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## BeanClassLoaderAware
### 一、基本信息
✒️ **作者** - Lex 📝 **博客** - [我的CSDN]() 📚 **文章目录** - [所有文章](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading) 🔗 **源码地址** - [BeanClassLoaderAware源码](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading/tree/master/spring-aware/spring-aware-beanClassLoaderAware)
### 二、接口描述
`BeanClassLoaderAware` 接口,允许 bean 得知其加载的类加载器。当一个 bean 实现了这个接口时Spring 容器在 bean 初始化的时候会设置它的类加载器。
### 三、接口源码
`BeanClassLoaderAware` 是 Spring 框架自 2.0 版本开始引入的一个核心接口。当一个 bean 实现了这个接口,并在 Spring 容器中被初始化时Spring 容器会自动调用 `setClassLoader` 方法,并将加载该 bean 的类加载器传入。
```java
/**
* 回调接口,允许 bean 了解其所使用的 ClassLoader 类加载器;
* 也就是当前 bean 工厂用于加载 bean 类的类加载器。
*
* 主要目的是供那些需要按名称选择应用类的框架类实现,尽管这些框架类可能是由共享的类加载器加载的。
*
* 对于所有 bean 生命周期方法的列表,请参阅 BeanFactory BeanFactory 的 javadocs。
*
* @author Juergen Hoeller
* @author Chris Beams
* @since 2.0
* @see BeanNameAware
* @see BeanFactoryAware
* @see InitializingBean
*/
public interface BeanClassLoaderAware extends Aware {
/**
* 提供 bean 的 ClassLoader 类加载器 的回调方法。
* 在填充普通的 bean 属性之后但在初始化回调(如 InitializingBean InitializingBean 的
* InitializingBean#afterPropertiesSet() 方法或自定义初始化方法)之前调用此方法。
*
* @param classLoader 拥有的类加载器
*/
void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader);
}
```
### 四、主要功能
1. **提供类加载器信息**
+ Bean 可以得知其加载的类加载器,从而可以利用该类加载器进行动态的类加载或资源查找。
2. **框架与应用类加载器隔离**
+ 在某些复杂的环境中,框架类和应用程序类可能是由不同的类加载器加载的。例如,在某些应用服务器环境中,框架可能是由共享的类加载器加载的,而应用程序类是由专门的类加载器加载的。通过 `BeanClassLoaderAware`,框架类可以确保使用正确的类加载器来加载或访问应用程序类。
3. **生命周期管理**
+ `setBeanClassLoader` 方法会在填充 bean 的普通属性之后但在调用任何初始化回调(如 `InitializingBean#afterPropertiesSet()`)之前被调用。这确保了在 bean 的生命周期的合适阶段提供类加载器信息。
### 五、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`MyBeanClassLoaderAware`类型的bean最后调用`loadAndExecute`方法。
```java
public class BeanClassLoaderAwareApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
MyBeanClassLoaderAware myBeanClassLoaderAware = context.getBean(MyBeanClassLoaderAware.class);
myBeanClassLoaderAware.loadAndExecute();
}
}
```
这里使用`@Bean`注解定义了一个Bean是为了确保`MyBeanClassLoaderAware` 被 Spring 容器执行
```java
@Configuration
public class MyConfiguration {
@Bean
public MyBeanClassLoaderAware myBeanClassLoaderAware(){
return new MyBeanClassLoaderAware();
}
}
```
在`MyBeanClassLoaderAware` 类中,我们实现了 `BeanClassLoaderAware` 接口,允许这个 bean 在初始化时获取其 `ClassLoader`。接着,在 `loadAndExecute` 方法中,我们使用这个 `ClassLoader` 来动态加载一个名为 `com.xcs.spring.service.UserServiceImpl` 的类并执行它的 `getUserInfo` 方法。
```java
public class MyBeanClassLoaderAware implements BeanClassLoaderAware {
private ClassLoader classLoader;
@Override
public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
this.classLoader = classLoader;
}
public void loadAndExecute() {
try {
Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.xcs.spring.service.UserServiceImpl");
UserServiceImpl instance = (UserServiceImpl) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
