Spring Bean 作用域、生命周期与自动装配源码解析

Bean 的作用域

Spring Bean 的作用域定义了 Bean 在哪些上下文中可用。默认情况下是单例（Singleton），但在 Web 环境或特定场景下，原型（Prototype）、请求（Request）等作用域更为关键。

/**
 * 实体类
 */
public class Dog {}

/**
 * 配置类
 */
@Configuration
public class DogConfig {
    // 单例
    @Bean
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON)
    public Dog singleDog() {
        return new Dog();
    }

    // 原型
    @Bean
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
    public Dog prototypeDog() {
        return new Dog();
    }

    // 请求
    @Bean
    @RequestScope
    public Dog requestDog() {
        return new Dog();
    }

    // 会话
    @Bean
    @SessionScope
    public Dog sessionDog() {
        return new Dog();
    }

    // 应用
    @Bean
    @ApplicationScope
    public Dog applicationDog() {
        return new Dog();
    }
}

/**
 * 启动类
 */
@SpringBootApplication
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}

/**
 * 视图层
 */
@RequestMapping("/test")
@RestController
public class TestController {
    private final Dog single;
    private final Dog prototype;
    private final Dog request;
    private final Dog session;
    private final Dog application;
    private final ApplicationContext context;

    public TestController(@Qualifier("singleDog") Dog single,
                          @Qualifier("prototypeDog") Dog prototype,
                          @Qualifier("requestDog") Dog request,
                          @Qualifier("sessionDog") Dog session,
                          @Qualifier("applicationDog") Dog application,
                          ApplicationContext context) {
        this.single = single;
        this.prototype = prototype;
        this.request = request;
        this.session = session;
        this.application = application;
        this.context = context;
    }

    @RequestMapping("/single")
    public String single() {
        Dog singleDog = (Dog) context.getBean("singleDog");
        return "dog: " + this.single.toString() + "<br>" + "contextDog: " + singleDog;
    }

    @RequestMapping("/prototype")
    public String prototype() {
        Dog prototypeDog = (Dog) context.getBean("prototypeDog");
        return "dog: " + this.prototype.toString() + "<br>" + "contextDog: " + prototypeDog;
    }

    @RequestMapping("/request")
    public String request() {
        Dog requestDog = (Dog) context.getBean("requestDog");
        return "dog: " + this.request.toString() + "<br>" + "contextDog: " + requestDog;
    }

    @RequestMapping("/session")
    public String session() {
        Dog sessionDog = (Dog) context.getBean("sessionDog");
        return "dog: " + this.session.toString() + "<br>" + "contextDog: " + sessionDog;
    }

    @RequestMapping("/application")
    public String application() {
        Dog applicationDog = (Dog) context.getBean("applicationDog");
        return "dog: " + this.application.toString() + "<br>" + "contextDog: " + applicationDog;
    }
}

直接通过 context.getBean() 获取会触发新实例创建。这里有个常见的坑：当使用 @Autowired 或 @Resource 注入 Prototype 作用域的 Bean 时，注入操作仅在容器初始化阶段执行一次，后续访问的是最初注入的实例，不会自动重新注入。

对于 Request 和 Session 作用域，Spring 实际上注入的是一个代理对象而非真实实例。代理对象在应用启动时就被注入到依赖它的单例 Bean 中，但真实实例的创建被延迟到 HTTP 请求发生时。代理对象内部持有对当前 HTTP 请求上下文的引用，调用方法时会从上下文中查找或创建新的真实实例。这种机制确保了每个请求线程都能获得独立的实例。

• Singleton(单例)：默认作用域，每个 Spring 容器中仅存在一个 Bean 实例。
• Prototype(原型)：每次请求 Bean 时都会创建一个新的实例。
• Request(请求)：每个 HTTP 请求创建一个新的 Bean 实例，仅在 Web 应用中有效。
• Session(会话)：每个用户会话创建一个 Bean 实例，仅在 Web 应用中有效。
• Application(应用)：整个 Web 应用共享一个 Bean 实例。

Bean 的生命周期

Bean 的生命周期指的是对象从创建到销毁的整个过程，主要分为五个部分：

1. 实例化：容器通过反射调用 Bean 的构造器创建对象实例。
2. 属性赋值：容器注入依赖的属性值（例如 @Autowired）。
3. 初始化：
   • 通知方法调用：通过特定接口（如 BeanNameAware）注入框架相关依赖。
   • 前置处理：进行准备工作，例如参数校验、资源加载。
   • 初始化回调：触发自定义逻辑（如实现 InitializingBean 接口的 afterPropertiesSet 方法）。
   • 后置处理：流程结束后执行清理或结果处理（如 AOP 中的 @After 通知）。
4. 使用 Bean：Bean 进入就绪状态，可被应用程序调用。
5. 销毁 Bean：容器关闭时触发。

示例代码

/**
 * 实体类
 */
public class Cat {}

/**
 * 配置类
 */
@Configuration
public class CatConfig {
    @Bean
    public Cat cat() {
        return new Cat();
    }
}

/**
 * 实现类
 */
@Component
@Slf4j
public class BeanLifeComponent implements BeanNameAware, BeanPostProcessor, InitializingBean {
    private Cat cat;

