Springboot扩展点之InstantiationAwareBeanPostProcessor

Springboot扩展点系列实现方式、工作原理集合：

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Springboot扩展点系列之终结篇：Bean的生命周期

前言

前面介绍了Springboot的扩展点之BeanPostProcessor，再来介绍另一个扩展点InstantiationAwareBeanPostProcessor就容易多了。因为InstantiationAwareBeanPostProcessor也属于Bean级的后置处理器，还继承于BeanPostProcessor，因此InstantiationAwareBeanPostProcessor除了可以实现BeanPostProcessor的扩展外，又额外增加了三个扩展点，这篇文章也是围绕这三个扩展点展示，主要介绍InstantiationAwareBeanPostProcessor扩展接口的功能特性、实现方式、工作原理、和应用场景，BeanPostProcessor扩展部分可以翻看前面的文章Springboot的扩展点之BeanPostProcessor。

功能特性

1、虽然InstantiationAwareBeanPostProcessor继承于BeanPostProcessor，但是InstantiationAwareBeanPostProcessor的执行时机要稍早于BeanPostProcessor；

2、InstantiationAwareBeanPostProcessor有三个扩展方法，分别是：postProcessBeforeInstantiation()、postProcessAfterInstantiation()、postProcessProperties()；

3、postProcessBeforeInstantiation()在Spring中Bean实例化前触发执行；

4、postProcessAfterInstantiation()、postProcessProperties()在Spring中Bean实例化后，属性注入前触发执行；

5、InstantiationAwareBeanPostProcessor继承于BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization()和postProcessAfterInitialization()则在Spring中Bean实例化、属性注入完成后触发执行；

6、postProcessBeforeInstantiation()扩展点可以自定义个性化的Bean来替换掉目标Bean，需要注意的是替换掉目标Bean后，postProcessAfterInstantiation()会执行，其他的扩展点将不再触发；

7、postProcessAfterInstantiation()的返回值为布尔类型，如果返回值为true，则第三个扩展点postProcessProperties()会继续执行；如果返回值为false，则第三个扩展点postProcessProperties()将不再执行；

8、postProcessProperties()扩展点可以在目标Bean实例化后，属性注入前，对要注入的属性值内容进行更改，以替换掉原来的属性值；

实现方式

总的来说InstantiationAwareBeanPostProcessor扩展点的实现方式很简单，实现接口，重写相应的方法实现扩展逻辑，并用@Component注解标记实现类，其余的由Spring自动完成。下面通过示例逐步详细介绍：

1、定义一个Controller类（ExampleController）,通过setter方法注入属性ExampService;

@RestController
@RequestMapping("/example")
@Slf4j
public class ExampleController {private String creator="gaox";private ExampleService exampleService;@Autowiredpublic void setExampleService(ExampleService exampleService) {this.exampleService = exampleService;log.info("----ExampleController内的exampleService属性被注入");}public void setCreator(String creator) {this.creator = creator;log.info("----ExampleController内的creator属性被注入");}public String getCreator() {return creator;}public ExampleController() {log.info("----ExampleController无参构造方法被执行");}
}

2、定义ExampleService类，以便作为引用属性注入到ExampleController中；

@Service
@Slf4j
public class ExampleService {public ExampleService() {log.info("----ExampleService无参构造方法被执行");}public void test(){System.out.println("test");}
}

3、定义InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类示例类MyInstantiationAwareBeanPostProcessor，并重写InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的三个扩展方法和继承于BeanPostProcessor接口的两个扩展方法；

@Component
@Slf4j
public class MyInstantiationAwareBeanPostProcessor implements InstantiationAwareBeanPostProcessor {@SneakyThrows@Overridepublic Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {if (beanName.equals("exampleController")) {log.info("----postProcessBeforeInstantiation被执行：" + beanName);return null;}return null;}@Overridepublic boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {if (beanName.equals("exampleController")) {log.info("----postProcessAfterInstantiation被执行：" + beanName);}return true;}@Overridepublic PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) throws BeansException {if (beanName.equals("exampleController")) {log.info("----postProcessProperties被执行：" + beanName);MutablePropertyValues  mutablePropertyValues=new MutablePropertyValues();mutablePropertyValues.addPropertyValue("creator","fanfu");pvs=mutablePropertyValues;}return pvs;}@Overridepublic Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {if (beanName.equals("exampleController")) {log.info("----postProcessBeforeInitialization---" + beanName);//如果特定的bean实例化完成后,还未执行InitializingBean.afterPropertiesSet()方法之前,有一些其他操作,可以在这里实现}return bean;}@Overridepublic Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {if (beanName.equals("exampleController")) {log.info("----postProcessAfterInitialization---" + beanName);//如果特定的bean实例化完成,InitializingBean.afterPropertiesSet()方法执行后,有一些其他操作,可以在这里实现}return bean;}
}

