Ⅰ. Bean的作用域

一、概念

在 Spring IoC 和 DI 部分学习了 Spring 是如何帮助我们管理对象的。

通过五大类注解 @Controller、@Service、@Repository、@Component、@Configuration 和方法注解 @Bean 来声 Bean 对象。
通过 ApplicationContext 或者 BeanFactory 来获取对象
通过 @Autowired、Setter 方法或者构造方法等来为应用程序注入所依赖的Bean对象

默认情况下，Spring 容器中的 bean 都是单例的，这种行为模式就称之为 Bean 的作用域。

二、Bean的作用域

名称	生命周期	作用粒度	底层对象	所属环境
singleton	Spring 容器存活期间	容器级全局共享	Spring 容器	所有环境通用
prototype	每次获取新建实例	每次请求 Bean 时	Spring 容器	所有环境通用
request	一次 HTTP 请求	单次请求内共享	`HttpServletRequest`	仅 Web 环境
session	一次用户会话	单个用户会话级别	`HttpSession`	仅 Web 环境
application	整个 Web 应用	全局共享	`ServletContext`	仅 Web 环境
websocket	一次 WebSocket 连接	单连接	WebSocket 会话	仅 WebSocket

定义几个不同作用域的 Bean，需要搭配不同的注解，如下所示：

@Component
public class DogBeanConfig {
    **@Bean // 默认是单例singleton** 
    public Dog dog(){
        Dog dog = new Dog();
        dog.setName("旺旺");
        return dog;
    }
    
    @Bean
    **@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON)** 
    public Dog singleDog(){
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
    
    @Bean
    **@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)** 
    public Dog prototypeDog(){
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
    
    @Bean
    **@RequestScope** 
    public Dog requestDog() {
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
    
    @Bean
    **@SessionScope** 
    public Dog sessionDog() {
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
    
    @Bean
    **@ApplicationScope** 
    public Dog applicationDog() {
        Dog dog = new Dog();
        return dog;
    }
}

测试不同作用域的Bean取到的对象是否一样：

@RestController
public class DogController {
    @Autowired
    private Dog singleDog;
    
    @Autowired
    private Dog prototypeDog;
    
    @Autowired
    private Dog requestDog;
    
    @Autowired
    private Dog sessionDog;
    
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;
    
    @RequestMapping("/single")
    public String single(){
        Dog contextDog = (Dog)applicationContext.getBean("singleDog");
        return "dog:"+singleDog.toString()+",contextDog:"+contextDog;
    }
    
    @RequestMapping("/prototype")
    public String prototype(){
        Dog contextDog = (Dog)applicationContext.getBean("prototypeDog");
        return "dog:"+prototypeDog.toString()+",contextDog:"+contextDog;
    }
    
    @RequestMapping("/request")
    public String request(){
        Dog contextDog = (Dog)applicationContext.getBean("requestDog");
        return "dog:"+requestDog.toString()+",contextDog:"+contextDog.toString();
    }
    
    @RequestMapping("/session")
    public String session(){
        Dog contextDog = (Dog)applicationContext.getBean("sessionDog");
        return "dog:"+sessionDog.toString()+",contextDog:"+contextDog.toString();
    }
    
    @RequestMapping("/application")
    public String application(){
        Dog contextDog = (Dog)applicationContext.getBean("applicationDog");
        return "dog:"+applicationDog.toString()+",contextDog:"+contextDog.toString();
    }
}

单例作用域：http://127.0.0.1:8080/single

多次访问，得到的都是同一个对象，并且 @Autowired 和 applicationContext.getBean() 也是同一个对象。

多例作用域：http://127.0.0.1:8080/prototype

观察 ContextDog，每次获取的对象都不一样（而注入的对象 dog 在 Spring 容器启动时，就已经注入了，所以多次请求也不会发生变化）

请求作用域：http://127.0.0.1:8080/request

在一次请求中，@Autowired 和 applicationContext.getBean() 也是同一个对象。

但是每次请求，都会重新创建对象

会话作用域：http://127.0.0.1:8080/session

在一个session中，多次请求，获取到的对象都是同一个。

换一个浏览器访问，发现会重新创建对象。(另一个Session)

