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ApplicationContextAware

• ApplicationContextAware
  • 一、接口描述
  • 二、接口源码
  • 三、主要功能
  • 四、最佳实践
  • 五、时序图
  • 六、源码分析
  • 七、注意事项
  • 八、总结
    • 8.1、最佳实践总结
    • 8.2、源码分析总结

一、接口描述

ApplicationContextAware 接口，允许我们访问当前的应用上下文 (ApplicationContext)。这通常在某些Spring bean需要访问应用上下文本身或其内部其他bean时会有用。

二、接口源码

ApplicationContextAware 是 Spring 框架中的一个接口，主要用于那些需要感知或交互其所在的 ApplicationContext 的 Spring beans。例如，可能需要发布事件或查询 ApplicationContext 中的其他 beans。

/**
 * 该接口应由希望接收其运行的 ApplicationContext 通知的任何对象实现。
 *
 * 例如，当对象需要访问一组合作的bean时，实现此接口是有意义的。
 * 注意，通过bean引用进行配置优于仅为查找bean的目的而实现此接口。
 *
 * 如果对象需要访问文件资源（即希望调用getResource），
 * 想要发布一个应用事件，或需要访问MessageSource，也可以实现此接口。
 * 但在这种特定情况下，最好实现更为特定的 ResourceLoaderAware，
 * ApplicationEventPublisherAware 或 MessageSourceAware 接口。
 *
 * 注意，文件资源依赖也可以作为类型为 org.springframework.core.io.Resource 的bean属性暴露，
 * 通过字符串填充，由bean工厂自动进行类型转换。这样就不需要为访问特定文件资源而实现任何回调接口了。
 *
 * org.springframework.context.support.ApplicationObjectSupport 是应用对象的便利基类，
 * 它实现了此接口。
 *
 * 关于所有bean生命周期方法的列表，请参阅
 * org.springframework.beans.factory.BeanFactory BeanFactory的javadocs。
 *
 * @author Rod Johnson
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Chris Beams
 * @see ResourceLoaderAware
 * @see ApplicationEventPublisherAware
 * @see MessageSourceAware
 * @see org.springframework.context.support.ApplicationObjectSupport
 * @see org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware
 */
public interface ApplicationContextAware extends Aware {

    /**
     * 设置此对象运行的 ApplicationContext。
     * 此调用通常用于初始化对象。
     * 此方法在普通bean属性被填充之后调用，但在诸如 org.springframework.beans.factory.InitializingBean#afterPropertiesSet()
     * 这样的初始化回调或自定义初始化方法之前调用。
     * 在 ResourceLoaderAware#setResourceLoader，
     * ApplicationEventPublisherAware#setApplicationEventPublisher 和
     * MessageSourceAware 之后调用（如果适用）。
     *
     * @param applicationContext 要由此对象使用的 ApplicationContext 对象
     * @throws ApplicationContextException 如果上下文初始化出错
     * @throws BeansException 如果应用上下文方法抛出异常
     * @see org.springframework.beans.factory.BeanInitializationException
     */
    void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException;

}

三、主要功能

动态查找其他Beans：尽管我们通常使用依赖注入来获取其他beans的引用，但在某些动态或复杂情况下，bean可能需要在运行时查找其他beans。

发布事件：通过 ApplicationContext，bean可以发布应用级事件，这些事件可以被其他beans捕获和处理，这是实现松耦合交互的一种方法。

资源加载：ApplicationContext 扩展了 ResourceLoader，因此bean可以使用它来加载外部资源，如文件或URL。

访问消息源：对于支持国际化的应用程序，bean可以通过 ApplicationContext 访问消息源，从而解析特定的消息。

访问其他应用上下文服务：除了上述功能，ApplicationContext 还提供了其他一些服务，例如与JNDI交互、访问应用的环境属性等。

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MyApplicationContextAware类型的bean，最后调用publish方法用于发布一个事件。

public class ApplicationContextAwareApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        MyApplicationContextAware contextAware = context.getBean(MyApplicationContextAware.class);
        contextAware.publish("hello world");
    }
}

这里使用@Bean注解，定义了两个Bean，是为了确保MyEventListener， MyApplicationContextAware 被 Spring 容器执行

@Configuration
public class MyConfiguration {

    @Bean
    public MyApplicationContextAware myApplicationContextAware(){
        return new MyApplicationContextAware();
    }

    @Bean
    public MyEventListener MyEventListener(){
        return new MyEventListener();
    }
}

