點(diǎn)擊進(jìn)入架構(gòu)資料庫(kù)

雖然Java程序員大部分工作都是CRUD，但是工作中常用的中間件必須和Spring集成，如果不知道Spring的原理，很難理解這些中間件和框架的原理。

我舉個(gè)例子，測(cè)試一下，你對(duì)Spring啟動(dòng)原理的理解程度。

• Rpc框架和Spring的集成問(wèn)題。Rpc框架何時(shí)注冊(cè)暴露服務(wù)，在哪個(gè)Spring擴(kuò)展點(diǎn)注冊(cè)呢？init-method中行不行？

• MQ 消費(fèi)組和Spring的集成問(wèn)題。MQ消費(fèi)者何時(shí)開(kāi)始消費(fèi)，在哪個(gè)Spring擴(kuò)展點(diǎn)”注冊(cè)“自己？init-method中行不行？

• SpringBoot 集成Tomcat問(wèn)題。如果出現(xiàn)已開(kāi)啟Http流量，Spring還未啟動(dòng)完成，怎么辦？Tomcat何時(shí)開(kāi)啟端口，對(duì)外服務(wù)？

SpringBoot項(xiàng)目常見(jiàn)的流量入口無(wú)外乎 Rpc、Http、MQ 三種方式。一名合格的架構(gòu)師必須精通服務(wù)的入口流量何時(shí)開(kāi)啟，如何正確開(kāi)啟？最近我遇到的兩次線上故障都和Spring啟動(dòng)過(guò)程相關(guān)。

故障的具體表現(xiàn)是：Kafka消費(fèi)組已經(jīng)開(kāi)始消費(fèi)，已開(kāi)啟流量，然而Spring 還未啟動(dòng)完成。因?yàn)闃I(yè)務(wù)代碼中使用的Spring Event事件訂閱組件還未啟動(dòng)（訂閱者還未注冊(cè)到Spring），所以處理異常，出了線上故障。根本原因是————項(xiàng)目在錯(cuò)誤的時(shí)機(jī)開(kāi)啟 MQ 流量，然而Spring還未啟動(dòng)完成，導(dǎo)致出現(xiàn)故障。

正確的做法是：項(xiàng)目在Spring啟動(dòng)完成后開(kāi)啟入口流量，然而我司的Kafka消費(fèi)組 在Springinit-method bean實(shí)例化階段就開(kāi)啟了流量，導(dǎo)致故障發(fā)生。出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，說(shuō)明項(xiàng)目初期的程序員沒(méi)有深入理解Spring的啟動(dòng)原理。

接下來(lái)，我再次拋出 11 個(gè)問(wèn)題，說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題————深入理解Spring啟動(dòng)原理的重要性。

1. Spring還未完全啟動(dòng)，在PostConstruct中調(diào)用getBeanByAnnotation能否獲得準(zhǔn)確的結(jié)果？

2. 項(xiàng)目應(yīng)該如何監(jiān)聽(tīng) Spring 的啟動(dòng)就緒事件？

3. 項(xiàng)目如何監(jiān)聽(tīng)Spring 刷新事件？

4. Spring就緒事件和刷新事件的執(zhí)行順序和區(qū)別？

5. Http 流量入口何時(shí)啟動(dòng)完成？

6. 項(xiàng)目中在init-method方法中注冊(cè) Rpc 是否合理？什么是合理的時(shí)機(jī)？

7. 項(xiàng)目中在init-method方法中注冊(cè) MQ 消費(fèi)組是否合理？什么是合理的時(shí)機(jī)？

8. PostConstruct中方法依賴ApplicationContextAware拿到ApplicationContext，兩者的順序誰(shuí)先誰(shuí)后？是否會(huì)出現(xiàn)空指針!

9. init-method、PostConstruct、afterPropertiesSet三個(gè)方法的執(zhí)行順序?

