Spring高手之路6——Bean生命周期的扩展点：BeanPostProcessor

淡淡的烟草味﹌ 2023-10-12 19:26 54阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. 探索Spring的后置处理器（BeanPostProcessor）
 *   *  1.1 BeanPostProcessor的设计理念
     *  1.2 BeanPostProcessor的文档说明
 *  2. BeanPostProcessor的使用
 *   *  2.1 BeanPostProcessor的基础使用示例
     *  2.2 利用BeanPostProcessor修改Bean的初始化结果的返回值
     *  2.3 通过BeanPostProcessor实现Bean属性的动态修改
 *  3. 深度剖析BeanPostProcessor的执行时机
 *   *  3.1 后置处理器在Bean生命周期中的作用及执行时机
     *  3.2 图解：Bean生命周期与后置处理器的交互时序

在前一篇讲解生命周期的时候就可以讲解后置处理器了，但是内容比较多，还是分开来讲解。

## 1. 探索Spring的后置处理器（BeanPostProcessor） ##

### 1.1 BeanPostProcessor的设计理念 ###

`BeanPostProcessor`的设计目标主要是提供一种扩展机制，让开发者可以在`Spring Bean`的初始化阶段进行自定义操作。这种设计理念主要体现了`Spring`的一种重要原则，即“开放封闭原则”。开放封闭原则强调软件实体（类、模块、函数等等）应该对于扩展是开放的，对于修改是封闭的。在这里，`Spring`容器对于`Bean`的创建、初始化、销毁等生命周期进行了管理，但同时开放了`BeanPostProcessor`这种扩展点，让开发者可以在不修改`Spring`源码的情况下，实现对`Spring Bean`生命周期的自定义操作，这种设计理念大大提升了`Spring`的灵活性和可扩展性。

**`BeanPostProcessor`不是`Spring Bean`生命周期的一部分，但它是在`Spring Bean`生命周期中起重要作用的组件**。

### 1.2 BeanPostProcessor的文档说明 ###

我们来看看这个方法的文档注释，从图中可以看到，`BeanPostProcessor` 接口定义了两个方法，`postProcessBeforeInitialization`和`postProcessAfterInitialization`

![在这里插入图片描述][b8e7c14579f04ba9999b4cec58ac1200.png]

`postProcessBeforeInitialization`方法会在任何`bean`初始化回调（如`InitializingBean`的`afterPropertiesSet`方法或者自定义的`init-method`）**之前**被调用。也就是说，这个方法会在`bean`的属性已经设置完毕，但还未进行初始化时被调用。

`postProcessAfterInitialization`方法在任何`bean`初始化回调（比如`InitializingBean`的`afterPropertiesSet`或者自定义的初始化方法）**之后**被调用。这个时候，`bean`的属性值已经被填充完毕。返回的`bean`实例可能是原始`bean`的一个包装。

![在这里插入图片描述][50d292972b914336804f02343ee4c347.png]

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## 2. BeanPostProcessor的使用 ##

### 2.1 BeanPostProcessor的基础使用示例 ###

全部代码如下:

首先定义两个简单的`Bean`：`Lion`和`Elephant`

**Lion.java**

package com.example.demo.bean;
    
    public class Lion {
        
        private String name;
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    }

**Elephant.java**

package com.example.demo.bean;
    
    public class Elephant {
        
        private String name;
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    }

然后定义一个简单的`BeanPostProcessor`，它只是打印出被处理的`Bean`的名字：

package com.example.demo.processor;
    
    import org.springframework.beans.BeansException;
    import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
    
    public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
        
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("Before initialization: " + beanName);
            return bean;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("After initialization: " + beanName);
            return bean;
        }
    }

接着我们定义一个配置类，其中包含对`Lion`、`Elephant`类和`MyBeanPostProcessor`类的`Bean`定义：

package com.example.demo.configuration;
    
    import com.example.demo.bean.Elephant;
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import com.example.demo.processor.MyBeanPostProcessor;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    
    
    @Configuration
    public class AnimalConfig {
        
        @Bean
        public Lion lion() {
        
            return new Lion();
        }
    
        @Bean
        public Elephant elephant() {
        
            return new Elephant();
        }
    
        @Bean
        public MyBeanPostProcessor myBeanPostProcessor() {
        
            return new MyBeanPostProcessor();
        }
    }

最后，我们在主程序中创建ApplicationContext对象：

import org.springframework.context.ApplicationContext;
    import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
    
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AnimalConfig.class);
            ((AnnotationConfigApplicationContext)context).close();
        }
    }

运行结果:

![在这里插入图片描述][2e27151fc9f742808590a96ee8827fd4.png]

