深入 Spring Bean 作用域、生命周期与自动装配源码解析

SpringBoot 版本：3.5.8

1.Bean 的作用域

Spring Bean 的作用域定义了 Bean 的作用范围，即 Bean 在哪些上下文中可用。

/**
 * 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
当使用 @Autowired 或 @Resource 注入 prototype 作用域的 Bean 时：注入操作仅在初始化阶段（Spring 容器创建和配置 Bean 的过程）执行一次，后续通过字段引用访问的是最初注入的实例，不会因后续请求自动重新注入新实例
1. 代理注入：当使用@Autowired 注入 Request 作用域的 Bean 时，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
1. 方法调用：注入的代理对象内部持有对当前 HTTP 请求上下文的引用。当调用代理对象的方法时，代理会从当前请求的上下文中查找或创建新的真实实例
1. 实例操作：虽然依赖注入发生在容器初始化阶段，但通过代理模式将实例的获取延迟到实际方法调用时，这种延迟查找机制确保每个请求线程都能获得独立的实例

Application(应用)：整个 Web 应用共享一个 Bean 实例

Session(会话)：每个用户会话创建一个 Bean 实例，仅在 Web 应用中有效

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

Prototype(原型)：每次请求 Bean 时都会创建一个新的实例

Singleton(单例)：默认作用域，每个 Spring 容器中仅存在一个 Bean 实例

2. Bean 的生命周期

生命周期指的是一个对象从创建到销毁的整个生命过程。Bean 的生命周期分为以下 5 个部分：

实例化：容器通过反射调用 Bean 的构造器创建对象实例
属性赋值：容器注入依赖的属性值 (例如@Autowired)
初始化：
- 通知方法调用：通过特定接口 (如 Spring 的 BeanNameAware) 注入框架相关依赖或上下文信息
- 前置处理：进行准备工作，例如参数校验、资源加载或权限检查。确保主逻辑具备执行条件，避免运行时错误
- 初始化回调：在对象初始化阶段触发的自定义逻辑 (如实现 InitializingBean 接口的 afterPropertiesSet 方法)。用于完成属性设置后的额外初始化操作
- 后置处理：在流程结束后执行清理或结果处理 (如 AOP 中的@After 通知)
使用 Bean：Bean 进入就绪状态，可被应用程序调用
销毁 Bean：容器关闭时触发销毁

2.1 示例

/**
 * 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(, bean, beanName);
         BeanPostProcessor..postProcessBeforeInitialization(bean, beanName);
    }

    
    
       {
        log.info();
    }

    
    
     Object   BeansException {
        log.info(, bean, beanName);
         BeanPostProcessor..postProcessAfterInitialization(bean, beanName);
    }

    
       {
        log.info();
    }

    
    
       {
        log.info();
    }
}



  {
      ApplicationContext context;

    
      {
        .context = context;
    }

    
       {
           context.getBean(BeanLifeComponent.class);
        beanLifeComponent.use();
    }
}

日志显示的顺序是：invokeInitMethods(初始化回调) applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(前置处理) applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(后置处理)

这看起来与我上述介绍的生命周期流程相矛盾，具体解释放在源码解析后

2.2 源码解析

AbstractAutowireCapableBeanFactory 类的作用：主要负责 Bean 的创建、依赖注入以及初始化等生命周期管理

1. 搜索 AbstractAutowireCapableBeanFactory 类，并找到它的 createBean 方法
1. doCreateBean 方法中依次调用了 createBeanInstance、populateBean 和 initializeBean 方法

3.3 初始化：initializeBean 方法中依次调用了 invokeAwareMethods、applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization、invokeInitMethods 和 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization 方法

3.2

3.1

createBean 方法中调用了 doCreateBean 方法

2.3 日志与源码'冲突'的原因分析

根据源码来看，正确的生命周期流程是：前置处理 → 初始化回调 → 后置处理。与上述我运行输出的日志相矛盾

关键点：BeanPostProcessor 本身也是 Bean，当 Spring 初始化一个 BeanPostProcessor 实现类 (BeanLifeComponent 类) 时，这个过程是递归的

执行流程分析：

1. 创建非 BeanPostProcessor Bean(BeanLifeComponent 类)：
- 按照源码顺序正常执行：BeforeInitialization → InitMethods → AfterInitialization
1. 创建 BeanPostProcessor Bean 时：
- 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 BeanPostProcessor 列表中，供后续其他 Bean(BeanLifeComponent 类) 使用
- 但对于这个 BeanPostProcessor Bean 自己来说：
  - 它自己的 afterPropertiesSet 方法会在 invokeInitMethods 中执行 (初始化回调阶段)
  - 但它自己的 postProcessBeforeInitialization(前置处理)/postProcessAfterInitialization(后置) 方法不会在它自己的创建过程中被调用！

上述日志中的情况解释：日志显示的是一个 BeanPostProcessor 实现类 (BeanLifeComponent 类) 的初始化过程：

3.2 初始化回调 - 这个 BeanPostProcessor Bean 自己的 afterPropertiesSet()
3.3 前置处理 - BeanLifeComponent 类对这个 BeanPostProcessor Bean 的处理
3.4 后置处理 - BeanLifeComponent 类对这个 BeanPostProcessor Bean 的处理

3.SpringBoot 自动装配

作用：自动注册 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手动配置的复杂性。换言之，SpringBoot 的自动配置就是将依赖 Jar 包中的配置类以及Bean加载到Ioc 容器的过程

3.1 SpringBoot 加载 Bean

在 pom.xml 文件中引入第三方依赖，实际上就是将第三方代码引入到 SpringBoot 项目中。SpringBoot 项目在启动时能识别这些依赖并自动将它们的配置类以及 Bean 加载到 Ioc 容器的过程。下面，我将编写代码作为第三方依赖，深入解析 SpringBoot 加载 Bean 的原理

