `AutowiredAnnotationBeanPostProcessor` 使用它来缓存 `@Autowired``@Value` 注解的信息。
**修改合并后的 Bean 定义**:虽然不是主要的使用场景,但 `MergedBeanDefinitionPostProcessor` 也允许修改合并后的 bean 定义。但这种修改应该小心进行,并且通常只限于那些真正用于并发修改的定义属性。
### 四、最佳实践
首先来看看启动类入口,上下文环境使用`AnnotationConfigApplicationContext`此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式构造参数我们给定了一个`MyConfiguration`组件类。然后从Spring上下文中获取一个`MyBean`类型的bean最后打印了该`getMessage`方法返回的值。
```java
public class MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
MyBean bean = context.getBean(MyBean.class);
System.out.println("message = " + bean.getMessage());
}
}
```
这里使用`@Bean`注解定义了两个Bean是为了确保`MyBean` `MergedBeanDefinitionPostProcessor` 被 Spring 容器执行
```java
@Configuration
public class MyConfiguration {
@Bean
public static MergedBeanDefinitionPostProcessor myBeanPostProcessor() {
return new MyMergedBeanDefinitionPostProcessor();
}
@Bean
public MyBean myBean() {
return new MyBean();
}
}
```
实现了 `MergedBeanDefinitionPostProcessor` 的类 `MyMergedBeanDefinitionPostProcessor`。这个类针对带有自定义注解 `MyValue` 的属性进行处理。在`postProcessMergedBeanDefinition`方法中,对于每个字段,检查是否有 `MyValue` 注解。如果有,则获取注解的值,并将字段和该值存储在 `defaultValues` 映射中。在`postProcessAfterInitialization`方法中,检查 `metadata` 是否包含这个 bean 的名称。如果包含,表示这个 bean 有需要处理的字段,还需检查该字段的当前值。如果字段的值为 null则使用注解提供的值来设置该字段的值。
```java
public class MyMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {
/**
* 记录元数据
*/
private Map<String, Map<Field, String>> metadata = new HashMap<>();
@Override
public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
Field[] fields = beanType.getDeclaredFields();
Map<Field, String> defaultValues = new HashMap<>();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(MyValue.class)) {
MyValue annotation = field.getAnnotation(MyValue.class);
defaultValues.put(field, annotation.value());
}
}
if (!defaultValues.isEmpty()) {
metadata.put(beanName, defaultValues);
}
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (metadata.containsKey(beanName)) {
Map<Field, String> defaultValues = metadata.get(beanName);
for (Map.Entry<Field, String> entry : defaultValues.entrySet()) {
Field field = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
try {
field.setAccessible(true);
if (field.get(bean) == null) {
field.set(bean, value);
}
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return bean;
}
}
```
一个简单的注解类
```java
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface MyValue {
String value();
}
```
一个简单的Bean类
```java
public class MyBean {
@MyValue("hello world")
private String message;
public String getMessage() {
return message;
}
}
```
运行结果发现,当 `MyBean` 实例化并初始化时,由于 `message` 字段的值未被明确设置,`MyMergedBeanDefinitionPostProcessor` 会使用 `MyValue` 注解中的默认值,即 "hello world",来为其赋值。
```
message = hello world
```
### 五、时序图
~~~mermaid
sequenceDiagram
Title: MergedBeanDefinitionPostProcessor时序图
participant MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication
participant AnnotationConfigApplicationContext
participant AbstractApplicationContext
participant DefaultListableBeanFactory
participant AbstractBeanFactory
participant DefaultSingletonBeanRegistry
participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
participant MyMergedBeanDefinitionPostProcessor
MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication->>AnnotationConfigApplicationContext:AnnotationConfigApplicationContext(componentClasses)<br>创建上下文
