带你彻底掌握Bean的生命周期

2023-06-20 10:55 由华为云开发者联盟发表于 #软件工程

摘要：我们将深入研究Spring Framework的核心部分——Spring Bean的生命周期。

本文分享自华为云社区《Spring高手之路5——彻底掌握Bean的生命周期》，作者：砖业洋__ 。

1. 理解Bean的生命周期

1.1 生命周期的各个阶段

在Spring IOC容器中，Bean的生命周期大致如下：

实例化：当启动Spring应用时，IOC容器就会为在配置文件中声明的每个<bean>创建一个实例。
属性赋值：实例化后，Spring就通过反射机制给Bean的属性赋值。
调用初始化方法：如果Bean配置了初始化方法，Spring就会调用它。初始化方法是在Bean创建并赋值之后调用，可以在这个方法里面写一些业务处理代码或者做一些初始化的工作。
Bean运行期：此时，Bean已经准备好被程序使用了，它已经被初始化并赋值完成。
应用程序关闭：当关闭IOC容器时，Spring会处理配置了销毁方法的Bean。
调用销毁方法：如果Bean配置了销毁方法，Spring会在所有Bean都已经使用完毕，且IOC容器关闭之前调用它，可以在销毁方法里面做一些资源释放的工作，比如关闭连接、清理缓存等。

这就是Spring IOC容器管理Bean的生命周期，帮助我们管理对象的创建和销毁，以及在适当的时机做适当的事情。

我们可以将生命周期的触发称为回调，因为生命周期的方法是我们自己定义的，但方法的调用是由框架内部帮我们完成的，所以可以称之为“回调”。

2. 理解init-method和destroy-method

让我们先了解一种最容易理解的生命周期阶段：初始化和销毁方法。这些方法可以在Bean的初始化和销毁阶段起作用，我们通过示例来演示这种方式。

为了方便演示XML和注解的方式，接下来我们会创建两个类来分别进行演示，分别为Lion和Elephant，让我们一步一步对比观察。

2.1 从XML配置创建Bean看生命周期

先创建一个类Lion

package com.example.demo.bean;
public class Lion {
 private String name;
 public void setName(String name) {
 this.name = name;
 }
 public void init() {
 System.out.println(name + " has been initialized...");
 }
 public void destroy() {
 System.out.println(name + " has been destroyed...");
 }
}

在XML中，我们使用<bean>标签来注册Lion：

applicationContext.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
 <bean class="com.example.demo.bean.Lion"
 init-method="init" destroy-method="destroy">
 <property name="name" value="simba"/>
 </bean>
</beans>

加上主程序

package com.example.demo.application;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
@ComponentScan("com.example")
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果

在<bean>标签中，有两个属性：init-method和destroy-method，这两个属性用于指定初始化和销毁方法。

这里"simba has been initialized..."，证明init()方法被调用了。当context.close()被调用时，看到"simba has been destroyed..."，证明destroy()方法被调用了。

在 IOC 容器初始化之前，默认情况下 Bean 已经创建好了，而且完成了初始化动作；容器调用销毁动作时，先销毁所有 Bean ，最后 IOC 容器全部销毁完成。

这个例子通过一个简单的Spring应用程序显示了Spring bean的生命周期。我们可以在创建bean时根据需要使用这些生命周期方法。

2.2 从配置类注解配置创建Bean看生命周期

这里再创建一个类Elephant和上面对比

package com.example.demo.bean;
public class Elephant {
 private String name;
 public void setName(String name) {
 this.name = name;
 }
 public void init() {
 System.out.println(name + " has been initialized...");
 }
 public void destroy() {
 System.out.println(name + " has been destroyed...");
 }
}

对于注解，@Bean注解中也有类似的属性：initMethod和destroyMethod，这两个属性的作用与XML配置中的相同。

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.bean.Elephant;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.ImportResource;
@Configuration
@ImportResource("classpath:applicationContext.xml")
public class AnimalConfig {
 @Bean(initMethod = "init", destroyMethod = "destroy")
 public Elephant elephant() {
 Elephant elephant = new Elephant();
 elephant.setName("Dumbo");
 return elephant;
 }
}

这里用@ImportResource("classpath:applicationContext.xml")引入xml配置创建Bean进行对比。

主程序改为如下：

package com.example.demo.application;
import com.example.demo.configuration.AnimalConfig;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
@ComponentScan("com.example")
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AnimalConfig.class);
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果

注意：在Spring中，如果在Java配置中定义了一个Bean，并在XML中定义了一个相同id或name的Bean，那么最后注册的那个Bean会覆盖之前注册的，这取决于配置文件加载顺序，无论在Java配置中还是XML配置中定义的initMethod或destroyMethod，最后生效的总是后加载的配置中定义的。