Application作用域：http://127.0.0.1:8080/application

在一个应用中，多次访问都是同一个对象

	`singleton`	`application`
生命周期	Spring 容器级（随容器启动）	ServletContext 级（Web 应用级别）
管理者	Spring IoC 容器	Web 容器（Tomcat/Jetty）
存储位置	Spring 的单例缓存池（Map）	ServletContext#setAttribute()
可访问范围	Spring 管理的类之间	整个 Web 应用中共享
是否依赖 Web 环境	❌ 否（通用）	✅ 是（仅限 Web 项目）
被 Spring 管理？	✅ 是	✅ 是，但底层基于 Web 容器

Web 容器 （比如 Tomcat、Jetty）
- 是运行环境，负责管理和调度所有部署进去的 Web 应用。
- 它 "包含" 多个 Web 应用，每个 Web 应用是一个独立的运行单元
- Web 容器本身不直接管理 Spring 容器，但它提供了 Web 应用运行所需的基础设施（线程池、Servlet 容器、ServletContext 等）。
Web 应用
- 是部署在 Web 容器中的一个具体应用（比如你的商城、博客系统）。
- 它包含了应用的代码、资源和配置。
- 在 Web 应用启动过程中，会创建和初始化 Spring 容器（WebApplicationContext） 。
- Web 应用通过配置（比如 web.xml 中的 ContextLoaderListener 或 Spring Boot 的启动类）来启动 Spring 容器。
Spring 容器 （ ApplicationContext/ WebApplicationContext）
- 是 Web 应用中的一部分，专门负责管理 Bean、依赖注入、生命周期等。
- Spring 容器依赖 Web 应用提供的环境（比如可以通过 ServletContext 获得一些信息）。
- Spring 容器和 Web 应用相互配合：
  - Spring 管理业务逻辑和组件；
  - Web 应用提供 Web 运行时环境（HTTP 请求、Session 等）；

🧩 类比一下：

Web 容器 是大楼物业；

Web 应用 是大楼里的租户办公室；

Spring 容器 是办公室里的智能管理系统，帮租户高效管理员工（Bean）和资源。

💥通常情况下， 一个 Web 应用应该只拥有一个 Spring 容器实例（ ApplicationContext），并且 Spring 的底层设计就是这么保障的 ，以避免 Bean 冲突、上下文混乱等问题。

Ⅱ. Bean的生命周期

生命周期指的是一个对象从诞生到销毁的整个生命过程，这个过程就叫做一个对象的生命周期。

Bean的生命周期分为以下5个部分：

实例化 （为 Bean 分配内存空间，即 构造方法 ）
属性赋值 （Bean 的注入和装配，比如 @AutoWired）
初始化
1. 执行各种通知，如 BeanNameAware、BeanFactoryAware、ApplicationContextAware 的接口方法。
2. 执行初始化方法
  - xml 定义 init-method
  - 使用注解的方式 @PostConstruct
  - 执行初始化后置方法 BeanPostProcessor
使用Bean
销毁Bean
- 销毁容器的各种方法，如 @PreDestroy、DisposableBean 接口方法、destroy-method。

比如我们现在需要买一栋房子，那么我们的流程是这样的：

先买房（实例化，从无到有）

装修（设置属性）

买家电，如洗衣机，冰箱，电视，空调等（各种初始化，可以入住）

入住（使用Bean）

卖房（Bean销毁）

执行流程如下图所示：

源码阅读

创建Bean的代码入口在 AbstractAutowireCapableBeanFactory``#``createBean

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
    implements AutowireCapableBeanFactory {
    
    protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
            throws BeanCreationException {
        //...代码省略
        try {
            // 在实例化之前, 是否有快捷创建的Bean, 也就是通过PostProcessorsBeforeInstantiation返回的Bean
            // 如果存在, 则会替代原来正常通过target bean生成的bean的流程
            Object bean = resolveBeforeInstantiation(beanName, mbdToUse);
            if (bean != null) {
                return bean;
            }
        }
        catch (Throwable ex) {
            throw new BeanCreationException(mbdToUse.getResourceDescription(), beanName,
                    "BeanPostProcessor before instantiation of bean failed", ex);
        }
        
        try {
            // 创建Bean
            // 方法中包含了实例化、属性赋值、初始化过程
            Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
            }
            return beanInstance;
        }
        //...代码省略
    }
}