AnnotationConfigApplicationContext->>AbstractApplicationContext:refresh()<br>刷新上下文
AbstractApplicationContext->>AbstractApplicationContext:finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)<br>初始化Bean工厂
AbstractApplicationContext->>DefaultListableBeanFactory:preInstantiateSingletons()<br>实例化单例
DefaultListableBeanFactory->>AbstractBeanFactory:getBean(name)<br>获取Bean
AbstractBeanFactory->>AbstractBeanFactory:doGetBean(name,requiredType,args,typeCheckOnly)<br>执行获取Bean
AbstractBeanFactory->>DefaultSingletonBeanRegistry:getSingleton(beanName,singletonFactory)<br>获取单例Bean
DefaultSingletonBeanRegistry-->>AbstractBeanFactory:getObject()<br>获取Bean实例
AbstractBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:createBean(beanName,mbd,args)<br>创建Bean
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:doCreateBean(beanName,mbd,args)<br>执行Bean创建
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd,beanType,beanName)<br>应用Post处理器
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>MyMergedBeanDefinitionPostProcessor:postProcessMergedBeanDefinition(beanDefinition,beanType,beanName)<br>处理合并定义
AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
AnnotationConfigApplicationContext-->>MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication:初始化完成
~~~
### 六、源码分析
```java
public class MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
MyBean bean = context.getBean(MyBean.class);
System.out.println("message = " + bean.getMessage());
}
}
```
在`org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext#AnnotationConfigApplicationContext`构造函数中,执行了三个步骤,我们重点关注`refresh()`方法
```java
public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
this();
register(componentClasses);
refresh();
}
```
`org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh`方法中我们重点关注一下`finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)`这方法会对实例化所有剩余非懒加载的单列Bean对象其他方法不是本次源码阅读的重点暂时忽略。
```java
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
// ... [代码部分省略以简化]
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// ... [代码部分省略以简化]
}
```
在`org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#finishBeanFactoryInitialization`方法中,会继续调用`DefaultListableBeanFactory`类中的`preInstantiateSingletons`方法来完成所有剩余非懒加载的单列Bean对象。
```java
/**
* 完成此工厂的bean初始化实例化所有剩余的非延迟初始化单例bean。
*
* @param beanFactory 要初始化的bean工厂
*/
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// ... [代码部分省略以简化]
// 完成所有剩余非懒加载的单列Bean对象。
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons`方法中主要的核心目的是预先实例化所有非懒加载的单例bean。在Spring的上下文初始化完成后该方法会被触发以确保所有单例bean都被正确地创建并初始化。其中`getBean(beanName)`是此方法的核心操作。对于容器中定义的每一个单例bean它都会调用`getBean`方法这将触发bean的实例化、初始化及其依赖的注入。如果bean之前没有被创建过那么这个调用会导致其被实例化和初始化。
```java
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
// ... [代码部分省略以简化]
// 循环遍历所有bean的名称
for (String beanName : beanNames) {
getBean(beanName);
}
// ... [代码部分省略以简化]
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean()`方法中,又调用了`doGetBean`方法来实际执行创建Bean的过程传递给它bean的名称和一些其他默认的参数值。此处`doGetBean`负责大部分工作如查找bean定义、创建bean如果尚未创建、处理依赖关系等。
```java
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean`方法中首先检查所请求的bean是否是一个单例并且已经创建。如果尚未创建它将创建一个新的实例。在这个过程中它处理可能的异常情况如循环引用并确保返回的bean是正确的类型。这是Spring容器bean生命周期管理的核心部分。
```java
protected <T> T doGetBean(
