## BeanFactoryAware
- [BeanFactoryAware](#beanfactoryaware)
- [一、基本信息](#一基本信息)
- [二、接口描述](#二接口描述)
- [三、接口源码](#三接口源码)
- [四、主要功能](#四主要功能)
- [五、最佳实践](#五最佳实践)
- [六、时序图](#六时序图)
- [七、源码分析](#七源码分析)
- [八、注意事项](#八注意事项)
- [九、总结](#九总结)
- [最佳实践总结](#最佳实践总结)
- [源码分析总结](#源码分析总结)
### 一、基本信息
✒️ **作者** - Lex 📝 **博客** - [我的CSDN](https://blog.csdn.net/duzhuang2399/article/details/133914782) 📚 **文章目录** - [所有文章](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading) 🔗 **源码地址** - [BeanFactoryAware源码](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading/tree/master/spring-aware/spring-aware-beanFactoryAware)
### 二、接口描述
`BeanFactoryAware` 接口，允许 Spring bean 获得其所在的 `BeanFactory` 的引用。当一个 bean 实现了这个接口，Spring 容器在初始化该 bean 时，会自动调用 `setBeanFactory()` 方法，并传递一个 `BeanFactory` 实例。
### 三、接口源码
`BeanFactoryAware` 是 Spring 框架自 11.03.2003 开始引入的一个核心接口。允许 Spring beans 获知并与其所在的 `BeanFactory` 进行交互。这为 beans 提供了直接访问 `BeanFactory` 的能力，进而可以查询和交互其他的 beans。
```java
/**
* 由希望知道其所属的 BeanFactory 的 beans 实现的接口。
*
* 例如，beans 可以通过工厂查找合作的 beans（依赖查找）。
* 请注意，大多数 beans 会选择通过相应的 bean 属性或构造函数参数
* 接收对合作 beans 的引用（依赖注入）。
*
* 有关所有 bean 生命周期方法的列表，请参阅
* BeanFactory BeanFactory javadocs。
*
* @author Rod Johnson
* @author Chris Beams
* @since 11.03.2003
* @see BeanNameAware
* @see BeanClassLoaderAware
* @see InitializingBean
* @see org.springframework.context.ApplicationContextAware
*/
public interface BeanFactoryAware extends Aware {
/**
* 向 bean 实例提供其拥有的工厂的回调。
* 在正常 bean 属性填充之后但在初始化回调之前（如
* InitializingBean#afterPropertiesSet() 或自定义的初始化方法）调用。
* @param beanFactory 拥有的 BeanFactory（永远不会是 null）。
* bean 可以立即调用工厂上的方法。
* @throws BeansException 初始化错误的情况下
* @see BeanInitializationException
*/
void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException;
}
```
### 四、主要功能
1. **获取 `BeanFactory` 引用**
+ 通过实现 `BeanFactoryAware` 接口并重写 `setBeanFactory` 方法，bean 在初始化过程中会收到其所属的 `BeanFactory` 的引用。Spring 容器会自动为实现了该接口的 bean 调用 `setBeanFactory` 方法。
2. **依赖查找**
+ 一旦 bean 有了 `BeanFactory` 的引用，它就可以使用这个工厂来动态地查找其他 beans。这种方式被称为“依赖查找”（Dependency Lookup），与常见的“依赖注入”（Dependency Injection）方式相对。
3. **与 `BeanFactory` 进行交互**
+ 获取 `BeanFactory` 的引用不仅仅是为了查找其他 beans，bean 还可以与其所在的 `BeanFactory` 进行更广泛的互动，例如检查 bean 的作用域、检查 bean 是否为单例、或获取 bean 的别名等。
### 五、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`UserService`类型的bean，最后调用`validateUser`方法。
```java
public class BeanNameAwareApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
userService.validateUser("root", "123456");
}
}
```
使用`@ComponentScan`注解，告诉 Spring 容器去 "`com.xcs.spring.validate`" "`com.xcs.spring.service`"扫描包及其子包
```java
@Configuration
@ComponentScan({"com.xcs.spring.validate", "com.xcs.spring.service"})
public class MyConfiguration {
}
```
**UserValidator**是一个简单的验证器接口，具有一个方法 `validate`，用于验证用户名和密码是否有效。SimpleUserValidator是一个实现。它进行简单的验证，仅检查用户名和密码是否为非空。`ComplexUserValidator` 是 `UserValidator` 接口的另一个实现。这个验证器有点复杂，除了检查用户名和密码是否为空外，还检查用户名的长度是否大于 5 以及密码的长度是否大于 8。
```java
public interface UserValidator {
boolean validate(String username, String password);
}
@Component("simpleUserValidator")
public class SimpleUserValidator implements UserValidator {
@Override
public boolean validate(String username, String password) {
System.out.println("使用SimpleUserValidator");
return username != null && password != null;
}
}
@Component("complexUserValidator")
public class ComplexUserValidator implements UserValidator {
@Override
public boolean validate(String username, String password) {
System.out.println("使用ComplexUserValidator");
return username != null && username.length() > 5 && password != null && password.length() > 8;
}
}
```
`UserService` 类利用了 Spring 的 `BeanFactoryAware` 和 `InitializingBean` 接口，动态地选择了一个验证器。这种设计提供了极大的灵活性，允许 `UserService` 根据不同的配置或条件使用不同的验证方法。这也意味着在未来，如果需要添加更多的验证方法，只需简单地添加新的验证器实现，然后在 `someConfigurationMethod()` 中进行相应的调整。