“init-method”是指定初始化回调方法的属性的统称，无论它是在XML配置还是Java配置中使用。同样地，“destroy-method”是指定销毁回调方法的属性的统称。后文我们讲解多种声明周期共存的时候，将延续这种说法。

2.3 初始化和销毁方法的特性

在Spring框架中配置Bean的初始化和销毁方法时，需要按照Spring的规范来配置这些方法，否则Spring可能无法正确地调用它们。下面给每个特性提供一个解释和示例：

1、方法的访问权限无限制：这意味着无论方法是public、protected还是private，Spring都可以调用。Spring通过反射来调用这些方法，所以它可以忽略Java的访问权限限制。示例：

public class MyBean {
 private void init() {
 // 初始化代码
 }
}

在上述代码中，即使init方法是private的，Spring也可以正常调用。

2、方法没有参数：由于Spring不知道需要传递什么参数给这些方法，所以这些方法不能有参数。示例：

public class MyBean {
 public void init() {
 // 初始化代码
 }
}

在上述代码中，init方法没有参数，如果添加了参数，如public void init(String arg)，Spring将无法调用此方法。

3、方法没有返回值：由于返回的值对Spring来说没有意义，所以这些方法不应该有返回值。示例：

public class MyBean {
 public void init() {
 // 初始化代码
 }
}

在上述代码中，init方法是void的，如果让此方法返回一个值，如public String init()，那么Spring将忽略此返回值。

4、方法可以抛出异常：如果在初始化或销毁过程中发生错误，这些方法可以抛出异常来通知Spring。示例：

public class MyBean {
 public void init() throws Exception {
 // 初始化代码
 if (somethingGoesWrong) {
 throw new Exception("Initialization failed.");
 }
 }
}

在上述代码中，如果在init方法中的初始化代码出错，它会抛出一个异常。Spring框架默认会停止Bean的创建，并抛出异常。

2.4 探究Bean的初始化流程顺序

在上面的代码中，我们可以看出Bean在IOC容器初始化阶段就已经创建并初始化了，那么每个Bean的初始化动作又是如何进行的呢？我们修改一下Lion，在构造方法和setName方法中加入控制台打印，这样在调用这些方法时，会在控制台上得到反馈。

package com.example.demo.bean;
public class Lion {
 private String name;
 public Lion() {
 System.out.println("Lion's constructor is called...");
 }
 public void setName(String name) {
 System.out.println("setName method is called...");
 this.name = name;
 }
 public void init() {
 System.out.println(name + " has been initialized...");
 }
 public void destroy() {
 System.out.println(name + " has been destroyed...");
 }
}

我们重新运行主程序：

@ComponentScan("com.example")
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果

我们可以得出结论：在Bean的生命周期中，首先进行属性赋值，然后执行init-method标记的方法。

3. @PostConstruct和@PreDestroy

在JSR250规范中，有两个与Bean生命周期相关的注解，即@PostConstruct和@PreDestroy。这两个注解对应了Bean的初始化和销毁阶段。

@PostConstruct注解标记的方法会在bean属性设置完毕后（即完成依赖注入），但在bean对外暴露（即可以被其他bean引用）之前被调用，这个时机通常用于完成一些初始化工作。

@PreDestroy注解标记的方法会在Spring容器销毁bean之前调用，这通常用于释放资源。

3.1 示例：@PostConstruct和@PreDestroy的使用

我们这里还是用Lion类来创建这个例子，将Lion类修改为使用@PostConstruct和@PreDestroy注解

package com.example.demo.bean;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
@Component
public class Lion {
 private String name;
 public void setName(String name) {
 this.name = name;
 }
 @PostConstruct
 public void init() {
 System.out.println("Lion is going through init.");
 }
 @PreDestroy
 public void destroy() {
 System.out.println("Lion is going through destroy.");
 }
 @Override
 public String toString() {
 return "Lion{" + "name=" + name + '}';
 }
}

给Lion类加上@Component注解，让IOC容器去管理这个类，我们这里就不把Elephant类加进来增加理解难度了。

被 @PostConstruct 和 @PreDestroy 注解标注的方法与 init-method / destroy-method 方法的初始化和销毁的要求是一样的，访问修饰符没有限制，private也可以。

我们可以注释掉之前的配置类和XML配置，因为和这里的例子没有关系，我们来看看主程序：

package com.example.demo.application;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.example.demo.bean");
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果