10. 有兩個(gè) Bean聲明了初始化方法。A使用PostConstruct注解聲明，B使用init-method聲明。Spring一定先執(zhí)行 A 的PostConstruct方法嗎？

11. Spring 何時(shí)裝配Autowire屬性，PostConstruct方法中引用 Autowired 字段什么場(chǎng)景會(huì)空指針?

精通Spring 啟動(dòng)原理，以上問(wèn)題則迎刃而解。接下來(lái)，大家一起學(xué)習(xí)Spring的啟動(dòng)原理，看看Spring的擴(kuò)展點(diǎn)分別在何時(shí)執(zhí)行。

一起數(shù)數(shù) Spring啟動(dòng)過(guò)程的擴(kuò)展點(diǎn)有幾個(gè)？

Spring的擴(kuò)展點(diǎn)極多，這里為了講清楚啟動(dòng)原理，所以只列舉和啟動(dòng)過(guò)程有關(guān)的擴(kuò)展點(diǎn)。

1. BeanFactoryAware可在Bean 中獲取BeanFactory實(shí)例

2. ApplicationContextAware可在Bean 中獲取ApplicationContext實(shí)例

3. BeanNameAware可以在Bean中得到它在IOC容器中的Bean的實(shí)例的名字。

4. ApplicationListener可監(jiān)聽(tīng)ContextRefreshedEvent等。

5. CommandLineRunner整個(gè)項(xiàng)目啟動(dòng)完畢后，自動(dòng)執(zhí)行

6. SmartLifecycle#start在Spring Bean實(shí)例化完成后，執(zhí)行start 方法。

7. 使用@PostConstruct注解，用于Bean實(shí)例初始化

8. 實(shí)現(xiàn)InitializingBean接口，用于Bean實(shí)例初始化

9. xml 中聲明init-method方法，用于Bean實(shí)例初始化

10. Configuration配置類(lèi) 通過(guò)@Bean注解 注冊(cè)Bean到Spring

11. BeanPostProcessor在Bean的初始化前后，植入擴(kuò)展點(diǎn)！

12. BeanFactoryPostProcessor在BeanFactory創(chuàng)建后植入 擴(kuò)展點(diǎn)！

首先我們先通過(guò) 代碼實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證一下以上擴(kuò)展點(diǎn)的執(zhí)行順序。

1.聲明TestSpringOrder分別繼承以下接口，并且在接口方法實(shí)現(xiàn)中，日志打印該接口的名稱(chēng)。

public class TestSpringOrder implements
ApplicationContextAware,
BeanFactoryAware,
InitializingBean,
SmartLifecycle,
BeanNameAware,
ApplicationListener,
CommandLineRunner,
SmartInitializingSingleton {


@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
log.error("啟動(dòng)順序:afterPropertiesSet");
}

@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
log.error("啟動(dòng)順序:setApplicationContext");
}


2.TestSpringOrder使用PostConstruct注解初始化，聲明init-method方法初始化。

@PostConstruct
public void postConstruct() {
log.error("啟動(dòng)順序:post-construct");
}

public void initMethod() {
log.error("啟動(dòng)順序:init-method");
}


3.新建TestSpringOrder2繼承

public class TestSpringOrder3 implements
BeanPostProcessor,
BeanFactoryPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
log.error("啟動(dòng)順序:BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization beanName:{}", beanName);
return bean;
}

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
log.error("啟動(dòng)順序:BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization beanName:{}", beanName);
return bean;
}

@Override
public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
log.error("啟動(dòng)順序:BeanFactoryPostProcessor postProcessBeanFactory ");
}
}


