Spring中FactoryBean的作用和实现原理

BeanFactory与FactoryBean,相信很多刚翻看Spring源码的同学跟我一样很好奇这俩货怎么长得这么像,分别都是干啥用的。BeanFactory是Spring中Bean工厂的顶层接口,也是我们常说的SpringIOC容器,它定下了IOC容器的一些规范和常用方法并管理着Spring中所有的Bean,今天我们不讲它,我们看一下后面那个FactoryBean。

先说下FactoryBean和其作用再开始分析:首先它是一个Bean,但又不仅仅是一个Bean。它是一个能生产或修饰对象生成的工厂Bean,类似于设计模式中的工厂模式和装饰器模式。它能在需要的时候生产一个对象,且不仅仅限于它自身,它能返回任何Bean的实例。


上面的解释有点抽象,那么我们浏览一遍FactoryBean在Spring中是怎么应用的就好懂了。我们都知道在Spring中我们的Bean都会被Spring的IOC容器所管理,在AbstractApplicationContext中有一个很重要的方法:refresh(),项目启动或重启的时候refresh()会调用getBean()初始化所有的Bean,这个getBean()最终会指向AbstractBeanFactory中的getBean()方法。

在AbstractBeanFactory中,不管是根据名称还是根据类型,getBean()最终都会调用doGetBean(),在doGetBean()方法中一开始就获取了名称beanName和实例sharedInstance,这个方法太长,这里就贴前面两行。

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String beanName = this.transformedBeanName(name);
Object sharedInstance = this.getSingleton(beanName);

transformedBeanName(name)是为了获取Bean真正的名称,它会去掉name前面的'&',而getSingleton(beanName)是从父类容器singletonObjects中取的这个Bean的实例。在Spring中还有很多这样的容器,比如DefaultListableBeanFactory中的beanDefinitionMap,它就是的IOC容器真正保存Bean的地方,它是一个HashMap。类似的还有FactoryBeanRegistrySupport中的factoryBeanObjectCache等。

回到doGetBean()方法中,拿到sharedInstance后,后面的一大堆操作做了单例、多例等判断,最终会走到this.getObjectForBeanInstance(),关键部分就在这个方法中,进入方法代码。

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protected Object getObjectForBeanInstance(Object beanInstance, String name, String beanName, 
@Nullable RootBeanDefinition mbd) {
if (BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
if (beanInstance instanceof NullBean) {
return beanInstance;
}
if (!(beanInstance instanceof FactoryBean)) {
throw new BeanIsNotAFactoryException(this.transformedBeanName(name), beanInstance.getClass());
}
}
if (beanInstance instanceof FactoryBean && !BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)) {
Object object = null;
if (mbd == null) {
object = this.getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
}
if (object == null) {
FactoryBean<?> factory = (FactoryBean)beanInstance;
if (mbd == null && this.containsBeanDefinition(beanName)) {
mbd = this.getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
}
boolean synthetic = mbd != null && mbd.isSynthetic();
object = this.getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic);
}
return object;
} else {
return beanInstance;
}
}

在上面的代码中有两个判断分别是beanInstance instanceof FactoryBeanBeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name),前面判断的是beanInstance是否属于FactoryBean或其子类的实例,后面这个方法判断name是否不为空且以&开头。

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public static boolean isFactoryDereference(@Nullable String name) {
return name != null && name.startsWith("&");
}

如果beanInstance不属于FactoryBean或其子类的实例,或者name是以&开头就直接返回实例对象beanInstance,否则进入到if分支中。在if分支里的各种if .. ==null判断是为了提高性能,咱们只挑关键部分看:object = this.getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic); 继续跟踪进去看代码。

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protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) {
if (factory.isSingleton() && this.containsSingleton(beanName)) {
synchronized(this.getSingletonMutex()) {
Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
if (object == null) {
object = this.doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
if (alreadyThere != null) {
object = alreadyThere;
} else {
if (shouldPostProcess) {
if (this.isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
return object;
}
this.beforeSingletonCreation(beanName);
try {
object = this.postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
} catch (Throwable var14) {
throw new BeanCreationException(beanName,
"Post-processing of FactoryBean's singleton object failed", var14);
} finally {
this.afterSingletonCreation(beanName);
}
}
if (this.containsSingleton(beanName)) {
this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);
}
}
}
return object;
}
} else {
Object object = this.doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
if (shouldPostProcess) {
try {
object = this.postProcessObjectFromFactoryBean(object, beanName);
} catch (Throwable var17) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Post-processing of FactoryBean's object failed", var17);
}
}
return object;
}
}