4、编写单元测试验证InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的功能特性；

@Test
public void test3(){AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.fanfu");ExampleController bean = context.getBean(ExampleController.class);Assert.isTrue("fanfu".equals(bean.getCreator()),"属性替换失败");log.info("----"+bean.getCreator());}

执行结果如下：

工作原理

注册时机

1、因为InstantiationAwareBeanPostProcessor接口继承于BeanPostProcessor接口，所以InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类的注册时机和BeanPostProcessor是一致的，因此很快就找到了InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类的注册入口，即org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh--->registerBeanPostProcessors；

2、进入到AbstractApplicationContext#registerBeanPostProcessors方法内，会发现这段代码很干净，即依赖于PostProcessorRegistrationDelegate类的registerBeanPostProcessors()方法；

protected void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory, this);
}

3、进入到PostProcessorRegistrationDelegate类的registerBeanPostProcessors()方法又是另一番洞天：大致是可以分为四步，第一步，获取所有实现BeanPostProcessor接口的实现类的名称，实现方式示例中的MyBeanPostProcessors就在其中；

第二步，提前注册BeanPostProcessorChecker，主要用途是用于Bean创建过程中的日志信息打印记录；

第三步，就是把所有的BeanPostProcessor接口的实现类，按照是否实现PriorityOrdered接口、是否实现Ordered接口、其他，分为三组；

最后一步内容很长，不过很简单，即按第二步分成的三类，依次注册，具体的顺序是：1：实现PriorityOrdered接口BeanPostProcessor接口的实现类、2：实现实现Ordered接口BeanPostProcessor接口的实现类、3：其他的BeanPostProcessor接口的实现类，其中MyInstantiationAwareBeanPostProcessor属于第三类；

总结，InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类的注册，其本质是把接口的实现类注入到Spring容器的一个集合里存起来，具体的注册逻辑在PostProcessorRegistrationDelegate#registerBeanPostProcessors()。

执行时机

从实现方式的示例的单元测试执行结果可以看出，InstantiationAwareBeanPostProcessor接口继承于BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization()和postProcessAfterInitialization()扩展点的执行时机是在Bean(ExampleController)实例化、属性注入完成后触发执行的，其具体的工作原理可以参考Springboot的扩展点之BeanPostProcessor，下面就InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的另外三个扩展点的执行时机进行分析。

1、从实现方式示例中，可知InstantiationAwareBeanPostProcessor的第一个扩展点postProcessBeforeInstantiation()是在Eean实例化前触发执行的，所以寻找其执行时机的第一步就要找到Bean实例化的入口，通过debug很快找到了这个位置 ，AbstractApplicationContext#refresh--->finishBeanFactoryInitialization()；

2、进入到finishBeanFactoryInitialization()方法，会发现ExampleController这个Bean的实例化是在

DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons方法；

3、这里实际被调用的是DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons方法，进入到这个方法内，又调用了AbstractBeanFactory#getBean()，从这才算真正Bean的获取或创建的入品口口。这里大致介绍一下getBean()的逻辑：当获取某一个bean时，先查询缓存确定是否存在，若存在，则直接返回，若不存在，则开始创建Bean，若Bean内依赖了另外一个Bean，则是上述过程的一个递归。

4、进入到AbstractBeanFactory#getBean方法，发现又调用了AbstractBeanFactory#doGetBean

-->DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()

-->AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean()；

这里需要注意一下，用到了lambda表达式，即把下面的函数式接口的具体实现作为DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()的第二个形参singletonFactory

