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## MergedBeanDefinitionPostProcessor
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- [MergedBeanDefinitionPostProcessor](#mergedbeandefinitionpostprocessor)
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- [一、接口描述](#一接口描述)
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- [二、接口源码](#二接口源码)
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- [三、主要功能](#三主要功能)
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- [四、最佳实践](#四最佳实践)
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- [五、时序图](#五时序图)
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- [六、源码分析](#六源码分析)
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- [七、注意事项](#七注意事项)
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- [八、总结](#八总结)
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- [8.1、最佳实践总结](#81最佳实践总结)
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- [8.2、源码分析总结](#82源码分析总结)
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### 一、接口描述
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`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。
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### 二、接口源码
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`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。
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```java
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/**
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* 用于在运行时后处理合并的 bean 定义的回调接口。
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* BeanPostProcessor 实现可以实现此子接口，以便在 Spring 的 BeanFactory
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* 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。
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*
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* #postProcessMergedBeanDefinition 方法可以用于内省 bean 定义，
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* 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，
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* 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
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* 本身上定义的操作，但不包括其基类的属性。
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*
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* @author Juergen Hoeller
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* @since 2.5
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* @see org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory#getMergedBeanDefinition
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*/
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public interface MergedBeanDefinitionPostProcessor extends BeanPostProcessor {
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/**
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* 后处理指定 bean 的给定合并 bean 定义。
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* @param beanDefinition bean 的合并定义
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* @param beanType 管理的 bean 实例的实际类型
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* @param beanName bean 的名称
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* @see AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors
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*/
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void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName);
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/**
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* 通知指定名称的 bean 定义已被重置，
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* 这个 post-processor 应该清除受影响的 bean 的任何元数据。
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* 默认实现是空的。
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* @param beanName bean 的名称
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* @since 5.1
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* @see DefaultListableBeanFactory#resetBeanDefinition
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*/
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default void resetBeanDefinition(String beanName) {
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}
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}
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```
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### 三、主要功能
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**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。
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**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` 和 `@Value` 注解的信息。
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**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。
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### 四、最佳实践
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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。
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```java
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public class MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication {
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public static void main(String[] args) {
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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
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MyBean bean = context.getBean(MyBean.class);
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System.out.println("message = " + bean.getMessage());
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}
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}
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```
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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
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```java
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@Configuration
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public class MyConfiguration {
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@Bean
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public static MergedBeanDefinitionPostProcessor myBeanPostProcessor() {
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return new MyMergedBeanDefinitionPostProcessor();
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}
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@Bean
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public MyBean myBean() {
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return new MyBean();
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}
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}
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```
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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。
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```java
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public class MyMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {
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/**
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* 记录元数据
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*/
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private Map<String, Map<Field, String>> metadata = new HashMap<>();
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@Override
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public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
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Field[] fields = beanType.getDeclaredFields();
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Map<Field, String> defaultValues = new HashMap<>();
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for (Field field : fields) {
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if (field.isAnnotationPresent(MyValue.class)) {
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MyValue annotation = field.getAnnotation(MyValue.class);
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defaultValues.put(field, annotation.value());
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}
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}
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if (!defaultValues.isEmpty()) {
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metadata.put(beanName, defaultValues);
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}
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}
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@Override
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public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
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if (metadata.containsKey(beanName)) {
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Map<Field, String> defaultValues = metadata.get(beanName);
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for (Map.Entry<Field, String> entry : defaultValues.entrySet()) {
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Field field = entry.getKey();
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String value = entry.getValue();
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try {
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field.setAccessible(true);
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if (field.get(bean) == null) {
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field.set(bean, value);
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}
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} catch (IllegalAccessException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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}
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}
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return bean;
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}
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}
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```
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一个简单的注解类
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```java
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@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
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@Target(ElementType.FIELD)
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public @interface MyValue {
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String value();
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}
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```
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一个简单的Bean类
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```java
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public class MyBean {
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@MyValue("hello world")
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private String message;
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public String getMessage() {
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return message;
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}
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}
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```
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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。
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```
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message = hello world
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```
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### 五、时序图
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~~~mermaid
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sequenceDiagram
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Title: MergedBeanDefinitionPostProcessor时序图
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participant MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication
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participant AnnotationConfigApplicationContext
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participant AbstractApplicationContext
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participant DefaultListableBeanFactory
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participant AbstractBeanFactory
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participant DefaultSingletonBeanRegistry
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participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
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participant MyMergedBeanDefinitionPostProcessor
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MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication->>AnnotationConfigApplicationContext:AnnotationConfigApplicationContext(componentClasses)<br>创建上下文
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AnnotationConfigApplicationContext->>AbstractApplicationContext:refresh()<br>刷新上下文
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AbstractApplicationContext->>AbstractApplicationContext:finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)<br>初始化Bean工厂
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AbstractApplicationContext->>DefaultListableBeanFactory:preInstantiateSingletons()<br>实例化单例
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DefaultListableBeanFactory->>AbstractBeanFactory:getBean(name)<br>获取Bean
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AbstractBeanFactory->>AbstractBeanFactory:doGetBean(name,requiredType,args,typeCheckOnly)<br>执行获取Bean
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AbstractBeanFactory->>DefaultSingletonBeanRegistry:getSingleton(beanName,singletonFactory)<br>获取单例Bean
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DefaultSingletonBeanRegistry-->>AbstractBeanFactory:getObject()<br>获取Bean实例
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AbstractBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:createBean(beanName,mbd,args)<br>创建Bean
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AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:doCreateBean(beanName,mbd,args)<br>执行Bean创建
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AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd,beanType,beanName)<br>应用Post处理器
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AbstractAutowireCapableBeanFactory->>MyMergedBeanDefinitionPostProcessor:postProcessMergedBeanDefinition(beanDefinition,beanType,beanName)<br>处理合并定义
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AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
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AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
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AnnotationConfigApplicationContext-->>MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication:初始化完成
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~~~
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### 六、源码分析
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```java