这里可以看到@PostConstruct和@PreDestroy注解正确地应用在了Lion的初始化和销毁过程中。

3.2 初始化和销毁——注解和init-method共存对比

@PostConstruct和@PreDestroy注解与init-method/destroy-method属性如何共存呢？我们来看看

我们只用Lion类来举例子，在Lion类中添加新的open()和close()方法

需要的全部代码如下：

Lion.java

package com.example.demo.bean;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
public class Lion {
 private String name;
 public Lion() {
 System.out.println("Lion构造器");
 }
 public void setName(String name) {
 System.out.println("Lion设置name");
 this.name = name;
 }
 public void open() {
 System.out.println("配置类initMethod - 打开Lion。。。");
 }
 public void close() {
 System.out.println("配置类destroyMethod - 关闭Lion。。。");
 }
 @PostConstruct
 public void init() {
 System.out.println("@PostConstruct - Lion正在进行初始化。。。");
 }
 @PreDestroy
 public void destroy() {
 System.out.println("@PreDestroy - Lion正在进行销毁。。。");
 }
 @Override
 public String toString() {
 return "Lion{" + "name=" + name + '}';
 }
}

配置类AnimalConfig.java

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.bean.Lion;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class AnimalConfig {
 @Bean(initMethod = "open", destroyMethod = "close")
 public Lion lion() {
 return new Lion();
 }
}

主程序

package com.example.demo.application;
import com.example.demo.configuration.AnimalConfig;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AnimalConfig.class);
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果

这里可以看到@PostConstruct和@PreDestroy注解的优先级始终高于配置类中@Bean注解的initMethod和destroyMethod属性。

4. 实现InitializingBean和DisposableBean接口

这两个接口是 Spring 预定义的两个关于生命周期的接口。他们被触发的时机与上文中的 init-method / destroy-method 以及 JSR250 规范的注解相同，都是在 Bean 的初始化和销毁阶段回调的。下面演示如何使用这两个接口。

4.1 示例：实现InitializingBean和DisposableBean接口

创建Bean，我们让Lion类实现这两个接口：

Lion.java

package com.example.demo.bean;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class Lion implements InitializingBean, DisposableBean {
 private Integer energy;
 @Override
 public void afterPropertiesSet() throws Exception {
 System.out.println("狮子已经充满能量。。。");
 this.energy = 100;
 }
 @Override
 public void destroy() throws Exception {
 System.out.println("狮子已经消耗完所有能量。。。");
 this.energy = 0;
 }
 @Override
 public String toString() {
 return "Lion{" + "energy=" + energy + '}';
 }
}

InitializingBean接口只有一个方法：afterPropertiesSet()。在Spring框架中，当一个bean的所有属性都已经被设置完毕后，这个方法就会被调用。也就是说，这个bean一旦被初始化，Spring就会调用这个方法。我们可以在bean的所有属性被设置后，进行一些自定义的初始化工作。

DisposableBean接口也只有一个方法：destroy()。当Spring容器关闭并销毁bean时，这个方法就会被调用。我们可以在bean被销毁前，进行一些清理工作。

主程序：

package com.example.demo.application;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context
 = new AnnotationConfigApplicationContext("com.example.demo.bean");
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果：

4.2 三种生命周期并存

在Spring框架中，控制Bean生命周期的三种方式是：

使用Spring的init-method和destroy-method（在XML配置或者Java配置中自定义的初始化和销毁方法）；
使用JSR-250规范的@PostConstruct和@PreDestroy注解；
实现Spring的InitializingBean和DisposableBean接口。

接下来我们测试一下，一个Bean同时定义init-method、destroy-method方法，使用@PostConstruct、@PreDestroy注解，以及实现InitializingBean、DisposableBean接口，执行顺序是怎样的。

我们创建一个新的类Lion2，并同时进行三种方式的生命周期控制：

需要运行的全部代码如下：

package com.example.demo.bean;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
@Component
public class Lion2 implements InitializingBean, DisposableBean {
 private Integer energy;
 public void open() {
 System.out.println("init-method - 狮子开始行动。。。");
 }
 public void close() {
 System.out.println("destroy-method - 狮子结束行动。。。");
 }
 @PostConstruct
 public void gainEnergy() {
 System.out.println("@PostConstruct - 狮子已经充满能量。。。");
 this.energy = 100;
 }
 @PreDestroy
 public void loseEnergy() {
 System.out.println("@PreDestroy - 狮子已经消耗完所有能量。。。");
 this.energy = 0;
 }
 @Override
 public void afterPropertiesSet() throws Exception {
 System.out.println("InitializingBean - 狮子准备行动。。。");
 }
 @Override
 public void destroy() throws Exception {
 System.out.println("DisposableBean - 狮子行动结束。。。");
 }
}

接着，我们注册Lion2：

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.bean.Lion2;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class AnimalConfig {
 @Bean(initMethod = "open", destroyMethod = "close")
 public Lion2 lion2() {
 return new Lion2();
 }
}

