mini-spring|向虚拟机注册钩子，实现Bean对象的初始化和销毁方法

🕗 发布于 2024-02-29 09:55 spring java 后端

目标

当我们的类创建的 Bean 对象，交给 Spring 容器管理以后，这个类对象就可以被赋予更多的使用能力。我们还希望可以在 Bean 初始化过程，执行一些操作。比如帮我们做一些数据的加载执行，链接注册中心暴漏RPC接口以及在Web程序关闭时执行链接断开，内存销毁等操作。如果说没有Spring我们也可以通过构造函数、静态方法以及手动调用的方式实现，但这样的处理方式终究不如把诸如此类的操作都交给 Spring 容器来管理更加合适。因此你会看到到 spring.xml 中有如下操作：
在这里插入图片描述
需要满足用户可以在 xml 中配置初始化和销毁的方法，也可以通过实现类的方式处理，比如我们在使用 Spring 时用到的 InitializingBean, DisposableBean 两个接口。
第三种方法是在方法上加注解PostConstruct和PreDestroy 这种方法暂时不做实现

分析

对于这样在 Bean 容器初始化过程中额外添加的处理操作，无非就是预先执行了一个定义好的接口方法或者是反射调用类中xml中配置的方法，最终按照接口定义实现，就会有 Spring 容器在处理的过程中进行调用。
整体设计结构如下图：
在这里插入图片描述
在 spring.xml 配置中添加 init-method、destroy-method 两个注解，在配置文件加载的过程中，把注解配置一并定义到 BeanDefinition 的属性当中。这样在 initializeBean 初始化操作的工程中，就可以通过反射的方式来调用配置在 Bean 定义属性当中的方法信息了。另外如果是接口实现的方式，那么直接可以通过 Bean 对象调用对应接口定义的方法即可，((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet()，两种方式达到的效果是一样的。
除了在初始化做的操作外，destroy-method 和 DisposableBean 接口的定义，都会在 Bean 对象初始化完成阶段，执行注册销毁方法的信息到 DefaultSingletonBeanRegistry 类中的 disposableBeans 属性里，这是为了后续统一进行操作。这里还有一段适配器的使用，因为反射调用和接口直接调用，是两种方式。所以需要使用适配器进行包装，具体代码在DisposableBeanAdapter 中实现-关于销毁方法需要在虚拟机执行关闭之前进行操作，所以这里需要用到一个注册钩子（执行关闭）的操作，如：Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> System.out.println(“close！”))); 这段代码你可以执行测试，另外你可以使用手动调用 ApplicationContext.close 方法关闭容器