运行项目

编写代码

/**
 * 配置类
 */
@Slf4j
@Component
public class TestConfig {
    public void demo() {
        log.info("demo");
    }
}

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

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

    @Test
    public void demo() {
        TestConfig testConfig = context.getBean(TestConfig.class);
        testConfig.demo();
    }
}

创建目录

下面介绍几种解决方法

3.1.1 @ComponentScan

作用：告诉 Spring 容器去哪里扫描那些被@Component、@Service、@Repository、@Controller 等注解标记的类，并将它们自动注册为 Bean

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

3.1.2 @Import

作用：用于将一个或多个配置类、组件类或其他类导入到当前的 Spring 应用上下文中

用法二：ImportSelector 接口实现类

@Slf4j
@Component
public class DemoConfig {
    public void demo() {
        log.info("demo");
    }
}

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

@SpringBootTest
public class SpringPrincipleApplicationTests {
    private final ApplicationContext context;

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

    @Test
    public void demo() {
        TestConfig testConfig = context.getBean(TestConfig.class);
        testConfig.demo();
        DemoConfig demoConfig = context.getBean(DemoConfig.class);
        demoConfig.demo();
    }
}

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);
    }
}

3.1.3 自定义注解

在使用 @Import 注解导入 Bean 时，需要程序员熟悉第三方依赖的所有配置类、组件类或其他类，这对于程序员开发程序十分不友好。所以，应该由依赖的开发者来做这件事

比较常见的方案就是第三方依赖给我们提供一个注解，该注解内部封装 @Import 注解

@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);
    }
}

3.2 @SpringBootApplication 源码解析

@SpringBootApplication是一个组合注解，包含以下三个核心注解的功能

3.2.1 @ComponentScan

排除不需要扫描的配置类，防止自动配置类被重复扫描或注册
在 @SpringBootApplication 注解中，@ComponentScan 注解没有指定扫描路径，那么默认扫描路径为 @SpringBootApplication 标注的类的类路径

3.2.2 @SpringBootConfiguration

标记该类为 Spring 的配置类
@Indexed：为 Spring 的组件扫描提供索引支持，加速应用启动时的类加载过程

3.2.3 @EnableAutoConfiguration

AutoConfigurationImportSelector 类：它实现了 DeferredImportSelector 接口，负责在 Spring 应用启动时动态加载自动配置类

// 源码示例，AutoConfigurationImportSelector 类
@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
    return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    }
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
    configurations = removeDuplicates(configurations);
    Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    configurations.removeAll(exclusions);
    configurations = getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

fireAutoConfigurationImportEvents(List<String> configurations, Set<String> exclusions)：体现了Spring Framework/Spring Boot的向后兼容性设计。即使在 Spring Boot 3.x 中引入了新的 .imports 机制，Spring Framework 仍然保留了 spring.factories 的支持

// 源码示例，AutoConfigurationImportSelector 类
private void fireAutoConfigurationImportEvents(List<String> configurations, Set<String> exclusions) {
    List<AutoConfigurationImportListener> listeners = getAutoConfigurationImportListeners();
    if (!listeners.isEmpty()) {
        AutoConfigurationImportEvent event = new AutoConfigurationImportEvent(this, configurations, exclusions);
        for (AutoConfigurationImportListener listener : listeners) {
            invokeAwareMethods(listener);
            listener.onAutoConfigurationImportEvent(event);
        }
    }
}

protected List<AutoConfigurationImportListener> getAutoConfigurationImportListeners() {
    return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportListener.class, this.beanClassLoader);
}

public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    return forDefaultResourceLocation(classLoader).load(factoryType);
}

public static SpringFactoriesLoader forDefaultResourceLocation(@Nullable ClassLoader classLoader) {
    return forResourceLocation(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION, classLoader);
}

public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

遵循 Spring Boot 的"约定优于配置"理念，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，这样 Spring Boot 启动时就能自动发现并加载这些配置

getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes)：在 Spring Boot 3.5.8(本文所用的版本) 中，该方法不仅加载 Spring Boot 默认的自动配置类，还会加载所有第三方库提供的自动配置类

// 源码示例，AutoConfigurationImportSelector 类
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    ImportCandidates importCandidates = ImportCandidates.load(this.autoConfigurationAnnotation, getBeanClassLoader());
    // 扫描类路径下的 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件
    List<String> configurations = importCandidates.getCandidates();
    // 从 ImportCandidates 对象中获取所有找到的自动配置类名，这些类名是从 .imports 文件中读取的
    Assert.state(!CollectionUtils.isEmpty(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;
}

深入 Spring Bean 作用域、生命周期与自动装配源码解析

1.Bean 的作用域

2. Bean 的生命周期

2.1 示例

2.2 源码解析

2.3 日志与源码'冲突'的原因分析

3.SpringBoot 自动装配

3.1 SpringBoot 加载 Bean

3.1.1 @ComponentScan

3.1.2 @Import

3.1.3 自定义注解

3.2 @SpringBootApplication 源码解析

3.2.1 @ComponentScan

3.2.2 @SpringBootConfiguration

3.2.3 @EnableAutoConfiguration

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2.3 日志与源码'冲突'的原因分析

3.SpringBoot 自动装配

3.1 SpringBoot 加载 Bean

3.1.1 @ComponentScan

3.1.2 @Import

3.1.3 自定义注解

3.2 @SpringBootApplication 源码解析

3.2.1 @ComponentScan

3.2.2 @SpringBootConfiguration

3.2.3 @EnableAutoConfiguration

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