这里面也是做了很多判断,咱们也只挑关键部分看。这里说一下个人想法,看源码的时候如果我们一直追究所有的细节那会让我们会越陷越深,掉入细节的无底洞,稍不留神脑回路跟不上就会蒙圈。我们要学会找源码中的关键部分看,弄懂主要流程和本次看源码的目的的那部分就行。等我们对Spring整体有了一个很好的理解之后,再回头看之前不懂的代码就会豁然开朗。在上面这个方法中不管是走上面的if分支还是到下边的else中,关键部分就是object = this.doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName)这段代码调用,继续点进去。

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private Object doGetObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName) throws BeanCreationException {
Object object;
try {
if (System.getSecurityManager() != null) {
AccessControlContext acc = this.getAccessControlContext();
try {
object = AccessController.doPrivileged(factory::getObject, acc);
} catch (PrivilegedActionException var6) {
throw var6.getException();
}
} else {
object = factory.getObject();
}
} catch (FactoryBeanNotInitializedException var7) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, var7.toString());
} catch (Throwable var8) {
throw new BeanCreationException(beanName, "FactoryBean threw exception on object creation", var8);
}
if (object == null) {
if (this.isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
"FactoryBean which is currently in creation returned null from getObject");
}
object = new NullBean();
}
return object;
}

在这个方法中有一行关键代码:object = factory.getObject(); 这个factory就是我们传入的beanInstance实例。绕了这么一大圈,getBean方法返回的居然是我们实现FactoryBean接口定义的getObject方法。

那么跟一开始对FactoryBean的描述印证了,FactoryBean是一个能生产或修饰对象生成的工厂Bean。一个Bean如果实现了FactoryBean接口,那么根据该Bean的名称获取到的实际上是getObject()返回的对象,而不是这个Bean自身实例,如果要获取这个Bean自身实例,那么需要在名称前面加上’&’符号

一般情况下,Spring通过反射机制利用的class属性指定实现类实例化Bean,在某些情况下,实例化Bean过程比较复杂,如果按照传统的方式,则需要在中提供大量的配置信息。配置方式的灵活性是受限的,这时采用编码的方式可能会得到一个简单的方案。Spring为此提供了一个org.springframework.bean.factory.FactoryBean的工厂类接口,用户可以通过实现该接口定制实例化Bean的逻辑。FactoryBean接口对于Spring框架来说占用重要的地位,Spring自身就提供了70多个FactoryBean的实现。它们隐藏了实例化一些复杂Bean的细节,给上层应用带来了便利。从Spring3.0开始,FactoryBean开始支持泛型,即接口声明改为FactoryBean的形式


原理弄明白了,下面通过代码测试验证上面的流程,先定义一个Bean实现FactoryBean接口。

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@Component
public class MyBean implements FactoryBean {
private String message;
public MyBean() {
this.message = "通过构造方法初始化实例";
}
@Override
public Object getObject() throws Exception {
MyBean myBean = new MyBean();
myBean.message = "通过FactoryBean.getObject()创建实例";
// 这里并不一定要返回MyBean自身的实例,可以是其他任何对象的实例
return myBean;
}
@Override
public Class<?> getObjectType() {
return MyBean.class;
}
public String getMessage() {
return message;
}
}

MyBean实现了FactoryBean接口的两个方法,getObject()是可以返回任何对象的实例的,这里测试就返回MyBean自身实例,且返回前给message字段赋值。同时在构造方法中也为message赋值。然后测试代码中先通过名称获取Bean实例,打印message的内容,再通过’&’+名称获取实例并打印message内容。

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@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = TestApplication.class)
public class FactoryBeanTest {
@Autowired
private ApplicationContext context;
@Test
public void test() {
MyBean myBean1 = (MyBean) context.getBean("myBean");
System.out.println("myBean1 = " + myBean1.getMessage());
MyBean myBean2 = (MyBean) context.getBean("&myBean");
System.out.println("myBean2 = " + myBean2.getMessage());
System.out.println("myBean1.equals(myBean2) = " + myBean1.equals(myBean2));
}
}
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myBean1 = 通过FactoryBean.getObject()初始化实例
myBean2 = 通过构造方法初始化实例
myBean1.equals(myBean2) = false

通过测试我们发现获取的两个实例中的message的值不一样,对比两个对象的引用也不相同。上述所讲关于FactoryBean的内容印证完毕,本文结束。

明人不说暗话,如果你觉得可以的话,你懂的!