MyApplicationContextAware 类使用 ApplicationContextAware 来获取 ApplicationContext 的引用，并使用这个引用来发布自定义事件。

public class MyApplicationContextAware implements ApplicationContextAware {

    private ApplicationContext context;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext context) throws BeansException {
        this.context = context;
    }

    public void publish(String message) {
        context.publishEvent(new MyEvent(this, message));
    }
}

MyEvent 是我们自定义的 Spring 应用事件，用于传递一个字符串消息。

public class MyEvent extends ApplicationEvent {

    private final String message;

    public MyEvent(Object source, String message) {
        super(source);
        this.message = message;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }
}

MyEventListener 是一个监听器。当 MyEvent 事件被发布时，此监听器会自动被触发，执行 onApplicationEvent 方法的逻辑。

public class MyEventListener implements ApplicationListener<MyEvent> {

    @Override
    public void onApplicationEvent(MyEvent event) {
        System.out.println("Received my event - " + event.getMessage());
    }
}

运行结果发现，这表示监听器成功地捕获了该事件并处理了它。

Received my event - hello world

五、时序图

sequenceDiagram
    Title: BeanClassLoaderAware时序图
    participant ApplicationContextAwareApplication
    participant AnnotationConfigApplicationContext
    participant AbstractApplicationContext
    participant DefaultListableBeanFactory
    participant AbstractBeanFactory
    participant DefaultSingletonBeanRegistry
    participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
    participant ApplicationContextAwareProcessor
    participant MyApplicationContextAware
    
    ApplicationContextAwareApplication->>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:applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(existingBean, beanName)<br>调用前置处理器
    AbstractAutowireCapableBeanFactory->>ApplicationContextAwareProcessor:postProcessBeforeInitialization(bean,beanName)<br>触发Aware处理
    ApplicationContextAwareProcessor->>ApplicationContextAwareProcessor:invokeAwareInterfaces(bean)<br>执行Aware回调
    ApplicationContextAwareProcessor->>MyApplicationContextAware:setApplicationContext(context)<br>设置应用上下文
    AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
    AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
    AnnotationConfigApplicationContext-->>ApplicationContextAwareApplication:初始化完成

六、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MyApplicationContextAware类型的bean，最后调用publish方法用于发布一个事件。

public class ApplicationContextAwareApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        MyApplicationContextAware contextAware = context.getBean(MyApplicationContextAware.class);
        contextAware.publish("hello world");
    }
}

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

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。

@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。

/**
 * 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。

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。

@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。

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。

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。

@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。

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，如果条件满足（即 bean 不是合成的），那么它会调用 applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization 方法。这个方法是 Spring 生命周期中的一个关键点，它会遍历所有已注册的 BeanPostProcessor 实现，并调用它们的 postProcessBeforeInitialization 方法。这允许我们和内部处理器在 bean 初始化之前对其进行修改或执行其他操作。

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {

    // ... [代码部分省略以简化]
    
    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    
    // ... [代码部分省略以简化]

    return wrappedBean;
}

在org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization方法中，遍历每一个 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法都有机会对bean进行修改或增强

@Override
public Object applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(Object existingBean, String beanName)
    throws BeansException {

    Object result = existingBean;
    for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
        Object current = processor.postProcessBeforeInitialization(result, beanName);
        if (current == null) {
            return result;
        }
        result = current;
    }
    return result;
}

在org.springframework.context.support.ApplicationContextAwareProcessor#postProcessBeforeInitialization方法中，在这个方法的实现特别关注那些实现了 "aware" 接口的 beans，并为它们提供所需的运行环境信息。

@Override
@Nullable
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    if (!(bean instanceof EnvironmentAware || bean instanceof EmbeddedValueResolverAware ||
          bean instanceof ResourceLoaderAware || bean instanceof ApplicationEventPublisherAware ||
          bean instanceof MessageSourceAware || bean instanceof ApplicationContextAware ||
          bean instanceof ApplicationStartupAware)) {
        return bean;
    }

    // ... [代码部分省略以简化]
    
    invokeAwareInterfaces(bean);

    return bean;
}

在org.springframework.context.support.ApplicationContextAwareProcessor#invokeAwareInterfaces方法中，用于处理实现了"Aware"接口的beans。这些接口使得beans能够被自动"感知"并获得对其运行环境或特定依赖的引用，而不需要显式地进行查找或注入。

private void invokeAwareInterfaces(Object bean) {
    // ... [代码部分省略以简化]
    
    // 对ApplicationContextAware接口进行回调
    if (bean instanceof ApplicationContextAware) {
        ((ApplicationContextAware) bean).setApplicationContext(this.applicationContext);
    }
}