```java
@Service
public class UserService implements BeanFactoryAware, InitializingBean {
private BeanFactory beanFactory;
private UserValidator userValidator;
@Override
public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
this.beanFactory = beanFactory;
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
if (someConfigurationMethod()) {
userValidator = beanFactory.getBean("simpleUserValidator", UserValidator.class);
} else {
userValidator = beanFactory.getBean("complexUserValidator", UserValidator.class);
}
}
public void validateUser(String username, String password) {
boolean success = userValidator.validate(username, password);
if (success){
System.out.println("验证账号密码成功");
}else{
System.out.println("验证账号密码失败");
}
}
private boolean someConfigurationMethod() {
return true;
}
}
```
运行结果发现，使用了`SimpleUserValidator`来验证账号密码，并且验证成功。
```java
使用SimpleUserValidator
验证账号密码成功
```
### 六、时序图
~~~mermaid
sequenceDiagram
Title: BeanFactoryAware时序图
participant BeanFactoryAwareApplication
participant AnnotationConfigApplicationContext
participant AbstractApplicationContext
participant DefaultListableBeanFactory
participant AbstractBeanFactory
participant DefaultSingletonBeanRegistry
participant AbstractAutowireCapableBeanFactory
participant UserService
BeanFactoryAwareApplication->>AnnotationConfigApplicationContext:AnnotationConfigApplicationContext(componentClasses)
创建上下文
AnnotationConfigApplicationContext->>AbstractApplicationContext:refresh()
刷新上下文
AbstractApplicationContext->>AbstractApplicationContext:finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)
初始化Bean工厂
AbstractApplicationContext->>DefaultListableBeanFactory:preInstantiateSingletons()
实例化单例
DefaultListableBeanFactory->>AbstractBeanFactory:getBean(name)
获取Bean
AbstractBeanFactory->>AbstractBeanFactory:doGetBean(name,requiredType,args,typeCheckOnly)
执行获取Bean
AbstractBeanFactory->>DefaultSingletonBeanRegistry:getSingleton(beanName,singletonFactory)
获取单例Bean
DefaultSingletonBeanRegistry-->>AbstractBeanFactory:getObject()
获取Bean实例
AbstractBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:createBean(beanName,mbd,args)
创建Bean
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:doCreateBean(beanName,mbd,args)
执行Bean创建
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:initializeBean(beanName,bean,mbd)
负责bean的初始化
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:invokeAwareMethods(beanName, bean)
调用Aware方法
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>UserService:setBeanFactory(beanFactory)
设置beanFactory
AbstractAutowireCapableBeanFactory-->>AbstractBeanFactory:返回Bean对象
AbstractBeanFactory-->>DefaultListableBeanFactory:返回Bean对象
AnnotationConfigApplicationContext-->>BeanFactoryAwareApplication:初始化完成
~~~
### 七、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`UserService`类型的bean，最后调用`validateUser`方法。
```java
public class BeanNameAwareApplication {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
userService.validateUser("root", "123456");
}
}
```
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
```java
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。
```java
@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。
```java
/**
* 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。
```java
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。
```java
@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。
```java
protected T doGetBean(
String name, @Nullable Class 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。
```java
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。
```java
@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。
```java