String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
// ... [代码部分省略以简化]
// 开始创建bean实例
if (mbd.isSingleton()) {
// 如果bean是单例的我们会尝试从单例缓存中获取它
// 如果不存在则使用lambda创建一个新的实例
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
// 尝试创建bean实例
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
});
// 对于某些bean例如FactoryBeans可能需要进一步处理以获取真正的bean实例
beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// ... [代码部分省略以简化]
// 确保返回的bean实例与请求的类型匹配
return adaptBeanInstance(name, beanInstance, requiredType);
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()`方法中主要负责从单例缓存中获取一个已存在的bean实例或者使用提供的`ObjectFactory`创建一个新的实例。这是确保bean在Spring容器中作为单例存在的关键部分。
```java
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
// 断言bean名称不能为空
Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
// 同步访问单例对象缓存,确保线程安全
synchronized (this.singletonObjects) {
// 从缓存中获取单例对象
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 如果缓存中没有找到
if (singletonObject == null) {
// ... [代码部分省略以简化]
try {
// 使用工厂创建新的单例实例
singletonObject = singletonFactory.getObject();
newSingleton = true;
}
catch (IllegalStateException ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
catch (BeanCreationException ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
finally {
// ... [代码部分省略以简化]
}
// ... [代码部分省略以简化]
}
// 返回单例对象
return singletonObject;
}
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean()`方法中,主要的逻辑是调用 `doCreateBean`,这是真正进行 bean 实例化、属性填充和初始化的地方。这个方法会返回新创建的 bean 实例。
```java
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// ... [代码部分省略以简化]
try {
// 正常的bean实例化、属性注入和初始化。
// 这里是真正进行bean创建的部分。
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
// 记录bean成功创建的日志
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
return beanInstance;
}
catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
catch (Throwable ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean`方法中,在 bean 的实例化前,会对合并的 bean 定义进行处理。这是 `MergedBeanDefinitionPostProcessors` 可以介入和修改合并后的 bean 定义的地方,为了确保对每个 bean 定义只执行一次后处理,有一个 `postProcessed` 标志,如果此标志为 `false`,则会调用 `applyMergedBeanDefinitionPostProcessors` 方法应用所有的 `MergedBeanDefinitionPostProcessors`,为了线程安全,此操作在 `mbd.postProcessingLock` 的同步块中执行。这确保了并发的 bean 创建请求不会导致对同一 bean 定义的重复后处理。
```java
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// ... [代码部分省略以简化]
// 允许MergedBeanDefinitionPostProcessor修改合并的bean定义
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
mbd.postProcessed = true;
}
}
// ... [代码部分省略以简化]
// 返回创建和初始化后的bean
return exposedObject;
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors`方法中,遍历每一个 `MergedBeanDefinitionPostProcessor``postProcessMergedBeanDefinition` 方法,提供了一个自定义或查询合并的 bean 定义的机会。
```java
protected void applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(RootBeanDefinition mbd, Class<?> beanType, String beanName) {
for (MergedBeanDefinitionPostProcessor processor : getBeanPostProcessorCache().mergedDefinition) {
processor.postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
}
}
```
最后执行到我们自定义的逻辑中,对于每个字段,检查是否带有 `MyValue` 注解。如果带有,从该字段获取 `MyValue` 注解,并将字段与注解的值存储在 `defaultValues` `Map` 中,如果 `defaultValues` 不为空(即存在至少一个带有 `MyValue` 注解的字段),则将该 `Map` 存储在 `metadata` 中,键为 bean 的名称。
```java
public class MyMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {
/**
* 记录元数据
*/
private Map<String, Map<Field, String>> metadata = new HashMap<>();
@Override