最后执行到我们自定义的逻辑中，使用 ApplicationContextAware 来获取 ApplicationContext 的引用，并使用这个引用来发布自定义事件。

public class MyApplicationContextAware implements ApplicationContextAware {

    private ApplicationContext context;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext context) throws BeansException {
        this.context = context;
    }

    public void publish(String message) {
        context.publishEvent(new MyEvent(this, message));
    }
}

七、注意事项

记住生命周期：当我们实现 ApplicationContextAware 时，记住上下文是在 bean 的生命周期的一个特定点被注入的。这通常是在属性注入后、初始化方法前。

记住上下文层次结构：在更复杂的应用中，可能会有多个 ApplicationContext 层次结构（例如，一个根上下文和一个或多个子上下文）。确保我们了解从哪个上下文检索 beans，以及这些 beans 的生命周期和可见性。

小心与懒加载 beans 的交互：如果我们使用 ApplicationContextAware 来动态检索一个定义为懒加载的 bean，那么这将导致该 bean 被立即初始化。

避免创建循环依赖：如果使用 ApplicationContext 来动态查找 beans，要确保不会创建意外的循环依赖。

避免在构造函数中使用 ApplicationContext：当 bean 实现 ApplicationContextAware 时，setApplicationContext 方法是在 bean 的属性注入之后、初始化方法（如 afterPropertiesSet 或自定义的 init 方法）之前调用的。因此，不应该试图在构造函数中访问 ApplicationContext，因为它在那时可能还没有被设置。

八、总结

8.1、最佳实践总结

应用启动与上下文初始化： 在 ApplicationContextAwareApplication 类中，我们启动了一个基于 Java 注解配置的 Spring 应用。使用 AnnotationConfigApplicationContext 与 MyConfiguration 作为参数，我们成功地启动了 Spring 容器。

配置类的定义： MyConfiguration 是一个配置类，标注了 @Configuration 注解。这里，我们定义了两个 beans，分别是 MyApplicationContextAware 和 MyEventListener。由于它们都被定义为 @Bean，Spring 容器在启动时会实例化并管理它们。

获取并使用 ApplicationContextAware bean： 从启动的 Spring 容器中，我们获取了 MyApplicationContextAware bean 的实例，并调用其 publish 方法来发布一个自定义事件（携带消息 "hello world"）。

ApplicationContextAware 的实现： MyApplicationContextAware 实现了 ApplicationContextAware 接口，这允许它获取和存储其运行环境的 ApplicationContext 引用。它提供了一个 publish 方法，用于使用保存的 ApplicationContext 来发布事件。

自定义事件的定义： MyEvent 是一个自定义事件，继承自 ApplicationEvent。它携带了一个字符串消息，这个消息在事件发布后可以由监听器获取和处理。

事件监听器的定义： MyEventListener 实现了 ApplicationListener<MyEvent>，这使得它成为了一个专门用于监听和处理 MyEvent 事件的监听器。当 MyEvent 事件被发布时，监听器的 onApplicationEvent 方法被自动触发，并打印出消息内容。

运行结果： 当应用运行时，MyEventListener 成功地捕获了由 MyApplicationContextAware 发布的事件，并输出了 "Received my event - hello world"，证明整个事件发布和处理的机制都工作正常。

8.2、源码分析总结

启动与上下文初始化：使用 AnnotationConfigApplicationContext 启动 Spring 应用，并传递 MyConfiguration 作为参数进行上下文初始化，从上下文中获取 MyApplicationContextAware bean，并发布自定义事件。

Spring 上下文刷新：在 refresh() 方法中，主要关注点是调用 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)，负责实例化所有非延迟加载的单例 bean。

Bean 实例化：preInstantiateSingletons() 方法在 Spring 上下文初始化完成后被调用，确保所有非延迟加载的单例 beans 都被实例化，对于每个 bean，都会调用 getBean(beanName)，这会触发 bean 的实例化、初始化以及依赖注入。

Bean 创建与初始化：在 doCreateBean 方法中，核心操作是调用 initializeBean 进行 bean 初始化，确保 bean 完全配置并准备好，initializeBean 中会调用 applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization，在 bean 初始化之前遍历所有已注册的 BeanPostProcessor。

处理 Aware 接口：ApplicationContextAwareProcessor 的作用是对实现了 "Aware" 接口的 beans 进行特殊处理。在 invokeAwareInterfaces 方法中，针对不同的 "Aware" 接口进行了处理，使得 beans 可以自动感知其运行环境或特定依赖。

自定义事件发布：通过实现 ApplicationContextAware，MyApplicationContextAware 能够获得 ApplicationContext 的引用，随后使用此引用发布自定义事件。