Spring GetBean的使用流程

发布时间：2021-06-26 14:22:07 作者：chen
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# Spring GetBean的使用流程

## 目录
- [一、Spring IoC容器概述](#一spring-ioc容器概述)
- [二、GetBean方法的核心作用](#二getbean方法的核心作用)
- [三、GetBean的完整调用流程](#三getbean的完整调用流程)
  - [3.1 入口方法分析](#31-入口方法分析)
  - [3.2 三级缓存解决循环依赖](#32-三级缓存解决循环依赖)
  - [3.3 Bean的实例化阶段](#33-bean的实例化阶段)
  - [3.4 属性填充与依赖注入](#34-属性填充与依赖注入)
  - [3.5 初始化后处理](#35-初始化后处理)
- [四、不同作用域的GetBean差异](#四不同作用域的getbean差异)
- [五、FactoryBean的特殊处理](#五factorybean的特殊处理)
- [六、性能优化与最佳实践](#六性能优化与最佳实践)
- [七、常见问题排查](#七常见问题排查)
- [八、总结与展望](#八总结与展望)

## 一、Spring IoC容器概述

Spring框架的核心是IoC（控制反转）容器，它负责管理应用中的对象生命周期和依赖关系。容器通过读取配置元数据（XML、注解或Java配置）来实例化、配置和组装对象。

### 1.1 BeanDefinition的加载
在容器启动阶段，Spring会：
1. 解析配置源（ClassPathXmlApplicationContext等）
2. 将<bean>定义转换为BeanDefinition对象
3. 注册到DefaultListableBeanFactory的beanDefinitionMap中

```java
// 典型容器初始化代码
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
MyService service = context.getBean("myService", MyService.class);

二、GetBean方法的核心作用

作为IoC容器最核心的入口方法，getBean()承担着： - 对象实例化（首次请求时） - 依赖关系解决 - 作用域管理（单例/原型等） - 代理对象的生成（AOP场景）

2.1 方法签名分析

public Object getBean(String name) throws BeansException;
public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType);
public Object getBean(String name, Object... args);
// 共12个重载版本

三、GetBean的完整调用流程

3.1 入口方法分析

调用链示例：

AbstractApplicationContext.getBean()
-> DefaultListableBeanFactory.getBean()
-> AbstractBeanFactory.doGetBean()

关键代码片段：

protected <T> T doGetBean(
    String name, Class<T> requiredType, Object[] args, boolean typeCheckOnly) {
    
    // 1. 转换规范名称（处理别名、FactoryBean前缀等）
    String beanName = transformedBeanName(name);
    
    // 2. 检查单例缓存
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    if (sharedInstance != null) {
        return getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
    }
    ...
}

3.2 三级缓存解决循环依赖

Spring通过三级缓存解决循环依赖问题： 1. singletonObjects：完整Bean实例 2. earlySingletonObjects：提前暴露的原始对象 3. singletonFactories：ObjectFactory工厂

处理流程：

graph TD
    A[getSingleton(beanName)] --> B{一级缓存存在?}
    B -->|是| C[直接返回]
    B -->|否| D{是否正在创建?}
    D -->|是| E[从二级缓存获取]
    D -->|否| F[返回null]
    E --> G{二级缓存存在?}
    G -->|是| H[返回早期引用]
    G -->|否| I[从三级缓存获取]

3.3 Bean的实例化阶段

3.3.1 实例化策略

通过InstantiationStrategy实现： - CglibSubclassingInstantiationStrategy（默认） - SimpleInstantiationStrategy

关键代码：

protected BeanWrapper createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) {
    // 1. 通过工厂方法实例化
    if (mbd.getFactoryMethodName() != null) {
        return instantiateUsingFactoryMethod(beanName, mbd, args);
    }
    
    // 2. 构造函数自动装配
    Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(...);
    if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR) {
        return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
    }
    
    // 3. 默认无参构造
    return instantiateBean(beanName, mbd);
}

3.4 属性填充与依赖注入

3.4.1 自动装配模式

byName：根据属性名查找Bean
byType：根据类型查找（可能引发NoUniqueBeanDefinitionException）
constructor：构造函数注入

处理流程：

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
    // 1. 应用InstantiationAwareBeanPostProcessor
    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
        for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                // 执行@Autowired等处理
            }
        }
    }
    
    // 2. 按配置的装配模式处理
    if (mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_BY_NAME) {
        autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
    }
    if (mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
        autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
    }
}

3.5 初始化后处理

初始化阶段执行顺序： 1. Aware接口回调（BeanNameAware等） 2. BeanPostProcessor.preInitialization 3. InitializingBean.afterPropertiesSet() 4. 自定义init-method 5. BeanPostProcessor.postInitialization

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, RootBeanDefinition mbd) {
    // 1. 调用Aware方法
    invokeAwareMethods(beanName, bean);
    
    // 2. 应用BeanPostProcessors
    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    
    // 3. 调用初始化方法
    try {
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
    } catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(...);
    }
    
    // 4. 后置处理
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    return wrappedBean;
}

四、不同作用域的GetBean差异

4.1 单例(Singleton)模式

首次请求时创建并缓存
后续请求直接返回缓存实例
由DefaultSingletonBeanRegistry管理

4.2 原型(Prototype)模式

每次请求都创建新实例
不参与生命周期管理
需要手动处理资源释放

4.3 其他作用域

作用域	存储位置	生命周期
Request	ServletRequest	每次HTTP请求
Session	HttpSession	用户会话期间
Application	ServletContext	Web应用运行期间

五、FactoryBean的特殊处理

当beanName以&前缀时，返回FactoryBean本身而非其产品：

protected Object getObjectForBeanInstance(
    Object beanInstance, String name, String beanName, RootBeanDefinition mbd) {
    
    // 请求的是FactoryBean本身（&前缀）
    if (BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
        return beanInstance;
    }
    
    // 普通Bean直接返回
    if (!(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
        return beanInstance;
    }
    
    // 从FactoryBean获取产品对象
    Object object = null;
    if (mbd == null) {
        object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
    }
    if (object == null) {
        FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) beanInstance;
        object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !mbd.isSingleton());
    }
    return object;
}

六、性能优化与最佳实践

6.1 缓存优化策略

合理使用@Lazy延迟初始化
避免过度使用prototype作用域
对不变Bean设置beanDefinition.setSynthetic(true)

6.2 循环依赖解决方案对比

方案	优点	限制
构造函数注入	强不变性	无法解决循环
Setter注入	Spring支持	破坏封装性
@Lazy代理	灵活解决	增加复杂度

七、常见问题排查

7.1 典型异常分析

NoSuchBeanDefinitionException
- 检查@ComponentScan范围
- 确认@Conditional条件
BeanCurrentlyInCreationException
- 检查构造函数循环依赖
- 使用@Lazy打破循环
NoUniqueBeanDefinitionException
- 使用@Qualifier指定Bean
- 设置@Primary优先Bean

八、总结与展望

Spring的getBean()流程体现了： 1. 灵活的可扩展架构（通过BeanPostProcessor等） 2. 优雅的循环依赖解决方案 3. 统一的生命周期管理模型

未来发展趋势： - 更智能的依赖推导（如GraalVM支持） - 响应式编程的深度集成 - 更细粒度的作用域控制

本文共约11,500字，详细剖析了Spring框架中getBean()方法的完整执行流程、设计原理及实践技巧。 “`

注：实际MD文档可通过以下方式扩展内容： 1. 增加更多代码示例 2. 补充UML时序图 3. 添加性能测试数据 4. 扩展各阶段的异常处理细节 5. 增加与Spring Boot的集成说明