实现

项目结构
src
├── main
│ └── java
│ └── cn.bugstack.springframework
│ ├── beans
│ │ ├── factory
│ │ │ ├── factory
│ │ │ │ ├── AutowireCapableBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinition.java（实体类）
初始化和销毁
│ │ │ │ ├── BeanFactoryPostProcessor.java
│ │ │ │ ├── BeanPostProcessor.java
│ │ │ │ ├── BeanReference.java
│ │ │ │ ├── ConfigurableBeanFactory.java（接口） 定义了 destroySingletons 销毁方法
│ │ │ │ └── SingletonBeanRegistry.java
│ │ │ ├── support
│ │ │ │ ├── AbstractAutowireCapableBeanFactory.java（抽象类）
继承关系：继承AbstractBeanFactory
实现AutowireCapableBeanFactory接口
主要方法：
CreateBean():创建Bean 调用registerDisposableBeanIfNecessary
initializeBean():初始化Bean，调用PostProcessor Before 处理，执行初始化方法invokeInitMethods，执行 BeanPostProcessor After 处理
│ │ │ │ ├── AbstractBeanDefinitionReader.java
│ │ │ │ ├── AbstractBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinitionReader.java
│ │ │ │ ├── BeanDefinitionRegistry.java
│ │ │ │ ├── CglibSubclassingInstantiationStrategy.java
│ │ │ │ ├── DefaultListableBeanFactory.java
│ │ │ │ ├── DefaultSingletonBeanRegistry.java
实现destroySingletons 销毁方法（ AbstractBeanFactory.java的父类）
│ │ │ │ ├── DisposableBeanAdapter.java
描述：销毁方法适配器
继承关系：实现DisposableBean接口
│ │ │ │ ├── InstantiationStrategy.java
│ │ │ │ └── SimpleInstantiationStrategy.java
│ │ │ ├── support
│ │ │ │ └── XmlBeanDefinitionReader.java
│ │ │ ├── BeanFactory.java
│ │ │ ├── ConfigurableListableBeanFactory.java
│ │ │ ├── DisposableBean.java
│ │ │ ├── HierarchicalBeanFactory.java
│ │ │ ├── InitializingBean.java（接口） 定义初始化方法
│ │ │ └── ListableBeanFactory.java
│ │ ├── BeansException.java
│ │ ├── PropertyValue.java
│ │ └── PropertyValues.java
│ ├── context
│ │ ├── support
│ │ │ ├── AbstractApplicationContext.java（抽象类）
继承关系：实现 ConfigurableApplicationContext接口
│ │ │ ├── AbstractRefreshableApplicationContext.java
│ │ │ ├── AbstractXmlApplicationContext.java
│ │ │ └── ClassPathXmlApplicationContext.java
│ │ ├── ApplicationContext.java
│ │ └── ConfigurableApplicationContext.java（接口）
主要描述：虚拟机关闭钩子注册调用销毁
继承关系：继承ApplicationContext
主要方法：
refresh()：
registerShutdownHook()：注册虚拟机钩子的方法
close()：手动执行关闭虚拟机钩子的方法
│ ├── core.io
│ │ ├── ClassPathResource.java
│ │ ├── DefaultResourceLoader.java
│ │ ├── FileSystemResource.java
│ │ ├── Resource.java
│ │ ├── ResourceLoader.java
│ │ └── UrlResource.java
│ └── utils
│ └── ClassUtils.java
└── test
└── java
└── cn.bugstack.springframework.test
├── bean
│ ├── UserDao.java
│ └── UserService.java
└── ApiTest.java
类图
在这里插入图片描述
以上整个类图结构描述出来的就是本次新增 Bean 实例化过程中的初始化方法和销毁方法。一共实现了两种方式的初始化和销毁方法，xml配置和定义接口，所以这里既有 InitializingBean、DisposableBean 也有需要 XmlBeanDefinitionReader 加载 spring.xml 配置信息到 BeanDefinition 中。另外接口 ConfigurableBeanFactory 定义了 destroySingletons 销毁方法，并由 AbstractBeanFactory 继承的父类 DefaultSingletonBeanRegistry 实现 ConfigurableBeanFactory 接口定义的 destroySingletons 方法。这种方式的设计可能数程序员是没有用过的，都是用的谁实现接口谁完成实现类，而不是把实现接口的操作又交给继承的父类处理。所以这块还是蛮有意思的，是一种不错的隔离分层服务的设计方式
最后就是关于向虚拟机注册钩子，保证在虚拟机关闭之前，执行销毁操作。Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> System.out.println(“close！”)));

定义初始化和销毁方法的接口

InitializingBean

public interface InitializingBean {

    /**
     * Bean 处理了属性填充后调用
     * 
     * @throws Exception
     */
    void afterPropertiesSet() throws Exception;

}

DisposableBean

public interface DisposableBean {

    void destroy() throws Exception;

}

InitializingBean、DisposableBean，两个接口方法还是比较常用的，在一些需要结合 Spring 实现的组件中，经常会使用这两个方法来做一些参数的初始化和销毁操作。比如接口暴漏、数据库数据读取、配置文件加载等等。

Bean属性定义新增初始化和销毁

BeanDefinition

public class BeanDefinition {

    private Class beanClass;

    private PropertyValues propertyValues;

    private String initMethodName;
    
    private String destroyMethodName;
    
    // ...get/set
}

在 BeanDefinition 新增加了两个属性：initMethodName、destroyMethodName，这两个属性是为了在 spring.xml 配置的 Bean 对象中，可以配置 init-method=“initDataMethod” destroy-method=“destroyDataMethod” 操作，最终实现接口的效果是一样的。只不过一个是接口方法的直接调用，另外是一个在配置文件中读取到方法反射调用