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public class MergedBeanDefinitionPostProcessorApplication {
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public static void main(String[] args) {
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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
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MyBean bean = context.getBean(MyBean.class);
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System.out.println("message = " + bean.getMessage());
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}
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}
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```
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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
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```java
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public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
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this();
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register(componentClasses);
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refresh();
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}
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```
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`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。
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```java
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@Override
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public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
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// ... [代码部分省略以简化]
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// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
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finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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```
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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。
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```java
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/**
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* 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。
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*
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* @param beanFactory 要初始化的bean工厂
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*/
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protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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||
// 完成所有剩余非懒加载的单列Bean对象。
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beanFactory.preInstantiateSingletons();
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}
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```
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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。
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```java
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public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
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// ... [代码部分省略以简化]
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// 循环遍历所有bean的名称
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for (String beanName : beanNames) {
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getBean(beanName);
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}
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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```
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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。
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```java
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@Override
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public Object getBean(String name) throws BeansException {
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return doGetBean(name, null, null, false);
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}
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```
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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。
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```java
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protected <T> T doGetBean(
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String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
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throws BeansException {
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// ... [代码部分省略以简化]
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// 开始创建bean实例
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if (mbd.isSingleton()) {
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// 如果bean是单例的，我们会尝试从单例缓存中获取它
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// 如果不存在，则使用lambda创建一个新的实例
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sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
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try {
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// 尝试创建bean实例
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return createBean(beanName, mbd, args);
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}
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catch (BeansException ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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});
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// 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
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beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
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}
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// ... [代码部分省略以简化]
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// 确保返回的bean实例与请求的类型匹配
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return adaptBeanInstance(name, beanInstance, requiredType);
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}
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```
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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。
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```java
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public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
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// 断言bean名称不能为空
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Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
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// 同步访问单例对象缓存，确保线程安全
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synchronized (this.singletonObjects) {
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// 从缓存中获取单例对象
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Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
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// 如果缓存中没有找到
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if (singletonObject == null) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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try {
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// 使用工厂创建新的单例实例
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singletonObject = singletonFactory.getObject();
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newSingleton = true;
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}
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catch (IllegalStateException ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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catch (BeanCreationException ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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finally {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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// 返回单例对象
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return singletonObject;
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}
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}
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```
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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。
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```java
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@Override
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protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
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throws BeanCreationException {
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// ... [代码部分省略以简化]
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try {
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// 正常的bean实例化、属性注入和初始化。
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// 这里是真正进行bean创建的部分。
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Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
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// 记录bean成功创建的日志
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if (logger.isTraceEnabled()) {
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logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
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}
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return beanInstance;
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}
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catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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catch (Throwable ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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}
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```
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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。
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```java
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protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
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throws BeanCreationException {
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// ... [代码部分省略以简化]
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// 允许MergedBeanDefinitionPostProcessor修改合并的bean定义
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synchronized (mbd.postProcessingLock) {
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if (!mbd.postProcessed) {
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try {
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applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
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}
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catch (Throwable ex) {
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// ... [代码部分省略以简化]
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}
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mbd.postProcessed = true;
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}
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}
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// ... [代码部分省略以简化]
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// 返回创建和初始化后的bean
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return exposedObject;
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}
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```
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在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyMergedBeanDefinitionPostProcessors`方法中，遍历每一个 `MergedBeanDefinitionPostProcessor` 的 `postProcessMergedBeanDefinition` 方法，提供了一个自定义或查询合并的 bean 定义的机会。
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```java
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protected void applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(RootBeanDefinition mbd, Class<?> beanType, String beanName) {
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||
for (MergedBeanDefinitionPostProcessor processor : getBeanPostProcessorCache().mergedDefinition) {
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processor.postProcessMergedBeanDefinition(mbd, beanType, beanName);
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||
}
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}
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```
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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。
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||
```java
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||
public class MyMergedBeanDefinitionPostProcessor implements MergedBeanDefinitionPostProcessor {
|
||
|
||
/**
|
||
* 记录元数据
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||
*/
|
||
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());
|
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}
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}
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||
if (!defaultValues.isEmpty()) {
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metadata.put(beanName, defaultValues);
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}
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}
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}
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```
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### 七、注意事项
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**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。
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**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）
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**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。
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**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。
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### 八、总结
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#### 8.1、最佳实践总结
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**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`。
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**配置类**：在 `MyConfiguration` 中，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。
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**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。
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**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。
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**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"。
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**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"。
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#### 8.2、源码分析总结
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**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`。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。 |