以上代码在执行时，将先创建`Lion`和`Elephant`对象，然后在初始化过程中和初始化后调用`postProcessBeforeInitialization`和`postProcessAfterInitialization`方法，打印出被处理的`Bean`的名字。

> 细心的小伙伴可能观察到这里有红色日志  
> `信息: Bean 'animalConfig' of type [com.example.demo.configuration.AnimalConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$ee4adc7e] is not eligible for getting processed by all BeanPostProcessors (for example: not eligible for auto-proxying)`  
>   
>   **在`Spring`中，`BeanPostProcessor`是被特殊处理的，它们会在其他普通`Bean`之前被实例化和初始化，这样设计的原因是`BeanPostProcessor`的存在可以影响其他`Bean`的创建和初始化过程。** `Spring`应用上下文中可以存在多个`BeanPostProcessor`，`Spring`本身就提供了很多内置的`BeanPostProcessor`。  
>   
>   但是，如果在初始化`BeanPostProcessor`的过程中需要依赖其他的`Bean`，那么这些被依赖的`Bean`会先于后置处理器进行初始化。然而，由于这些被依赖的`Bean`是在该`BeanPostProcessor`初始化完成之前就已经进行了初始化，它们就会错过这个`BeanPostProcessor`的处理。在这个例子中，`MyBeanPostProcessor`就是这样的一个`BeanPostProcessor`，而`"animalConfig"`是它所依赖的`Bean`。所以这个日志信息就是说，`'animalConfig'`这个`Bean`在初始化的时候，没有被所有的`BeanPostProcessor`处理，这里它无法得到`MyBeanPostProcessor`的处理。  
>   
>   我们只需要把实例化过程直接交给`Spring`容器来管理，而不是在配置类中手动进行实例化，就可以消除这个提示信息，也就是在`MyBeanPostProcessor`上加`@Component`即可。  
>   
>   在第`3`节的例子中就使用了`@Component`处理这个`MyBeanPostProcessor`，这个提示就消失了。

### 2.2 利用BeanPostProcessor修改Bean的初始化结果的返回值 ###

还是上面的例子，我们只修改一下`MyBeanPostProcessor` 类的方法后再次运行

package com.example.demo.processor;
    
    import com.example.demo.bean.Elephant;
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import org.springframework.beans.BeansException;
    import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
    
    public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
        
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("Before initialization: " + bean);
            if (bean instanceof Lion) {
        
                return new Elephant();
            }
            return bean;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("After initialization: " + bean);
            return bean;
        }
    }

运行结果:

![在这里插入图片描述][f2b8120d9d0b44088ee779e274e13d7c.png]

`BeanPostProcessor`的两个方法都可以返回任意的`Object`，这意味着我们可以在这两个方法中更改返回的`bean`。例如，如果我们让`postProcessBeforeInitialization`方法在接收到`Lion`实例时返回一个新的`Elephant`实例，那么我们将会看到`Lion`实例变成了`Elephant`实例。

那既然`BeanPostProcessor`的两个方法都可以返回任意的`Object`，那我搞点破坏返回`null`会怎么样，会不会因为初始化`bean`为`null`而导致异常呢？

答案是不会的，我们来看一下：

package com.example.demo.processor;
    
    import org.springframework.beans.BeansException;
    import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
    
    public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
        
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("Before initialization: " + bean);
            return null;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("After initialization: " + bean);
            return bean;
        }
    }

我们运行看结果

![在这里插入图片描述][2591df78a7304f5bbeed8617ea99c795.png]

结果发现还是正常初始化的`bean`类型，不会有任何改变，我们继续调试看看是为什么

![在这里插入图片描述][3bb169a6183844f0a41a662fb5ae8d7d.png]

我们通过堆栈帧看到调用`postProcessBeforeInitialization`方法的上一个方法是`applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization`，双击点开看一看这个方法

![在这里插入图片描述][0e0881af55024d4287dca44098023131.png]

从我这个调试图中可以看到，如果`postProcessBeforeInitialization`返回`null`，`Spring`仍然用原始的`bean`进行后续的处理，同样的逻辑在`postProcessAfterInitialization`也是一样。这就是为什么我们在`BeanPostProcessor`类的方法中返回`null`，原始`bean`实例还是存在的原因。

### 2.3 通过BeanPostProcessor实现Bean属性的动态修改 ###

来看看是怎么拦截 `bean` 的初始化的

全部代码如下：

首先，我们定义一个`Lion`类：

public class Lion {
        
        private String name;
    
        public Lion() {
        
            this.name = "Default Lion";
        }
    
        public Lion(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
        
            return "Lion{" + "name='" + name + '\'' + '}';
        }
    }

接下来，我们定义一个`BeanPostProcessor`，我们称之为`MyBeanPostProcessor` ：

package com.example.demo.processor;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import org.springframework.beans.BeansException;
    import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
    
    public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
        
    
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("Bean的初始化之前：" + bean);
            return bean;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            System.out.println("Bean的初始化之后：" + bean);
            if (bean instanceof Lion) {
        