執(zhí)行以上代碼后，可以在日志中看到啟動(dòng)順序！

實(shí)際的執(zhí)行順序

2023-11-25 18:10:53,748 [main] ERROR (TestSpringOrder3:37) - 啟動(dòng)順序:BeanFactoryPostProcessor postProcessBeanFactory
2023-11-25 18:10:59,299 [main] ERROR (TestSpringOrder:53) - 啟動(dòng)順序:構(gòu)造函數(shù) TestSpringOrder
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder:127) - 啟動(dòng)順序: Autowired
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder:129) - 啟動(dòng)順序:setBeanName
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder:111) - 啟動(dòng)順序:setBeanFactory
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder:121) - 啟動(dòng)順序:setApplicationContext
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder3:25) - 啟動(dòng)順序:BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization beanName:testSpringOrder
2023-11-25 18:10:59,316 [main] ERROR (TestSpringOrder:63) - 啟動(dòng)順序:post-construct
2023-11-25 18:10:59,317 [main] ERROR (TestSpringOrder:116) - 啟動(dòng)順序:afterPropertiesSet
2023-11-25 18:10:59,317 [main] ERROR (TestSpringOrder:46) - 啟動(dòng)順序:init-method
2023-11-25 18:10:59,320 [main] ERROR (TestSpringOrder3:31) - 啟動(dòng)順序:BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization beanName:testSpringOrder
2023-11-25 18:17:21,563 [main] ERROR (SpringOrderConfiguartion:21) - 啟動(dòng)順序: @Bean 注解方法執(zhí)行
2023-11-25 18:17:21,668 [main] ERROR (TestSpringOrder:58) - 啟動(dòng)順序:SmartInitializingSingleton
2023-11-25 18:17:21,675 [main] ERROR (TestSpringOrder:74) - 啟動(dòng)順序:start
2023-11-25 18:17:23,508 [main] ERROR (TestSpringOrder:68) - 啟動(dòng)順序:ContextRefreshedEvent
2023-11-25 18:17:23,574 [main] ERROR (TestSpringOrder:79) - 啟動(dòng)順序:CommandLineRunner


我通過(guò)在以上擴(kuò)展點(diǎn) 添加 debug 斷點(diǎn)，調(diào)試代碼，整理出 Spring啟動(dòng)原理的 長(zhǎng)圖。過(guò)程省略…………

new TestSpringOrder()：new 創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，即為實(shí)例化一個(gè)對(duì)象；執(zhí)行該Bean的init-method等方法 為初始化一個(gè)Bean。注意初始化和實(shí)例化的區(qū)別。

Spring 重要擴(kuò)展點(diǎn)的啟動(dòng)順序

1.BeanFactoryPostProcessor

BeanFactory初始化之后，所有的Bean定義已經(jīng)被加載，但Bean實(shí)例還沒(méi)被創(chuàng)建（不包括BeanFactoryPostProcessor類(lèi)型）。Spring IoC容器允許BeanFactoryPostProcessor讀取配置元數(shù)據(jù)，修改bean的定義，Bean的屬性值等。

2.實(shí)例化Bean

Spring 調(diào)用java反射API 實(shí)例化 Bean。等同于new TestSpringOrder();

3.Autowired 裝配依賴

Autowired是 借助于AutowiredAnnotationBeanPostProcessor解析 Bean 的依賴，裝配依賴。如果被依賴的Bean還未初始化，則先初始化 被依賴的Bean。在 Bean實(shí)例化完成后，Spring將首先裝配Bean依賴的屬性。

4.BeanNameAware

setBeanName

5.BeanFactoryAware

setBeanFactory

6.ApplicationContextAware setApplicationContext

在Bean實(shí)例化前，會(huì)率先設(shè)置Aware接口，例如BeanNameAwareBeanFactoryAwareApplicationContextAware等

7.BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization

如果我想在 bean初始化方法前后要添加一些自己邏輯處理?？梢蕴峁?code>BeanPostProcessor接口實(shí)現(xiàn)類(lèi)，然后注冊(cè)到Spring IoC容器中。在此接口中，可以創(chuàng)建Bean的代理，甚至替換這個(gè)Bean。

8.PostConstruct 執(zhí)行

接下來(lái) Spring會(huì)依次調(diào)用 Bean實(shí)例初始化的 三大方法。

9.InitializingBean

afterPropertiesSet

10.init-method

方法執(zhí)行

11.BeanPostProcessor postProcessAfterInitialization

在 Spring 對(duì)Bean的初始化方法執(zhí)行完成后，執(zhí)行該方法

12.其他Bean 實(shí)例化和初始化

Spring 會(huì)循環(huán)初始化Bean。直至所有的單例Bean都完成初始化

13.所有單例Bean 初始化完成后

14.SmartInitializingSingleton Bean實(shí)例化后置處理

該接口的執(zhí)行時(shí)機(jī)在 所有的單例Bean執(zhí)行完成后。例如Spring 事件訂閱機(jī)制的EventListener注解，所有的訂閱者 都是 在這個(gè)位置被注冊(cè)進(jìn) Spring的。而在此之前，Spring Event訂閱機(jī)制還未初始化完成。所以如果有 MQ、Rpc 入口流量在此之前開(kāi)啟，Spring Event就可能出問(wèn)題！