public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
Field[] fields = beanType.getDeclaredFields();
Map<Field, String> defaultValues = new HashMap<>();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(MyValue.class)) {
MyValue annotation = field.getAnnotation(MyValue.class);
defaultValues.put(field, annotation.value());
}
}
if (!defaultValues.isEmpty()) {
metadata.put(beanName, defaultValues);
}
}
}
```
### 七、注意事项
**调用时机**`postProcessMergedBeanDefinition` 是在 bean 处于一个 "半实例化" 的状态。更确切地说在此时bean 的实例已经被创建,但属性注入、初始化方法等还没有执行,这意味着你不应该在此方法中尝试访问 bean 实例。
**避免修改不可变属性**:虽然我们可以在 `postProcessMergedBeanDefinition` 方法中修改 `RootBeanDefinition`但应该小心只修改那些预期为可变的属性。例如Bean的类名构造函数参数值懒加载标记依赖信息作用域等等
**影响性能**:如果 `postProcessMergedBeanDefinition` 执行的操作很重,这可能会影响应用的启动性能,因为它会被每个 bean 的创建过程调用。
**防止无限递归**:如果你在 `postProcessMergedBeanDefinition` 方法中尝试获取其他 beans这可能会触发那些 beans 的创建,从而再次调用 `postProcessMergedBeanDefinition`。你应该注意避免这种无限递归的情况。
### 八、总结
#### 8.1、最佳实践总结
**启动类入口**`MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication` 是应用的主入口。在这里,我们使用了 `AnnotationConfigApplicationContext` 来初始化和配置 Spring 容器,并为其提供了一个配置类 `MyConfiguration`
**配置类**:在 `MyConfiguration`我们定义了两个bean一个是自定义的 `MyMergedBeanDefinitionPostProcessor`,另一个是一个简单的 `MyBean` 类实例。
**自定义后处理器**`MyMergedBeanDefinitionPostProcessor` 实现了 `MergedBeanDefinitionPostProcessor` 接口允许我们在bean的实例化之前处理和修改其定义。在这个示例中我们检查bean的字段是否有 `MyValue` 注解。如果有我们将字段的名称和注解的值存储在一个映射中。然后在bean的实例化和初始化后我们检查是否需要为字段设置值。如果字段的当前值是 `null`,我们使用 `MyValue` 注解提供的值来设置它。
**自定义注解**`MyValue` 是一个简单的自定义注解,用于指定一个字段的默认值。
**目标Bean**`MyBean` 是一个简单的Java类其中一个字段 `message` 被标记为 `MyValue("hello world")`。这意味着如果在Spring容器初始化此bean时`message` 字段没有被明确设置一个值,那么它将使用 `MyValue` 注解中的默认值 "hello world"。
**执行结果**当应用程序运行时Spring容器会实例化并初始化 `MyBean`。由于 `message` 字段的值未被明确设置,因此 `MyMergedBeanDefinitionPostProcessor` 将使用 `MyValue` 注解中的默认值 "hello world" 为其赋值。最后,应用程序输出 "message = hello world"。
#### 8.2、源码分析总结
**启动类**:应用的主入口是`MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication`。它使用`AnnotationConfigApplicationContext`来初始化Spring容器并传入配置类`MyConfiguration`。
**初始化Spring容器**:在`AnnotationConfigApplicationContext`的构造函数中,除了一些基本的配置外,它主要调用了`refresh()`方法来完成容器的初始化。
**容器刷新**`refresh()`方法是在`AbstractApplicationContext`中定义的,用于完成容器的初始化。其中,`finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)`方法被用来实例化所有非懒加载的单例Bean对象。
**实例化单例Beans**`preInstantiateSingletons()`方法在`DefaultListableBeanFactory`中被调用用于预先实例化所有非懒加载的单例bean。该方法通过调用`getBean(beanName)`来实例化和初始化bean。
**Bean获取**`getBean()`方法在`AbstractBeanFactory`中定义,它最终会调用`doGetBean()`方法来完成实际的Bean创建工作。
**Bean的创建**`doGetBean()`方法处理bean的查找、创建和依赖处理。如果请求的bean是一个单例并且尚未创建则它将使用`getSingleton()`方法从单例缓存中获取或创建新的实例。
**处理单例Beans**:在`DefaultSingletonBeanRegistry`中,`getSingleton()`方法用于从单例缓存中获取已存在的bean或使用`ObjectFactory`创建新的实例。
**实际Bean的创建**:在`AbstractAutowireCapableBeanFactory`中,`createBean()`方法是Bean创建的入口它主要调用`doCreateBean()`方法。在`doCreateBean()`中,`applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName)`方法允许`MergedBeanDefinitionPostProcessors`修改合并的bean定义。
**应用合并的Bean定义后处理器**`applyMergedBeanDefinitionPostProcessors()`方法遍历并调用每个`MergedBeanDefinitionPostProcessor`的`postProcessMergedBeanDefinition()`方法。这为每个合并的Bean定义提供了自定义或查询的机会。
**自定义后处理器逻辑**:在我们的例子中,`MyMergedBeanDefinitionPostProcessor`对带有`MyValue`注解的属性进行了处理。它在`postProcessMergedBeanDefinition()`中检查每个字段是否有`MyValue`注解,并为这些字段收集默认值。