然后让注解 IOC 容器驱动这个配置类，主程序如下：

package com.example.demo.application;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context
 = new AnnotationConfigApplicationContext("com.example.demo");
 System.out.println("Spring容器初始化完成。");
 System.out.println("==================");
 System.out.println("Spring容器准备关闭");
 context.close();
 System.out.println("Spring容器已关闭。");
 }
}

运行结果：

从上面的结果，我们可以得出以下结论，在Spring框架中单实例Bean的初始化和销毁过程有这样的执行顺序：

初始化顺序：@PostConstruct → InitializingBean → init-method
销毁顺序：@PreDestroy → DisposableBean → destroy-method

在初始化Bean时，@PostConstruct注解方法会首先被执行，然后是实现InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法，最后是init-method指定的方法。

在销毁Bean时，@PreDestroy注解方法会首先被执行，然后是实现DisposableBean接口的destroy方法，最后是destroy-method指定的方法

结合前面说过的属性赋值(构造器方法和setter方法)，简单总结一下Spring Bean生命周期的流程：

实例化（通过构造器方法）；
设置Bean的属性（通过setter方法）；
调用Bean的初始化方法（@PostConstruct、afterPropertiesSet方法或者init-method指定的方法）；
Bean可以被应用程序使用；
当容器关闭时，调用Bean的销毁方法（@PreDestroy、destroy方法或者destroy-method指定的方法）。

5. 原型Bean的生命周期

原型Bean的创建和初始化过程与单例Bean类似，但由于原型Bean的性质，其生命周期与IOC容器的生命周期并不相同。

这里展示一下需要的全部代码。

Lion2.java

package com.example.demo.bean;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
public class Lion2 implements InitializingBean, DisposableBean {
 private Integer energy;
 public void roar() {
 System.out.println("The lion is roaring...");
 }
 public void rest() {
 System.out.println("The lion is resting...");
 }
 @PostConstruct
 public void gainEnergy() {
 System.out.println("@PostConstruct - 狮子已经充满能量。。。");
 this.energy = 100;
 }
 @PreDestroy
 public void loseEnergy() {
 System.out.println("@PreDestroy - 狮子已经消耗完所有能量。。。");
 this.energy = 0;
 }
 @Override
 public void afterPropertiesSet() throws Exception {
 System.out.println("InitializingBean - 狮子准备行动。。。");
 }
 @Override
 public void destroy() throws Exception {
 System.out.println("DisposableBean - 狮子行动结束。。。");
 }
}

然后在Spring的Java配置中声明并设定其为原型Bean

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.bean.Lion2;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
@Configuration
public class PrototypeLifecycleConfiguration {
 @Bean(initMethod = "roar", destroyMethod = "rest")
 @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
 public Lion2 lion() {
 return new Lion2();
 }
}

如果我们只是启动了IOC容器，但并未请求Lion2的实例，Lion Bean的初始化不会立刻发生。也就是说，原型Bean不会随着IOC容器的启动而初始化。以下是启动容器但并未请求Bean的代码：

package com.example.demo.application;
import com.example.demo.configuration.PrototypeLifecycleConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(
 PrototypeLifecycleConfiguration.class);
 }
}

运行结果：

当我们明确请求一个Lion2的实例时，我们会看到所有的初始化方法按照预定的顺序执行，这个顺序跟单例Bean完全一致：

package com.example.demo.application;
import com.example.demo.bean.Lion2;
import com.example.demo.configuration.PrototypeLifecycleConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("Spring容器初始化开始");
 AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(
 PrototypeLifecycleConfiguration.class);
 System.out.println("Ready to get a Lion instance...");
 Lion2 lion = context.getBean(Lion2.class);
 System.out.println("A Lion instance has been fetched...");
 System.out.println("Lion instance is no longer needed, preparing to destroy...");
 context.getBeanFactory().destroyBean(lion);
 System.out.println("Lion instance has been destroyed...");
 }
}

运行结果：

将原型Bean和单例Bean的三种生命周期进行对比后发现，调用IOC容器的destroyBean()方法销毁原型Bean时，只有@PreDestroy注解和DisposableBean接口的destroy方法会被触发，而被destroy-method标记的自定义销毁方法并不会被执行。

从这里我们可以得出结论：在销毁原型Bean时，Spring不会执行由destroy-method标记的自定义销毁方法，所以原型Bean的destroy-method的也有局限性。如果有重要的清理逻辑需要在Bean销毁时执行，那么应该将这部分逻辑放在@PreDestroy注解的方法或DisposableBean接口的destroy方法中。

6. Spring中控制Bean生命周期的三种方式总结

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