点进去继续看源码：AbstractAutowireCapableBeanFactory#``doCreateBean

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
        throws BeanCreationException {
    **// 创建bean实例** 
    //...代码省略
    if (instanceWrapper == null) {
        // 实例化Bean
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    //...代码省略
    
    **//初始化bean实例** 
    Object exposedObject = bean;
    try {
        **// 依据bean definition 完成bean属性赋值** 
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        
        **// 执行bean初始化** 
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        if (ex instanceof BeanCreationException &&
                beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
            throw (BeanCreationException) ex;
        }
        else {
            throw new BeanCreationException(
                mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
        }
    }
    //...代码省略
    return exposedObject;
}

这三个方法与三个生命周期阶段一一对应

createBeanInstance()：实例化
populateBean()：属性赋值
initializeBean()：初始化

继续点进去 initializeBean()：

// 初始化Bean
protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    if (System.getSecurityManager() != null) {
        AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
            invokeAwareMethods(beanName, bean);
            return null;
        }, getAccessControlContext());
    }
    else {
        // 调用的三个Bean开头的Aware方法
        invokeAwareMethods(beanName, bean);
    }
    
    Object wrappedBean = bean;
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    
    try {
        // 调用初始化方法
        invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(
                (mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
                beanName, "Invocation of init method failed", ex);
    }
    
    if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
    }
    
    return wrappedBean;
}
 
// 调用的三个Bean开头的Aware方法
private void invokeAwareMethods(String beanName, Object bean) {
    if (bean instanceof Aware) {
        if (bean instanceof **BeanNameAware** ) {
            ((BeanNameAware) bean).setBeanName(beanName);
        }
        if (bean instanceof **BeanClassLoaderAware** ) {
            ClassLoader bcl = getBeanClassLoader();
            if (bcl != null) {
                ((BeanClassLoaderAware) bean).setBeanClassLoader(bcl);
            }
        }
        if (bean instanceof **BeanFactoryAware** ) {
            ((BeanFactoryAware) bean).setBeanFactory(AbstractAutowireCapableBeanFactory.this);
        }
    }
}

Ⅲ. SpringBoot自动配置

SpringBoot 的自动配置就是当 Spring 容器启动后，一些配置类、bean 对象等就自动存入到了 IoC 容器中，不需要我们手动去声明，从而简化了开发，省去了繁琐的配置操作。

一、Spring 加载 Bean

1. 问题描述

需求：使用 Spring 管理第三方的 jar 包的配置

引入第三方的包，其实就是在该项目下，引入第三方的代码，我们采用在该项目下创建不同的目录来模拟第三方的代码引入

第三方文件代码：

@Component
public class MyConfig {
    public void func() {
        System.*out*.println("start func() ...");
    }
}

获取 MyConfig 这个 Bean：

@SpringBootTest
class BeanTheoryApplicationTests {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;
 
    @Test
    void contextLoads() {
        MyConfig myConfig = applicationContext.getBean(MyConfig.class);
        System.*out*.println(myConfig);
    }
}

运行后报错：

2. 原因分析

Spring 通过五大注解和 @Bean 注解可以帮助我们把 Bean 加载到 Spring IoC 容器中，以上有个前提就是这些注解类需要和 SpringBoot启动类在同一个目录下 （@SpringBootApplication 标注的类就是 SpringBoot 项目的启动类）

当我们引入第三方的 Jar 包时，第三方的 Jar 代码目录肯定不在启动类的目录下，如何告诉 Spring 帮我们管理这些 Bean 呢？

3. 解决方案

常见的解决方案有两种：

@ComponentScan 组件扫描
@Import 导入（使用 @Import 导入的类会被 Spring 加载到 IoC 容器中）

① `@ComponentScan`

在启动类中添加扫描路径：

**@ComponentScan("com.liren.third")** 
@SpringBootApplication
public class BeanTheoryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.*run*(BeanTheoryApplication.class, args);
    }
}

