SpringBoot预加载与懒加载实现方法超详细讲解

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• 预加载
• getMergedLocalBeanDefinition
• 循环创建bean
• 懒加载
• @Lazy
• 全局懒加载
• 为什么需要全局懒加载
• 全局懒加载的好处与问题

预加载

bean在springBoot启动过程中就完成创建加载

在AbstractApplicationContext的refresh方法中

		// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
		beanFactory.preInstantiateSingletons();

    public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
        }
        //所有要进行初始的Bean
        List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);
        // 对所有Bean进行初始化，除了懒加载
        for (String beanName : beanNames) {
            // 去合并Bean
            RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            //非抽象、单例、懒加载才会进行注册
            if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
                //判断是不是 FactoryBean，简单说是我们这个 Bean 实现了
                if (isFactoryBean(beanName)) {
                    // 是不是 FactoryBean，获取 FactoryBean 的方式就是  前缀+beanName
                    Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                    // 判断是否 FactoryBean
                    if (bean instanceof FactoryBean) {
                        // 强转
                        FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
                        boolean isEagerInit;
                        if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
                            isEagerInit = AccessController.doPrivileged(
                                    (PrivilegedAction<Boolean>) ((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit,
                                    getAccessControlContext());
                        } else {
                            // 判断 是不是 这个类的，如果是就去创建 SmartFactoryBean 属于 FactoryBean 子接口，拥有更加细粒度操作原数据的方式，
                            isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                                    ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
                        }
                        if (isEagerInit) {
                            getBean(beanName);
                        }
                    }
                } else {
                    //获取具体的Bean
                    getBean(beanName);
                }
            }
        }
        // Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
        for (String beanName : beanNames) {
            Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
            // 执行所有 单例Bean 的回调，当然Bean 需要实现这个接口~~~
            if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
                SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
                if (System.getSecurityManager() != null) {
                    AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
                        smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                        return null;
                    }, getAccessControlContext());
                } else {
                    smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                }
            }
        }
    }

getMergedLocalBeanDefinition

这里是去合并Bean去了，这里其实有两个动作

将取出来的 BeanDefinition 进行合并

将BeanDefinition 转换成 RottBeanDefinition 也就说顶级的 Bean ，此处的顶级Bean 指的就是User extends SuperUser，可以认为是是 User，也可以认为是 SuperUser，如果是 User 就代表了已经进行了合并，如果 SuperUser 由于其本身就是顶级类，所以不需要合并，这里会排除掉 Object

需要注意的是第一次 从 mergedBeanDefinitions 是从 当前的 BeanFactory 中查找

protected RootBeanDefinition getMergedLocalBeanDefinition(String beanName) throws BeansException {
    //从当前 BeanFactory 中的缓存中获取
    RootBeanDefinition mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
    // 不是NUll 并且  没有过期的话，如果过期了或者修改了 会重新去查找
    if (mbd != null && !mbd.stale) {
        //返回当前的
        return mbd;
    }
    // 先去 beanDefinitionMap 中去获取
    BeanDefinition thisBeanDefinition=   getBeanDefinition(beanName);
    // 缓存中未找到，就到 BeanFactory 中寻找
    return getMergedBeanDefinition(beanName, thisBeanDefinition);
}
protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition bd)
    throws BeanDefinitionStoreException {
    //传递Name 和BeanDefinition
    return getMergedBeanDefinition(beanName, bd, null);
}