    // 1. 实例化：执行构造方法
    public BeanLifeComponent() {
        log.info("1.实例化：执行构造方法");
    }

    // 2. 属性赋值：执行 setter 方法
    @Autowired
    public void setCat(Cat cat) {
        log.info("2.属性赋值：执行 setter 方法");
        this.cat = cat;
    }

    // 3.1 通知方法调用
    @Override
    public void setBeanName(String name) {
        log.info("3.1 通知方法调用，bean name is {}", name);
    }

    // 3.2 前置处理
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("3.3 前置处理，bean:{},beanName:{}", bean, beanName);
        return BeanPostProcessor.super.postProcessBeforeInitialization(bean, beanName);
    }

    // 3.3 初始化回调
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        log.info("3.2 初始化回调");
    }

    // 3.4 后置处理
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        log.info("3.4 后置处理，bean:{},beanName:{}", bean, beanName);
        return BeanPostProcessor.super.postProcessAfterInitialization(bean, beanName);
    }

    // 4. 使用 Bean
    public void use() {
        log.info("4.使用 Bean");
    }

    // 5. 销毁 Bean
    @PreDestroy
    public void preDestroy() {
        log.info("5.销毁 Bean");
    }
}

/**
 * 测试类
 */
@SpringBootTest
class SpringPrincipleApplicationTests {
    private final ApplicationContext context;

    @Autowired
    public SpringPrincipleApplicationTests(ApplicationContext context) {
        this.context = context;
    }

    @Test
    public void test() {
        BeanLifeComponent beanLifeComponent = context.getBean(BeanLifeComponent.class);
        beanLifeComponent.use();
    }
}

运行日志显示顺序往往是：初始化回调 → 前置处理 → 后置处理。这看起来与理论流程相矛盾，其实是因为 BeanPostProcessor 本身也是 Bean。

当 Spring 初始化一个 BeanPostProcessor 实现类时，这个过程是递归的。Spring 需要先让这个 BeanPostProcessor 对象本身完成初始化（调用 invokeInitMethods），然后才能将它加入到列表中供后续其他 Bean 使用。但对于这个 BeanPostProcessor 自己来说，它自己的 afterPropertiesSet 会在初始化回调阶段执行，而它自己的 postProcessBeforeInitialization 和 postProcessAfterInitialization 方法不会在它自己的创建过程中被调用。因此，日志显示的其实是该 Bean 作为普通 Bean 被其他已初始化的 Processor 处理的过程。

根据源码分析，正确的生命周期流程应该是：前置处理 → 初始化回调 → 后置处理。

源码解析

核心类 AbstractAutowireCapableBeanFactory 负责 Bean 的创建、依赖注入及初始化管理。

1. createBean 方法：调用了 doCreateBean 方法。
2. doCreateBean 方法：依次调用了 createBeanInstance（实例化）、populateBean（属性赋值）和 initializeBean（初始化）。
3. initializeBean 方法：依次调用了 invokeAwareMethods（通知方法）、applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization（前置处理）、invokeInitMethods（初始化回调）和 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization（后置处理）。

SpringBoot 自动装配

自动装配的作用是注册 Bean 到 Spring 容器，不需要手动配置，通过'约定大于配置'的方式减少复杂性。简单来说，就是将依赖 Jar 包中的配置类以及 Bean 加载到 IoC 容器的过程。

加载 Bean 的几种方式

在 pom.xml 引入第三方依赖后，Spring Boot 项目启动时能识别这些依赖并自动加载。如果自定义的配置类不在扫描路径下，可以通过以下方式解决：

1. @ComponentScan

告诉 Spring 容器去哪里扫描标记了 @Component、@Service 等注解的类。

@SpringBootApplication
@ComponentScan("com.example.springprincicle.component")
public class SpringPrincipleApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringPrincipleApplication.class, args);
    }
}

2. @Import

用于将配置类、组件类导入到当前上下文。

用法一：导入单个类

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

用法二：ImportSelector 接口实现类

public class MyImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[]{"com.example.springprincicle.component.TestConfig", "com.example.springprincicle.component.DemoConfig"};
    }
}

3. 自定义注解

为了降低耦合，通常由依赖开发者提供一个注解，内部封装 @Import。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Import(MyImportSelector.class)
public @interface EnableTestConfig {}

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

@SpringBootApplication 源码解析

这是一个组合注解，包含三个核心功能：

1. @ComponentScan：默认扫描启动类所在目录及其子目录。排除不需要扫描的配置类，防止重复注册。
2. @SpringBootConfiguration：标记该类为 Spring 配置类，并提供索引支持加速启动。
3. @EnableAutoConfiguration：这是自动装配的核心。

AutoConfigurationImportSelector 实现了 DeferredImportSelector 接口，负责动态加载自动配置类。在 Spring Boot 3.x 中，遵循'约定优于配置'，第三方依赖库需要将其自动配置类定义在 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中。

getCandidateConfigurations 方法会扫描类路径下的 .imports 文件，读取所有找到的自动配置类名。同时，为了保持向后兼容，Spring Framework 仍然保留了 spring.factories 的支持，通过 SpringFactoriesLoader 加载相关的监听器事件。

这样，Spring Boot 启动时就能自动发现并加载这些配置，无需开发者手动干预。