也可以指定扫描多个包：

@ComponentScan({"com.liren.autoconfig", "com.example.demo"})

Spring 是否使用了这种方式呢？

非常明显，没有。 (因为我们引入第三方框架时，没有加扫描路径。比如mybatis)

如果 SpringBoot 采用这种方式，当我们引入大量的第三方依赖，比如 Mybatis、jackson 等时，就需要在启动类上配置不同依赖需要扫描的包，这种方式会非常繁琐。

② `@Import`

@Import 导入主要有以下几种形式：

导入类
导入 ImportSelector 接口实现类

1. 导入类

**@Import(MyConfig.class)** 
@SpringBootApplication
public class BeanTheoryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.*run*(BeanTheoryApplication.class, args);
    }
}

也可以采用导入多个类：

@Import({MyConfig1.class, MyConfig2.class})
@SpringBootApplication
public class BeanTheoryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.*run*(BeanTheoryApplication.class, args);
    }
}

很明显，这种方式也很繁琐，所以 SpringBoot 依然没有采用这种方式！

2. 导入 `ImportSelector` 接口实现类

首先写一个 ImportSelector 接口实现类，重写里面的 selectImports() 方法：

public class MyImportSelector **implements ImportSelector**  {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[]{**"com.liren.third.MyConfig"** };
    }
}

启动类中导入我们自定义的 MyImportSelector：

**@Import(MyImportSelector.class)** 
@SpringBootApplication
public class SpringAutoconfigApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringAutoconfigApplication.class, args);
    }
}

如何解决上述两种方式的问题❓

这两种方式都有一个明显的问题，就是使用者需要知道第三方依赖中有哪些 Bean 对象或配置类。如果漏掉其中一些 Bean，很可能导致我们的项目出现大的事故。

依赖中有哪些 Bean，使用时需要配置哪些 Bean，第三方依赖最清楚，那能否由第三方依赖来做这件事呢？

比较常见的方案就是第三方依赖给我们提供一个注解 ，这个注解一般都以 @EnableXxxx 开头的注解，注解中封装的就是 @Import 注解

第三方依赖提供注解：注解中封装 @Import 注解，导入 MyImportSelector.class

@Retention(RetentionPolicy.*RUNTIME*)
@Target(ElementType.*TYPE*)
**@Import(MyConfig.class)** 
public @interface EnableMyConfig {
}

在启动类上使用第三方提供的注解

**@EnableMyConfig** 
@SpringBootApplication
public class BeanTheoryApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.*run*(BeanTheoryApplication.class, args);
    }
}

这种方式也可以导入第三方依赖提供的 Bean，并且这种方式更优雅一点，SpringBoot 采用的也是这种方式。

二、自动装配原理

1. 源码阅读

一切的来自起源 SpringBoot 的启动类开始：（@SpringBootApplication 标注的类就是 SpringBoot 项目的启动类）

**@SpringBootApplication** 
public class SpringIocApplication {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取Spring上下文对象
        ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringIocApplication.class, args);
        
        // 从Spring上下文中获取对象
        BeanLifeComponent beanLifeComponent = context.getBean(BeanLifeComponent.class);
        beanLifeComponent.use();
    }
}

这个类和普通类唯一的区别就是 @SpringBootApplication 注解，这个注解也是 SpringBoot 实现自动配置的核心。

这个注解的内容如下所示：

JDK中提供了4个标准的用来对注解类型进行注解的注解类，我们称之为meta-annotation(元注解)，它们分别是：

@Target：描述注解的使用范围（即被修饰的注解可以用在什么地方）

@Retention：描述注解保留的时间范围

@Documented：描述在使用javadoc工具为类生成帮助文档时是否要保留其注解信息

@Inherited：使被它修饰的注解具有继承性（如果某个类使用了被 @Inherited 修饰的注解，则其子类将自动具有该注解）

2. `@EnableAutoConfiguration` 详解

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
**@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})** 
**@AutoConfigurationPackage** 
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
    Class<?>[] exclude() default {};
    String[] excludeName() default {};
}