具体的逻辑

    protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(
            String beanName, BeanDefinition bd, @Nullable BeanDefinition containingBd)
            throws BeanDefinitionStoreException {
        // 将 mergedBeanDefinitions 防止线程安全，为什么？
        // 虽然 ConcurrentHashMap 是线程安全的，但是下面的业务并不一定是线程安全的，所以要加锁
        synchronized (this.mergedBeanDefinitions) {
            RootBeanDefinition mbd = null;
            RootBeanDefinition previous = null;
            // 这里为空，代表的是 当前的 BeanDefinition 是顶层的 Bean 不存在 嵌套Bean
            if (containingBd == null) {
                // 获取当前Bean，为什么又一次获取了呢？因为如果在多线程操作下 可能 这个Bean已经被修改了，所以重新获取一次
                mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
            }
            //如果缓存中没有，或者过期了，则会重新创建一个
            if (mbd == null || mbd.stale) {
                previous = mbd;
                //如果 父 parentName 为空
                if (bd.getParentName() == null) {
                    // 如果当前类型就是 RootBeanDefinition
                    if (bd instanceof RootBeanDefinition) {
                        // 进行克隆~~~
                        mbd = ((RootBeanDefinition) bd).cloneBeanDefinition();
                    } else {
                        // 如果不是就会将 其他 BeanDefinition 转换成 RootBeanDefinition 代表的是当前 BeanDefinition 为顶级 Bean
                        mbd = new RootBeanDefinition(bd);
                    }
                }
                //  如果父 BeanDefinition 不为 空，也就代表了 当前类存在继承，如果不理解这段的话，可以看一下<bean parent=""> bean标签中的 paretn 属性，
                else {
                    // 子bean定义：需要与父bean合并。
                    BeanDefinition pbd;
                    try {
                        String parentBeanName = transformedBeanName(bd.getParentName());
                        // 当前的 BeanName 不是 parentBeanName，会去获取 父BeanDefinition，否则则会去父工厂去获取
                        if (!beanName.equals(parentBeanName)) {
                            // 获取 parent BeanDefinition这里会进行一个递归操作，
                            pbd = getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
                        } else {
                            // 如果当前的BeanName 和传递的 parentName 一模一样 则会去父 ParentBeanFactory 查找
                            BeanFactory parent = getParentBeanFactory();
                            // 如果当前是层次 BeanFactory 转换查找，如果不是 抛出异常
                            if (parent instanceof ConfigurableBeanFactory) {
                                pbd = ((ConfigurableBeanFactory) parent).getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
                            } else {
                                throw new NoSuchBeanDefinitionException(parentBeanName,
                                        "Parent name '" + parentBeanName + "' is equal to bean name '" + beanName +
                                                "': cannot be resolved without a ConfigurableBeanFactory parent");
                            }
                        }
                    } catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
                        throw new BeanDefinitionStoreException(bd.getResourceDescription(), beanName,
                                "Could not resolve parent bean definition '" + bd.getParentName() + "'", ex);
                    }
                    // 进行合并
                    // 进行合并，这里的合并是指将 父级的Bean 合并到子 中，例如  user extends superUser
                    // 也就说讲 super中的 属性 合并到 user 中
                    // Deep copy with overridden values.
                    mbd = new RootBeanDefinition(pbd);
                    mbd.overrideFrom(bd);
                }
                //设置成单例，如果之前没设置的话~~~~
                if (!StringUtils.hasLength(mbd.getScope())) {
                    // 默认为单例
                    mbd.setScope(SCOPE_SINGLETON);
                }
                // A bean contained in a non-singleton bean cannot be a singleton itself.
                // Let's correct this on the fly here, since this might be the result of
                // parent-child merging for the outer bean, in which case the original inner bean
                // definition will not have inherited the merged outer bean's singleton status.
                if (containingBd != null && !containingBd.isSingleton() && mbd.isSingleton()) {
                    mbd.setScope(containingBd.getScope());
                }
                // Cache the merged bean definition for the time being
                // (it might still get re-merged later on in order to pick up metadata changes)
                // 是否缓存Bean的元数据
                if (containingBd == null && isCacheBeanMetadata()) {
                    // 将当前的 BeanDefinitions 放入到map中，进行缓存
                    this.mergedBeanDefinitions.put(beanName, mbd);
                }
            }
            if (previous != null) {
                copyRelevantMergedBeanDefinitionCaches(previous, mbd);
            }
            return mbd;
        }
    }