                ((Lion) bean).setName("Simba");
            }
            return bean;
        }
    }

然后我们定义一个配置类，其中包含对`Lion`类的`Bean`定义和对`MyBeanPostProcessor` 类的`Bean`定义：

package com.example.demo.configuration;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import com.example.demo.processor.MyBeanPostProcessor;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    
    
    @Configuration
    public class AnimalConfig {
        
        
        @Bean
        public Lion lion() {
        
            return new Lion();
        }
    
        @Bean
        public MyBeanPostProcessor myBeanPostProcessor() {
        
            return new MyBeanPostProcessor();
        }
    }

最后，我们在主程序中创建`ApplicationContext`对象，并获取`Lion`对象：

package com.example.demo;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import com.example.demo.configuration.AnimalConfig;
    import org.springframework.context.ApplicationContext;
    import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
    
    
    public class DemoApplication {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AnimalConfig.class);
            Lion lion = context.getBean("lion", Lion.class);
            System.out.println(lion);
            ((AnnotationConfigApplicationContext)context).close();
        }
    }

运行结果:

![在这里插入图片描述][0786c6638843427ab3998c9c3f43307c.png]

上面代码在执行时，先创建一个`Lion`对象，然后在初始化过程中和初始化后调用`postProcessBeforeInitialization`和`postProcessAfterInitialization`方法，修改`Lion`的名字为"`Simba`"，最后在主程序中输出`Lion`对象，显示其名字为`"Simba"`。

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## 3. 深度剖析BeanPostProcessor的执行时机 ##

### 3.1 后置处理器在Bean生命周期中的作用及执行时机 ###

在这个例子中，我们将创建一个名为`Lion`和`Elephant` 的`Bean`，它会展示属性赋值和生命周期的各个步骤的执行顺序。同时，我们还将创建一个`BeanPostProcessor`来打印消息并显示它的执行时机。

全部代码如下：

首先，我们定义我们的`Lion`：

package com.example.demo.bean;
    
    import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
    import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
    
    import javax.annotation.PostConstruct;
    import javax.annotation.PreDestroy;
    import javax.annotation.Resource;
    
    public class Lion implements InitializingBean, DisposableBean {
        
    
        private String name;
    
        private Elephant elephant;
    
        public Lion() {
        
            System.out.println("1. Bean Constructor Method Invoked!");
        }
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
            System.out.println("2. Bean Setter Method Invoked! name: " + name);
        }
    
        /**
         * setter注入
         * @param elephant
         */
        @Resource
        public void setElephant(Elephant elephant) {
        
            this.elephant = elephant;
            System.out.println("2. Bean Setter Method Invoked! elephant: " + elephant);
        }
    
        @PostConstruct
        public void postConstruct() {
        
            System.out.println("4. @PostConstruct Method Invoked!");
        }
    
        @Override
        public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        
            System.out.println("5. afterPropertiesSet Method Invoked!");
        }
    
        public void customInitMethod() {
        
            System.out.println("6. customInitMethod Method Invoked!");
        }
    
        @PreDestroy
        public void preDestroy() {
        
            System.out.println("8. @PreDestroy Method Invoked!");
        }
    
        @Override
        public void destroy() throws Exception {
        
            System.out.println("9. destroy Method Invoked!");
        }
    
        public void customDestroyMethod() {
        
            System.out.println("10. customDestroyMethod Method Invoked!");
        }
    }

创建`Lion`所依赖的`Elephant`

package com.example.demo.bean;
    
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    @Component
    public class Elephant {
        
        private String name;
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    }

然后，我们定义一个简单的`BeanPostProcessor`：

package com.example.demo.processor;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import org.springframework.beans.BeansException;
    import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    @Component
    public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
        
    
        @Override
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if(bean instanceof Lion) {
        
                System.out.println("3. postProcessBeforeInitialization Method Invoked!");
            }
            return bean;
        }
    
        @Override
        public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        
            if(bean instanceof Lion) {
        
                System.out.println("7. postProcessAfterInitialization Method Invoked!");
            }
            return bean;
        }
    }

创建一个配置类`AnimalConfig`

package com.example.demo.configuration;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    
    
    @Configuration
    public class AnimalConfig {
        
    
        @Bean(initMethod = "customInitMethod", destroyMethod = "customDestroyMethod")
        public Lion lion() {
        
            Lion lion = new Lion();
            lion.setName("my lion");
            return lion;
        }
    }