① `@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})`

使用 @Import 注解，导入了实现 ImportSelector 接口的实现类：

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        } else {
            // 获取自动配置的配置类信息
            AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
            return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
        }
    }
}

selectImports() 方法底层调用 getAutoConfigurationEntry() 方法，获取可自动配置的配置类信息集合：

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    } else {
        AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
        
       ** // 获取在配置文件中配置的所有自动配置类的集合** 
        List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        
        configurations = this.removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
        this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
}

getAutoConfigurationEntry() 方法通过调用 getCandidateConfigurations(...) 方法获取在配置文件中配置的所有自动配置类的集合：

// 获取所有基于
// META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports文件
// META-INF/spring.factories文件中配置类的集合
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    ImportCandidates importCandidates = ImportCandidates.*load*(this.autoConfigurationAnnotation,
       getBeanClassLoader());
    List<String> configurations = importCandidates.getCandidates();
    Assert.*notEmpty*(configurations,
           "No auto configuration classes found in " + "META-INF/spring/"
                 + this.autoConfigurationAnnotation.getName() + ".imports. If you "
                 + "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
    return configurations;
}

获取所有基于 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件（在 IDEA 中双击 shift 之后打开查看）、META-INF/spring.factories 文件中配置类的集合。

在引入的起步依赖中，通常都有包含以上两个文件：

在加载自动配置类的时候，并不是将所有的配置全部加载进来 ，而是通过 @Conditional 等注解的判断进行动态加载。
- @Conditional 是 spring 底层注解，意思就是根据不同的条件，来进行自己不同的条件判断，如果满足指定的条件，那么配置类里边的配置才会生效。
META-INF/spring.factories 文件是 Spring 内部提供的一个约定俗成的加载方式，只需要在模块的 META-INF/spring.factories 文件中配置即可，Spring就会把相应的实现类注入到容器中。

比如 Redis 的配置：RedisAutoConfiguration

可以看到，配置文件中使用 @Bean 声明了一些对象，spring 就会自动调用配置类中使用 @Bean 标识的方法，并把对象注册到 Spring IoC 容器中。

② `@AutoConfigurationPackage`

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
**@Import({AutoConfigurationPackages.Registrar.class})** 
public @interface AutoConfigurationPackage {
    String[] basePackages() default {};
    Class<?>[] basePackageClasses() default {};
}

这个注解主要是导入一个配置文件 AutoConfigurationPackages.Registrar.class

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
       *register*(registry, new **PackageImports** (metadata).getPackageNames().toArray(new String[0]));
    }
 
    @Override
    public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
       return Collections.*singleton*(new PackageImports(metadata));
    }
}

Registrar 实现了 ImportBeanDefinitionRegistrar 类，就可以被注解 @Import 导入到 spring 容器里。

其中 (new PackageImports(metadata)).getPackageNames().toArray(new String[0]) 表示当前启动类所在的包名。

结论： @AutoConfigurationPackage就是将启动类所在的包下面所有的组件都扫描注册到 spring容器中 。

3. 总结

SpringBoot 自动配置原理的大概流程如下：

当 SpringBoot 程序启动时，会加载配置文件当中所定义的配置类，通过 @Import 注解将这些配置类全部加载到 Spring 的 IOC 容器中，交给 IOC 容器管理。

Spring原理

Ⅰ. Bean的作用域

一、概念

二、Bean的作用域

Ⅱ. Bean的生命周期

源码阅读

Ⅲ. SpringBoot自动配置

一、Spring 加载 Bean

1. 问题描述

2. 原因分析

3. 解决方案

① `@ComponentScan`

② `@Import`

1. 导入类

2. 导入 `ImportSelector` 接口实现类

如何解决上述两种方式的问题❓

二、自动装配原理

1. 源码阅读

2. `@EnableAutoConfiguration` 详解

① `@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})`

② `@AutoConfigurationPackage`

3. 总结

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