传进去，在DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()内，执行到singletonFactory.getObject()时触发下面lambda表达式内的createBean()；（lambda表达式的应用在Spirng的源码中应用很广泛，所以对这块不太熟悉的小伙伴可以着重研究一下）

() -> {try {return createBean(beanName, mbd, args);}catch (BeansException ex) {destroySingleton(beanName);throw ex;}
}

postProcessBeforeInstantiation()

5、源码分析本身并不难，难的是需要耐心，分析这么多了，实际上还未走到进入到InstantiationAwareBeanPostProcessor的扩展点，但是已经很接近了。进入到AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean()

--->AbstractAutowireCapableBeanFactory#resolveBeforeInstantiation()，定睛一看第一个扩展点到了，具体且看下面的注释内容：

protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd) {Object bean = null;if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved)) {// 检查bean是不是合成的Bean，//InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类是否己注册if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {//查询出目标Bean的Class实例Class<?> targetType = determineTargetType(beanName, mbd);if (targetType != null) {//开始执行第一个扩展方法postProcessBeforeInstantiationbean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);if (bean != null) {bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);}}}mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null);}return bean;
}

具体的扩展点postProcessBeforeInstantiation()的执行也是朴实无华：查询出所有接口的实现类，然后循环执行；只一需要注意的是扩展点处的返回值处理，这个时候目标Bean(ExampleController)未实例化，这时可以自定义一个Bean对象作为返回值把目标Bean替换掉，那么后续的postProcessBeforeInitialization扩展点还会触发执行，而其他扩展点将会跳过不再执行；什么意思呢？简单点理解就是正常情况下Spring管理目标Bean会一步一步的实例化、属性注入、初始化，但你想要实现点个性化的东西，Spring就把这个Bean实例化及以后的权利交给你了。

protected Object applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) {for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;Object result = ibp.postProcessBeforeInstantiation(beanClass, beanName);if (result != null) {return result;}}}return null;
}

postProcessAfterInstantiation()

6、从AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean()

--->AbstractAutowireCapableBeanFactory#resolveBeforeInstantiation()完成第一个扩展点的执行，继续往下走就是AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean了，要找到第二个、第三个扩展点都在这里面；

7、进入到AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean方法，如下图，instanceWrapper.getWrappedInstance()完成了目标Bean(ExampleController)的示例化，但是属性exampleService还未注入；

继续往下走，调用populateBean()，完成对已实例化的目标Bean(ExampleController)的属性注入；如图进入到populateBean()就开始了第二个扩展点postProcessAfterInstantiation()方法的执行；这里要注意一下返回值的类型为布尔类型：如果返回true，则会继续执行第三个扩展点；如果返回fase，则第三个扩展点不会执行，直接return跳出了当前方法；

postProcessProperties()

还是在AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean方法中，第二个扩展点执行过且返回值为true，接着往下就会执行到第三个扩展点postProcessProperties()；

第三个扩展点要着重说一下，第三个扩展触发执行的时候Bean已经实例化，但是未完成属性注入，但是这里可以在里替换掉即将注入的属性。在实现方式的示例代码ExampleController类中，定义了一个String类型的属性creator，默认值为"gaox"，在MyInstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessProperties中，把“gaox”替换为“fanfu”，再看单元测试的执行结果，默认值“gaox”被替换成了“fanfu”；

应用场景

其实了解了InstantiationAwareBeanPostProcessorr的功能特性、实现方式和工作原理，在遇到类似的业务需求的时候都可以应用这些扩展点，这里举一个平时开发中经用到但是应该没有注意到的一个Spring内部经典实现AutowiredAnnotationBeanPostProcessor。

通过的UML类图，可以看到AutowiredAnnotationBeanPostProcessor继承于InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter，而InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter又实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口，SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口又继承了InstantiationAwareBeanPostProcessor。

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor又实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessProperties()；实现方式中示例代码ExampleController类的exampleService属性用@Autowired注解标记后，实际的注入实现逻辑就在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties()内，有兴趣的小伙伴可以继续深入下去探寻一翻。

@Override
public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);try {metadata.inject(bean, beanName, pvs);}catch (BeanCreationException ex) {throw ex;}catch (Throwable ex) {throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);}return pvs;
}