主程序：

package com.example.demo;
    
    import com.example.demo.bean.Lion;
    import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
    
    
    public class DemoApplication {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("容器初始化之前...");
            AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.example");
            System.out.println("容器初始化完成");
            Lion bean = context.getBean(Lion.class);
            bean.setName("oh!!! My Bean set new name");
            System.out.println("容器准备关闭...");
            context.close();
            System.out.println("容器已经关闭");
        }
    }

控制台上看到所有的方法调用都按照预期的顺序进行，这可以更好地理解`Bean`属性赋值和生命周期以及`BeanPostProcessor`的作用。

![在这里插入图片描述][d4c8415f4f79401ebe2f8b936894281c.png]

根据打印日志我们可以分析出

1.  首先，`Bean Constructor Method Invoked!` 表明 `Lion` 的构造器被调用，创建了一个新的 Lion 实例。
2.  接着，`Bean Setter Method Invoked! name: my lion` 和 `Bean Setter Method Invoked! elephant: com.example.demo.bean.Elephant@7364985f` 说明 `Spring` 对 `Lion` 实例的依赖注入。在这一步，`Spring` 调用了 `Lion` 的 `setter` 方法，为 `name` 属性设置了值 “`my lion`”，同时为 `elephant` 属性注入了一个 `Elephant` 实例。
3.  然后，`postProcessBeforeInitialization Method Invoked!` 说明 `MyBeanPostProcessor` 的 `postProcessBeforeInitialization` 方法被调用，这是在初始化 `Lion` 实例之前。
4.  `@PostConstruct Method Invoked!` 说明 `@PostConstruct` 注解的方法被调用，这是在 `Bean` 初始化之后，但是在 `Spring` 执行任何进一步初始化之前。
5.  `afterPropertiesSet Method Invoked!` 说明 `Spring` 调用了 `InitializingBean` 的 `afterPropertiesSet` 方法
6.  `customInitMethod Method Invoked!` 表示调用了 `Lion` 实例的 `init-method` 方法。
7.  `postProcessAfterInitialization Method Invoked!` 说明 `MyBeanPostProcessor` 的 `postProcessAfterInitialization` 方法被调用，这是在初始化 `Lion` 实例之后。

然后 `Spring` 完成了整个初始化过程。

1.  主程序中手动调用了 `Lion` 实例的 `setter` 方法，因此在 `Bean Setter Method Invoked! name: oh!!! My Bean set new name` 可见，`name` 属性被设置了新的值 `"oh!!! My Bean set new name"`。

当容器准备关闭时：

1.  `@PreDestroy Method Invoked!` 说明 `@PreDestroy` 注解的方法被调用，这是在 `Bean` 销毁之前。
2.  `destroy Method Invoked!` 表示 `Lion` 实例开始销毁。在这一步，`Spring` 调用了 `DisposableBean` 的 `destroy` 方法。
3.  `customDestroyMethod Method Invoked!` 表示 `Lion` 实例开始销毁，调用了`Lion` 实例的 `destroy-method` 方法。

最后，`Spring` 完成了整个销毁过程，容器关闭。

这个日志提供了 `Spring Bean` 生命周期的完整视图，显示了从创建到销毁过程中的所有步骤。

注意：`DisposableBean` 的 `destroy` 方法和 `destroy-method` 方法调用，这个销毁过程不意味着`bean`实例就被立即从内存中删除了，`Java`的垃圾收集机制决定了对象什么时候被从内存中删除。`Spring`容器无法强制进行这个操作，比如解除`bean`之间的关联和清理缓存，这并不是`Spring`在销毁`bean`时会做的，而是由`Java`的垃圾回收器在一个对象不再被引用时做的事情。

`BeanPostProcessor` 的执行顺序是在 `Spring Bean` 的生命周期中非常重要的一部分。例如，如果一个 `Bean` 实现了 `InitializingBean` 接口，那么 `afterPropertiesSet` 方法会在所有的 `BeanPostProcessor` 的 `postProcessBeforeInitialization` 方法之后调用，以确保所有的前置处理都完成了。同样，`BeanPostProcessor` 的 `postProcessAfterInitialization` 方法会在所有的初始化回调方法之后调用，以确保 `Bean` 已经完全初始化了。

我们可以注册多个 `BeanPostProcessor`。在这种情况下，`Spring` 会按照它们的 `Ordered` 接口或者 `@Order` 注解指定的顺序来调用这些后置处理器。如果没有指定顺序，那么它们的执行顺序是不确定的。

### 3.2 图解：Bean生命周期与后置处理器的交互时序 ###

综合上面的执行结果，我们来总结一下，下面是`Spring Bean`生命周期的时序图，它详细地描绘了`Spring Bean`从实例化到准备使用的整个过程，包括`Bean`的实例化、属性赋值、生命周期方法的执行和后置处理器的调用。

![Spring Bean生命周期][Spring Bean]

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