总结这里的合并是指将 父级的Bean 合并到子 中，例如 user extends superUser

也就说讲 super中的 属性 合并到 user 中,父类的BeanDefinition会被子类的BeanDefinition继承。

循环创建bean

if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->

对于非抽象，单例，非懒加载的bean分别调用getBean方法

getBean方法比较复杂，简单总结下就创建bean的对象并且创建bean依赖的对象并且注入到当前bean完成对bean的初始化

懒加载

@Lazy

在类上加上@Lazy标签，那么就开启了懒加载

@Service("helloServiceB")
@Lazy
public class HelloServiceB {
············

懒加载指的是，初始化时不会创建实例，在真正被使用到的时候再进行加载。

看了前面的预加载可以知道，在preInstantiateSingletons方法中会跳过懒加载的bean。

如果懒加载的bean被依赖会怎么样？

比如又有serviceA依赖了ServiceB

@Service("helloServiceA")
public class HelloServiceA implements HelloService {
    @Autowired
    private HelloService helloServiceB;

那么此时HelloServiceB懒加载会失效

HelloServiceA没有@Lazy标签会在启动时预加载通过getBean方法创建。同时会注入其依赖的bean。serviceB也会被创建。

因此要使懒加载生效，应该在HelloServiceA也加@Lazy注解

全局懒加载

一般情况程序在启动时时有大量的 Bean 需要初始化，例如 数据源初始化、缓存初始化等导致应用程序启动非常的慢。在 spring boot 2.2 之前的版本，我们对这些 bean 使用手动增加 @Lazy 注解，来实现启动时不初始化，业务程序在调用需要时再去初始化，如上代码修改为即可：

为什么需要全局懒加载

同上文中提到我们需要手动在 bean 增加 @Lazy 注解，这就意味着我们仅能对程序中自行实现的 bean 进行添加。但是现在 spring boot 应用中引入了很多第三方 starter ，比如 druid-spring-boot-starter 数据源注入、spring-boot-starter-data-redis 缓存等默认情况下， 引入即注入了相关 bean 我们无法去修改添加 @Lazy。

spring boot 2.2 新增全局懒加载属性，开启后全局 bean 被设置为懒加载，需要时再去创建

spring:
  main:
    lazy-initialization: true

原理

在SpringApplication#prepareContext方法中

if (this.lazyInitialization) {
			context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
	}

如果开启了lazy-initialization，那么添加LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor

LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor执行，会将beanFactory中的bean设置lazyinit

public final class LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor, Ordered {
	@Override
	public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
		// Take care not to force the eager init of factory beans when getting filters
		Collection<LazyInitializationExcludeFilter> filters = beanFactory
				.getBeansOfType(LazyInitializationExcludeFilter.class, false, false).values();
		for (String beanName : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
			BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition(beanName);
			if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
				postProcess(beanFactory, filters, beanName, (AbstractBeanDefinition) beanDefinition);
			}
		}
	}
	private void postProcess(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory,
			Collection<LazyInitializationExcludeFilter> filters, String beanName,
			AbstractBeanDefinition beanDefinition) {
		Boolean lazyInit = beanDefinition.getLazyInit();
		if (lazyInit != null) {
			return;
		}
		Class<?> beanType = getBeanType(beanFactory, beanName);
		if (!isExcluded(filters, beanName, beanDefinition, beanType)) {
			beanDefinition.setLazyInit(true);
		}
	}

对于全局懒加载

个别 bean 可以通过设置 @Lazy(false) 排除，设置为启动时加载

@Lazy(false)
@Configuration
public class DemoConfig {}

当然也可以指定规则实现 LazyInitializationExcludeFilter 规则实现排除

@Bean LazyInitializationExcludeFilter integrationLazyInitExcludeFilter() {<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E--> return LazyInitializationExcludeFilter.forBeanTypes(DemoConfig.class); }

全局懒加载的好处与问题

当项目比较大时。开发人员本地调试时，并不需要使用到全部的bean，那么开启全局懒加载可以节省很多启动项目的时间

通过设置全局懒加载，我们可以减少启动时的创建任务从而大幅度的缩减应用的启动时间。但全局懒加载的缺点可以归纳为以下两点：

• Http 请求处理时间变长。 这里准确的来说是第一次 http 请求处理的时间变长，之后的请求不受影响
• 错误不会在应用启动时抛出，不利于早发现、早解决、早下班。

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