执行 Bean 对象的初始化方法

AbstractAutowireCapableBeanFactory

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {

    private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

    @Override
    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object[] args) throws BeansException {
        Object bean = null;
        try {
            bean = createBeanInstance(beanDefinition, beanName, args);
            // 给 Bean 填充属性
            applyPropertyValues(beanName, bean, beanDefinition);
            // 执行 Bean 的初始化方法和 BeanPostProcessor 的前置和后置处理方法
            bean = initializeBean(beanName, bean, beanDefinition);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);
        }

        // ...

        addSingleton(beanName, bean);
        return bean;
    }
//初始化方法
    private Object initializeBean(String beanName, Object bean, BeanDefinition beanDefinition) {
        // 1. 执行 BeanPostProcessor Before 处理
        Object wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(bean, beanName);

        // 执行 Bean 对象的初始化方法
        try {
            invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, beanDefinition);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Invocation of init method of bean[" + beanName + "] failed", e);
        }

        // 2. 执行 BeanPostProcessor After 处理
        wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
        return wrappedBean;
    }

    private void invokeInitMethods(String beanName, Object bean, BeanDefinition beanDefinition) throws Exception {
        // 1. 实现接口 InitializingBean
        if (bean instanceof InitializingBean) {
            ((InitializingBean) bean).afterPropertiesSet();
        }

        // 2. 配置信息 init-method {判断是为了避免二次执行销毁}
        String initMethodName = beanDefinition.getInitMethodName();
        if (StrUtil.isNotEmpty(initMethodName)) {
            Method initMethod = beanDefinition.getBeanClass().getMethod(initMethodName);
            if (null == initMethod) {
                throw new BeansException("Could not find an init method named '" + initMethodName + "' on bean with name '" + beanName + "'");
            }
            initMethod.invoke(bean);
        }
    }

}

1.抽象类 AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 createBean 是用来创建 Bean 对象的方法，在这个方法中我们之前已经扩展了BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor 操作，这里我们继续完善执行 Bean 对象的初始化方法的处理动作。
2.在方法 invokeInitMethods 中，主要分为两块来执行实现了 InitializingBean 接口的操作，处理 afterPropertiesSet 方法。另外一个是判断配置信息 init-method 是否存在，执行反射调用initMethod.invoke(bean)。这两种方式都可以在 Bean 对象初始化过程中进行处理加载 Bean 对象中的初始化操作，让使用者可以额外新增加自己想要的动作。

定义销毁方法适配器(接口和配置)

？？这里的适配器模式如何理解
DisposableBeanAdapter

public class DisposableBeanAdapter implements DisposableBean {

    private final Object bean;
    private final String beanName;
    private String destroyMethodName;

    public DisposableBeanAdapter(Object bean, String beanName, BeanDefinition beanDefinition) {
        this.bean = bean;
        this.beanName = beanName;
        this.destroyMethodName = beanDefinition.getDestroyMethodName();
    }
//**适配器模式：实现目标接口并持有原始类的实例来实现对原始类的封装和转换**
    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        // 1. 实现接口 DisposableBean
        if (bean instanceof DisposableBean) {
            ((DisposableBean) bean).destroy();
        }

        // 2. 配置信息 destroy-method {判断是为了避免二次执行销毁}
        if (StrUtil.isNotEmpty(destroyMethodName) && !(bean instanceof DisposableBean && "destroy".equals(this.destroyMethodName))) {
            Method destroyMethod = bean.getClass().getMethod(destroyMethodName);
            if (null == destroyMethod) {
                throw new BeansException("Couldn't find a destroy method named '" + destroyMethodName + "' on bean with name '" + beanName + "'");
            }
            destroyMethod.invoke(bean);
        }
        
    }

}

可能你会想这里怎么有一个适配器的类呢，因为销毁方法有两种甚至多种方式，目前有实现接口 DisposableBean、配置信息 destroy-method，两种方式。而这两种方式的销毁动作是由 AbstractApplicationContext 在注册虚拟机钩子后看，虚拟机关闭前执行的操作动作。
那么在销毁执行时不太希望还得关注都销毁那些类型的方法，它的使用上更希望是有一个统一的接口进行销毁，所以这里就新增了适配类，做统一处理。

创建Bean时注册销毁方法对象

AbstractAutowireCapableBeanFactory

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {

    private InstantiationStrategy instantiationStrategy = new CglibSubclassingInstantiationStrategy();