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，`invokeAwareMethods(beanName, bean)`是一个非常重要的步骤。这个方法是为了处理实现了Spring的`Aware`接口族的Beans（例如`BeanNameAware`, `BeanFactoryAware`等）。如果提供的bean实现了任何这些接口，该方法会回调相应的`Aware`方法。
```java
protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
// ... [代码部分省略以简化]
invokeAwareMethods(beanName, bean);
// ... [代码部分省略以简化]
return wrappedBean;
}
```
在`org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeAwareMethods`方法中，用于处理实现了 Spring `Aware` 接口族的 beans。当一个 bean 实现了如 `BeanNameAware`、`BeanClassLoaderAware` 或 `BeanFactoryAware` 等接口时，此方法确保正确的回调方法被调用，从而为 bean 提供关于其运行环境或其他相关信息。
```java
private void invokeAwareMethods(String beanName, Object bean) {
if (bean instanceof Aware) {
if (bean instanceof BeanNameAware) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
if (bean instanceof BeanClassLoaderAware) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
if (bean instanceof BeanFactoryAware) {
((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
}
}
}
```
最后执行到我们自定义的逻辑中，容器将调用 `setBeanFactory()` 方法，并将当前的 bean factory 实例作为参数传递。
```java
@Service
public class UserService implements BeanFactoryAware, InitializingBean {
private BeanFactory beanFactory;
private UserValidator userValidator;
@Override
public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
this.beanFactory = beanFactory;
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
// ... [代码部分省略以简化]
}
public void validateUser(String username, String password) {
// ... [代码部分省略以简化]
}
private boolean someConfigurationMethod() {
return true;
}
}
```
### 八、注意事项
1. **生命周期时机**
+ `setBeanFactory` 方法是在 bean 属性设置之后但在其他初始化方法（如 `@PostConstruct`、`InitializingBean#afterPropertiesSet` 或指定的初始化方法）之前调用的。
2. **避免循环依赖**
+ 当 beans 通过 `BeanFactory` 查找其他 beans 时，可能会出现循环依赖的情况。例如，bean A 在其 `setBeanFactory` 方法中查找 bean B，而 bean B 在其 `setBeanFactory` 方法中查找 bean A。这种情况会导致容器初始化失败。
3. **知道 bean 的作用域**
+ 当从 `BeanFactory` 获取 beans 时，请记住 bean 的作用域。如果 bean 是原型作用域的，每次 `getBean` 调用都会返回一个新的实例。
4. **不要过度自定义**
+ 除非有很好的理由，否则应避免在 `setBeanFactory` 方法中执行大量的自定义逻辑。这会使 bean 的初始化过程变得复杂，并可能导致不可预见的副作用。
### 九、总结
#### 最佳实践总结
1. **构建与配置**
+ 在 `BeanNameAwareApplication` 启动类中，使用了 `AnnotationConfigApplicationContext` 来基于 Java 配置类 (`MyConfiguration`) 初始化 Spring 上下文。这是一个 Java-based 的配置方法，与传统的 XML-based 配置相比，更加直观和灵活。
2. **组件扫描**
+ `MyConfiguration` 配置类使用 `@ComponentScan` 注解指定了需要被扫描的包路径。Spring 容器会自动扫描这些包以及其子包下的组件，并将它们注册为 Spring beans。
3. **验证器设计**
+ 我们设计了一个 `UserValidator` 接口，以及两个实现该接口的类：`SimpleUserValidator` 和 `ComplexUserValidator`。这两个验证器具有不同的验证逻辑，以满足不同的验证需求。
4. **动态选择验证器**
+ `UserService` 类是此应用的核心，它根据某些配置动态地从 `BeanFactory` 中选择一个验证器。这是通过实现 `BeanFactoryAware` 和 `InitializingBean` 接口来完成的：`BeanFactoryAware` 允许 `UserService` 访问 Spring 容器的 `BeanFactory`。InitializingBean` 确保在所有属性（例如依赖注入）设置完毕后，选择合适的验证器。
5. **运行与输出**
+ 当调用 `validateUser` 方法验证用户名和密码时，根据所选择的验证器（在此示例中是 `SimpleUserValidator`），将输出相应的验证信息。此外，验证器本身也输出了它正在使用的验证方法。
#### 源码分析总结
1. **应用启动与上下文初始化**
+ 当启动类 `BeanNameAwareApplication` 被执行，一个新的 `AnnotationConfigApplicationContext` 被创建并初始化，其中传入了配置类 `MyConfiguration`。
2. **配置类与组件扫描**
+ `MyConfiguration` 是一个 Java 配置类，它告诉 Spring 容器去扫描特定的包以查找组件。
3. **单例bean的预实例化**
+ 在上下文的 `refresh()` 方法中，Spring 会预先实例化所有非懒加载的单例bean。这意味着在容器启动时，这些bean会被初始化。
4. **Bean的实例化和初始化**
+ 在上下文刷新的过程中，Spring 容器会逐个创建并初始化所有的单例bean。`doCreateBean` 方法负责实例化bean、注入依赖、并调用任何初始化方法。
5. **处理 Aware 接口**
+ 对于实现了 `Aware` 接口的bean，如 `BeanFactoryAware`，在初始化过程中，Spring 容器会调用相应的 `Aware` 方法（例如，`setBeanFactory`）。这使得bean可以获得关于其运行环境的信息或其他 Spring 功能。
6. **自定义逻辑执行**
+ 一旦bean被初始化，并且所有的 `Aware` 方法都被调用，就可以执行自定义逻辑。在这个例子中，这是通过 `UserService` 的 `validateUser` 方法来完成的。
7. **BeanFactoryAware 的特性**
+ 通过实现 `BeanFactoryAware`，`UserService` 能够获得对 `BeanFactory` 的访问权限。这使得它可以在运行时动态地从 `BeanFactory` 中获取bean，如在示例中的 `UserValidator`。