所以強(qiáng)烈建議 Http、MQ、Rpc 入口流量在SmartInitializingSingleton之后開(kāi)啟流量。

Http、MQ、Rpc 入口流量必須在SmartInitializingSingleton之后開(kāi)啟流量。

15.Spring 提供的擴(kuò)展點(diǎn)，在所有單例Bean的 EventListener等組件全部啟動(dòng)完成后，即Spring啟動(dòng)完成，則執(zhí)行 start 方法。在這個(gè)位置適合開(kāi)啟入口流量！

Http、MQ、Rpc 入口流量適合 在SmartLifecyle中開(kāi)啟

16.發(fā)布 ContextRefreshedEvent 方法

該事件會(huì)執(zhí)行多次，在Spring Refresh執(zhí)行完成后，就會(huì)發(fā)布該事件！

17.注冊(cè)和初始化 Spring MVC

SpringBoot 應(yīng)用，在父級(jí) Spring啟動(dòng)完成后，會(huì)嘗試啟動(dòng) 內(nèi)嵌式 tomcat容器。在此之前，SpringBoot會(huì)初始化 SpringMVC 和注冊(cè)DispatcherServlet到Web容器。

18.Tomcat/Jetty 容器開(kāi)啟端口

SpringBoot 調(diào)用內(nèi)嵌式容器，會(huì)開(kāi)啟并監(jiān)聽(tīng)端口，此時(shí)Http流量就開(kāi)啟了。

19.應(yīng)用啟動(dòng)完成后，執(zhí)行 CommandLineRunner

SpringBoot 特有的機(jī)制，待所有的完全執(zhí)行完成后，會(huì)執(zhí)行該接口 run方法。值得一提的是，由于此時(shí)Http流量已經(jīng)開(kāi)啟，如果此時(shí)進(jìn)行本地緩存初始化、預(yù)熱緩存等，稍微有些晚了！在這個(gè)間隔期，可能緩存還未就緒！

所以預(yù)熱緩存的時(shí)機(jī)應(yīng)該發(fā)生在 入口流量開(kāi)啟之前，比較合適的機(jī)會(huì)是在 Bean初始化的階段。雖然 在Bean初始化時(shí) Spring尚未完成啟動(dòng)，但是調(diào)用 Bean預(yù)熱緩存也是可以的。但是注意：不要在 Bean初始化時(shí) 使用 Spring Event，因?yàn)樗€未完成初始化 。

回答 關(guān)于 Spring 啟動(dòng)原理的若干問(wèn)題

1.init-method、PostConstruct、afterPropertiesSet 三個(gè)方法的執(zhí)行順序。

回答：PostConstruct，afterPropertiesSet，init-method

2.有兩個(gè) Bean聲明了初始化方法。A使用 PostConstruct注解聲明，B使用 init-method 聲明。Spring一定先執(zhí)行 A 的PostConstruct 方法嗎？

回答：Spring 會(huì)循環(huán)初始化Bean實(shí)例，初始化完成1個(gè)Bean，再初始化下一個(gè)Bean。Spring并沒(méi)有使用這種機(jī)制啟動(dòng)，即所有的Bean先執(zhí)行PostConstruct，再統(tǒng)一執(zhí)行afterProperfiesSet。

此外，A、B兩個(gè)Bean的初始化順序不確定，誰(shuí)先誰(shuí)后不確定。無(wú)法保證 A 的PostConstruct一定先執(zhí)行。除非使用 Order注解，聲明Bean的初始化順序！

3.Spring 何時(shí)裝配Autowire屬性，PostConstruct方法中引用 Autowired 字段是否會(huì)空指針?