System.out.println("UserInfo = " + instance.getUserInfo());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
定义一个接口与此接口的实现类。
```java
package com.xcs.spring.service;
public interface UserService {
String getUserInfo();
}
public class UserServiceImpl implements UserService {
@Override
public String getUserInfo() {
return "this is user info";
}
}
```
运行结果发现,通过这种方式,我们保证了`MyBeanClassLoaderAware`的代码与`UserServiceImpl`的具体实现解耦。这意味着,如果`UserServiceImpl`的具体实现发生了变化,或者有了新的实现,只要我们遵循`UserService`接口,我们的`MyBeanClassLoaderAware`代码就不需要任何更改。
```java
UserInfo = this is user info
```
### 六、时序图
~~~mermaid
sequenceDiagram
Title: BeanClassLoaderAware时序图
participant BeanFactoryAwareApplication
participant AnnotationConfigApplicationContext
participant AbstractApplicationContext
participant DefaultListableBeanFactory
participant AbstractBeanFactory
participant DefaultSingletonBeanRegistry
participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
participant BeanClassLoaderAware
BeanFactoryAwareApplication->>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:initializeBean(beanName,bean,mbd)<br>负责bean的初始化
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:invokeAwareMethods(beanName, bean)<br>调用Aware方法
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>BeanClassLoaderAware:setBeanClassLoader(classLoader)<br>设置classLoader
AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
AnnotationConfigApplicationContext-->>BeanFactoryAwareApplication:初始化完成
~~~
### 七、源码分析
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`MyBeanClassLoaderAware`类型的bean最后调用`loadAndExecute`方法。
```java
public class BeanClassLoaderAwareApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
MyBeanClassLoaderAware myBeanClassLoaderAware = context.getBean(MyBeanClassLoaderAware.class);
myBeanClassLoaderAware.loadAndExecute();
}
}
```
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();
```
在`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,`initializeBean`方法是bean初始化确保bean是完全配置和准备好的。
```java
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// 声明一个对象后续可能用于存放初始化后的bean或它的代理对象
Object exposedObject = bean;
// ... [代码部分省略以简化]
try {
// ... [代码部分省略以简化]
// bean初始化
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
// ... [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#initializeBean`方法中,`invokeAwareMethods(beanName, bean)`是一个非常重要的步骤。这个方法是为了处理实现了Spring的`Aware`接口族的Beans例如`BeanNameAware`, `BeanFactoryAware`。如果提供的bean实现了任何这些接口该方法会回调相应的`Aware`方法。
```java
protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
// ... [代码部分省略以简化]
invokeAwareMethods(beanName, bean);
// ... [代码部分省略以简化]
return wrappedBean;
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeAwareMethods`方法中,用于处理实现了 Spring `Aware` 接口族的 beans。当一个 bean 实现了如 `BeanNameAware`、`BeanClassLoaderAware` 或 `BeanFactoryAware` 等接口时,此方法确保正确的回调方法被调用,从而为 bean 提供关于其运行环境或其他相关信息。
```java
private void invokeAwareMethods(String beanName, Object bean) {
if (bean instanceof Aware) {
if (bean instanceof BeanNameAware) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