    @Override
    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object[] args) throws BeansException {
        Object bean = null;
        try {
            bean = createBeanInstance(beanDefinition, beanName, args);
            // 给 Bean 填充属性
            applyPropertyValues(beanName, bean, beanDefinition);
            // 执行 Bean 的初始化方法和 BeanPostProcessor 的前置和后置处理方法
            bean = initializeBean(beanName, bean, beanDefinition);
        } catch (Exception e) {
            throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);
        }

        // 注册实现了 DisposableBean 接口的 Bean 对象
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, beanDefinition);

        addSingleton(beanName, bean);
        return bean;
    }

    protected void registerDisposableBeanIfNecessary(String beanName, Object bean, BeanDefinition beanDefinition) {
        if (bean instanceof DisposableBean || StrUtil.isNotEmpty(beanDefinition.getDestroyMethodName())) {
            registerDisposableBean(beanName, new DisposableBeanAdapter(bean, beanName, beanDefinition));
        }
    }

}

DefaultSingletonBeanRegistry

public class DefaultSingletonBeanRegistry implements SingletonBeanRegistry {

private Map<String, Object> singletonObjects = new HashMap<>();

private final Map<String, DisposableBean> disposableBeans = new HashMap<>();

@Override
public Object getSingleton(String beanName) {
return singletonObjects.get(beanName);
}

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
}

public void registerDisposableBean(String beanName, DisposableBean bean) {
disposableBeans.put(beanName, bean);
}

public void destroySingletons() {
ArrayList<String> beanNames = new ArrayList<>(disposableBeans.keySet());
for (String beanName : beanNames) {
DisposableBean disposableBean = disposableBeans.remove(beanName);
try {
disposableBean.destroy();
} catch (Exception e) {
throw new BeansException("Destroy method on bean with name '" + beanName + "' threw an exception", e);
}
}
}
}

1.在创建 Bean 对象的实例的时候，需要把销毁方法保存起来，方便后续执行销毁动作进行调用。
2.那么这个销毁方法的具体方法信息，会被注册到 DefaultSingletonBeanRegistry 中新增加的 Map<String, DisposableBean> disposableBeans 属性中去，因为这个接口的方法最终可以被类 AbstractApplicationContext 的 close 方法通过 getBeanFactory().destroySingletons() 调用。
在注册销毁方法的时候，会根据是接口类型和配置类型统一交给 DisposableBeanAdapter 销毁适配器类来做统一处理。实现了某个接口的类可以被 instanceof 判断或者强转后调用接口方法

虚拟机关闭钩子注册调用销毁方法

ConfigurableApplicationContext

public interface ConfigurableApplicationContext extends ApplicationContext {

    void refresh() throws BeansException;

    void registerShutdownHook();

    void close();

}

AbstractApplicationContext

public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader implements ConfigurableApplicationContext {

    // ...

    @Override
    public void registerShutdownHook() {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(this::close));
    }

    @Override
    public void close() {
        getBeanFactory().destroySingletons();
    }

}

由AbstractApplication抽象类实现ConfigurableApplicationContex接口Context这里主要体现了关于注册钩子和关闭的方法实现，上文提到过的 Runtime.getRuntime().addShutdownHook，可以尝试验证。在一些中间件和监控系统的设计中也可以用得到，比如监测服务器宕机，执行备机启动操作。

测试

UserDAO

public class UserDao {

    private static Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();

    public void initDataMethod(){
        System.out.println("执行：init-method");
        hashMap.put("10001", "小傅哥");
        hashMap.put("10002", "八杯水");
        hashMap.put("10003", "阿毛");
    }

    public void destroyDataMethod(){
        System.out.println("执行：destroy-method");
        hashMap.clear();
    }

    public String queryUserName(String uId) {
        return hashMap.get(uId);
    }

}

UserService
实现InitializingBean, DisposableBean接口

public class UserService implements InitializingBean, DisposableBean {

    private String uId;
    private String company;
    private String location;
    private UserDao userDao;

    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("执行：UserService.destroy");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("执行：UserService.afterPropertiesSet");
    }

    // ...get/set
}

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44925329/article/details/136290237

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