Autowired裝配依賴發(fā)生在PostConstruct之前，不會(huì)出現(xiàn)空指針！

4.PostConstruct 中方法依賴ApplicationContextAware拿到 ApplicationContext，兩者的順序誰(shuí)先誰(shuí)后？是否會(huì)出現(xiàn)空指針!

ApplicationContextAware會(huì)先執(zhí)行，不會(huì)出現(xiàn)空指針！但是當(dāng)Autowired沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的依賴，并且聲明了非強(qiáng)制依賴時(shí)，該字段會(huì)為空，有潛在 空指針風(fēng)險(xiǎn)。

5.項(xiàng)目應(yīng)該如何監(jiān)聽(tīng) Spring 的啟動(dòng)就緒事件。

通過(guò)SmartLifecyle start方法，監(jiān)聽(tīng)Spring就緒 。適合在此開(kāi)啟入口流量！

6.項(xiàng)目如何監(jiān)聽(tīng)Spring 刷新事件。

監(jiān)聽(tīng)Spring Event ContextRefreshedEvent

7.Spring就緒事件和刷新事件的執(zhí)行順序和區(qū)別。

Spring就緒事件會(huì)先于 刷新事件。兩者都可能多次執(zhí)行，要確保方法的冪等處理，避免重復(fù)注冊(cè)問(wèn)題

8.Http 流量入口何時(shí)啟動(dòng)完成。

SpringBoot 最后階段，啟動(dòng)完成Spring 上下文，才開(kāi)啟Http入口流量，此時(shí)SmartLifecycle#start已執(zhí)行。所有單例Bean和SpringEvent等組件都已經(jīng)就緒！

9.項(xiàng)目中在 init-method 方法中注冊(cè) Rpc是否合理？什么是合理的時(shí)機(jī)？

init 開(kāi)啟Rpc流量非常不合理。因?yàn)镾pring尚未啟動(dòng)完成，包括 Spring Event尚未就緒！

10.項(xiàng)目中在 init-method 方法中注冊(cè) MQ消費(fèi)組是否合理？什么是合理的時(shí)機(jī)？

init 開(kāi)啟 MQ 流量非常不合理。因?yàn)镾pring尚未啟動(dòng)完成，包括 Spring Event尚未就緒！

11.Spring還未完全啟動(dòng)，在 PostConstruct 中調(diào)用 getBeanByAnnotation能否獲得準(zhǔn)確的結(jié)果？

雖然未啟動(dòng)完成，但是Spring執(zhí)行該getBeanByAnnotation方法時(shí)，會(huì)率先檢查 Bean定義，如果Bean定義對(duì)應(yīng)的 Bean尚未初始化，則初始化這些Bean。所以即便是Spring初始化過(guò)程中調(diào)用，調(diào)用結(jié)果是準(zhǔn)確的。

源碼級(jí)別介紹 SmartInitializingSingleton 接口的執(zhí)行位置

下圖代碼說(shuō)明了，Spring在初始化全部 單例Bean以后，會(huì)執(zhí)行SmartInitializingSingleton接口。

在Bean實(shí)例化之后，但初始化之前，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor會(huì)注入Autowired字段。

下圖代碼中可以看到，SpringBoot會(huì)首先啟動(dòng) Spring上下文，完成后才啟動(dòng) 嵌入式Web容器，初始化SpringMVC，監(jiān)聽(tīng)端口

下圖我加了注釋?zhuān)琒pring初始化Bean的關(guān)鍵代碼，全在 這個(gè)方法里，感興趣的可以自行查閱代碼 。

AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean

Spring Boot外部，當(dāng)啟動(dòng)完Spring上下文以后，最后才啟動(dòng)CommandLineRunner。

SpringBoot 會(huì)在Spring完全啟動(dòng)完成后，才開(kāi)啟Http流量。這給了我們啟示：應(yīng)該在Spring啟動(dòng)完成后開(kāi)啟入口流量。Rpc和 MQ流量 也應(yīng)該如此，所以建議大家 在SmartLifecype或者ContextRefreshedEvent等位置 注冊(cè)服務(wù)，開(kāi)啟流量。

例如 Spring Cloud Eureka 服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件，就是在SmartLifecype中注冊(cè)服務(wù)的！

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