ClassLoader bcl = getBeanClassLoader();
if (bcl != null) {
((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl);
}
}
if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
}
}
```
最后执行到我们自定义的逻辑中,我们实现了 `BeanClassLoaderAware` 接口,允许这个 bean 在初始化时获取其 `ClassLoader`
```java
public class MyBeanClassLoaderAware implements BeanClassLoaderAware {
private ClassLoader classLoader;
@Override
public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
this.classLoader = classLoader;
}
public void loadAndExecute() {
try {
Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.xcs.spring.service.UserServiceImpl");
UserServiceImpl instance = (UserServiceImpl) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
System.out.println("UserInfo = " + instance.getUserInfo());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
### 八、注意事项
1. **避免过度使用**
+ 只有当我们真的需要访问类加载器时才使用 `BeanClassLoaderAware`。不要滥用它因为这可能会导致代码与Spring框架过度耦合。
2. **考虑类加载器层次结构**
+ 在Java中类加载器通常有一个父子关系。如果我们不能使用当前的类加载器找到一个类可能需要检查其父类加载器。
3. **不要在setter中执行复杂的逻辑**
+ `setBeanClassLoader` 是一个setter方法应该避免在其中执行复杂的逻辑。它应该只用于设置类加载器。
4. **避免存储状态**
+ 尽量不要在实现了`BeanClassLoaderAware`的bean中存储状态或依赖于其他bean的状态。这会使bean的生命周期和初始化更加复杂。
5. **考虑使用其他技术**
+ 在某些情况下,可能有其他技术或方法可以达到同样的目的,而无需使用 `BeanClassLoaderAware`。例如使用Spring的`@Value`注解或`ResourceLoader`来加载资源,而不是直接使用类加载器。
6. **考虑类加载器层次结构**
+ 在Java中类加载器通常有一个父子关系。如果我们不能使用当前的类加载器找到一个类可能需要检查其父类加载器。
7. **资源管理**
+ 类加载器不仅可以加载类,还可以用来加载其他资源(例如,属性文件)。但是,要小心确保资源路径正确,并记住类加载器的搜索行为可能与文件系统或其他加载机制不同。
### 九、总结
#### 最佳实践总结
1. **启动及上下文配置**
+ 利用 `AnnotationConfigApplicationContext` 初始化Spring容器使用 `MyConfiguration` 作为配置类来为Spring上下文提供设置。
2. **配置类定义**
+ 标记配置类为 `@Configuration`,使用 `@Bean` 注解来确保 `MyBeanClassLoaderAware` 被Spring容器管理。
3. **实现 `BeanClassLoaderAware`**
+ 通过实现 `BeanClassLoaderAware` 接口bean 可以在初始化时获得其加载的 `ClassLoader`,在 `loadAndExecute` 方法中,动态加载并执行特定的服务方法。
4. **接口与实现**
+ 定义清晰的 `UserService` 接口和相应的 `UserServiceImpl` 实现。
5. **结果及结论**
+ 运行程序后,我们能够看到预期输出,这表明成功地将 `MyBeanClassLoaderAware` 与特定实现解耦。
#### 源码分析总结
1. **应用启动入口**
+ 通过`AnnotationConfigApplicationContext`,以`MyConfiguration`为配置类初始化Spring容器。随后获取`MyBeanClassLoaderAware` bean并调用其`loadAndExecute`方法。
2. **初始化Spring上下文**
+ 在`AnnotationConfigApplicationContext`构造函数中,`refresh()`方法被调用来刷新或初始化Spring容器。
3. **Bean的预实例化**
+ 在Spring的上下文初始化的`refresh()`方法中,`finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)`方法确保所有非延迟加载的单例bean被实例化。
4. **单例Bean的创建**
+ `DefaultListableBeanFactory`中的`preInstantiateSingletons`方法负责预先实例化所有非懒加载的单例bean。它会对容器中的每个单例bean调用`getBean`方法。
5. **Bean的实例化及初始化**
+ 在获取bean的过程中如果bean还未创建`doCreateBean`方法会被调用完成bean的实例化、属性填充和初始化。
6. **处理Aware接口族**
+ 在bean的初始化阶段`invokeAwareMethods`方法确保任何实现了`Aware`接口族(如`BeanNameAware`、`BeanClassLoaderAware`等的bean都会得到适当的回调。
7. **BeanClassLoaderAware的实现**
+ 对于实现了`BeanClassLoaderAware`接口的beanSpring容器在初始化阶段会通过`setBeanClassLoader`方法设置bean的`ClassLoader`。
8. **自定义逻辑的执行**
+ 在`MyBeanClassLoaderAware`中已经保存了bean的类加载器然后在`loadAndExecute`方法中,利用这个类加载器动态加载并执行特定的类和方法。