Bean的管理与SpringBoot自动装配原理解读

更新时间：2024年11月04日 16:11:24 作者：薛定谔的盐.

在SpringBoot项目中,启动时自动创建IOC容器并初始化bean对象,支持通过依赖注入获取,Bean可以通过name或类型获取,支持单例和非单例等多种作用域,对于第三方Bean,推荐在配置类中用@Bean标识方法进行定义

1、Bean管理

默认情况下，SpringBoot项目在启动的时候会自动的创建IOC容器，并且在启动的过程当中会自动的将bean对象都创建好，存放在IOC容器当中。

应用程序在运行时需要依赖什么bean对象，就直接进行依赖注入就可以了。

1.1 获取Bean

要想主动从IOC容器中获取到bean对象，需要先拿到IOC容器

想获取到IOC容器，直接将IOC容器对象注入进来就可以了

@Autowired
private ApplicationContext applicationContext; //IOC容器对象

在IOC容器中提供了一些方法，可以主动从IOC容器中获取到bean对象，

介绍3种常用方式：

1.根据name获取bean

Object getBean(String name)

2.根据类型获取bean

<T> T getBean(Class<T> requiredType)

3.根据name获取bean（带类型转换）

&lt;T&gt; T getBean(String name, Class&lt;T&gt; requiredType)

@SpringBootTest
class SpringbootTheoryApplicationTests {

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext; //IOC容器对象

    //获取bean对象
    @Test
    public void testGetBean(){
        //根据bean的名称获取
        MyController bean1 = (MyController) applicationContext.getBean("myController");
        System.out.println(bean1);

        //根据bean的类型获取
        MyController bean2 = applicationContext.getBean(MyController.class);
        System.out.println(bean2);

        //根据bean的名称 及 类型获取
        MyController bean3 = applicationContext.getBean("myController", MyController.class);
        System.out.println(bean3);
    }

}

运行结果：

com.wbr.controller.MyController@2fa47368

com.wbr.controller.MyController@2fa47368

com.wbr.controller.MyController@2fa47368

可以看到三个bean的打印结果都是一样的，说明IOC容器当中的bean对象只有一个。

默认情况下，IOC中的bean对象是单例

1.2 Bean的作用域

IOC容器中，默认bean对象是单例模式(只有一个实例对象)。

想要设置bean对象为非单例就需要设置bean的作用域。

在Spring中支持五种作用域，后三种在web环境才生效：

作用域	说明
singleton	容器内同名称的bean只有一个实例（单例）（默认）
prototype	每次使用该bean时会创建新的实例（非单例）
request	每个请求范围内会创建新的实例
session	每个会话范围内会创建新的实例
application	每个应用范围内会创建新的实例

可以借助Spring中的@Scope注解来进行配置作用域

测试一：

Controller类

//当我们未加@Scope注解时，默认bean的作用域为：@Scope("singleton") (单例模式)
@Lazy //延迟加载(第一次使用bean对象时，才会创建bean对象并交给ioc容器管理)
@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    private MyService myService;

    public MyController(){
        System.out.println("MyController 构造方法执行了...");
    }
}

测试类

@SpringBootTest
class SpringbootTheoryApplicationTests {

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext; //IOC容器对象

    //获取bean对象
    @Test
    public void testGetBean(){
        //根据bean的名称获取
        MyController bean1 = (MyController) applicationContext.getBean("myController");
        System.out.println(bean1);

        //根据bean的类型获取
        MyController bean2 = applicationContext.getBean(MyController.class);
        System.out.println(bean2);

        //根据bean的名称 及 类型获取
        MyController bean3 = applicationContext.getBean("myController", MyController.class);
        System.out.println(bean3);
    }
}

运行结果：

MyController 构造方法执行了...
com.wbr.controller.MyController@3835d3fd
com.wbr.controller.MyController@3835d3fd
com.wbr.controller.MyController@3835d3fd

注意事项：

IOC容器中的bean默认使用的作用域：singleton (单例)
默认singleton的bean，在容器启动时被创建，可以使用@Lazy注解来延迟初始化(延迟到第一次使用时)

测试二：

给MyController加上@Scope("prototype")注解：

@Lazy //延迟加载(第一次使用bean对象时，才会创建bean对象并交给ioc容器管理)
@Scope("prototype")
@RestController
public class MyController {

    @Autowired
    private MyService myService;

    public MyController(){
        System.out.println("MyController 构造方法执行了...");
    }
}

再次运行测试方法得到以下结果：

MyController 构造方法执行了...
com.wbr.controller.MyController@73aae7a
MyController 构造方法执行了...
com.wbr.controller.MyController@3856d0cb
MyController 构造方法执行了...
com.wbr.controller.MyController@2125535d

注意事项：

prototype的bean，每一次使用该bean的时候都会创建一个新的实例
实际开发当中，绝大部分的Bean是单例的，也就是说绝大部分Bean不需要配置scope属性

1.3 第三方Bean

情况1：在自定义类上加上@Component以及它的这三个衍生注解@Controller、@Service、@Repository，用来声明这个bean对象。

情况2：这个类它不是我们自己编写的，而是我们引入的第三方依赖当中提供的。

我们可以使用 ObjectMapper 作为第三方依赖。ObjectMapper 是 Jackson 库中的核心类，用于在 Java 对象和 JSON 之间进行转换。

当我们需要使用到ObjectMapper对象时，应该如何进行依赖注入？

由于第三方提供的类是只读的。无法在第三方类上添加@Component注解或衍生注解。

解决方案1：在启动类上添加用@Bean标识的方法

启动类：

@SpringBootApplication
public class SpringbootTheoryApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringbootTheoryApplication.class, args);
    }

    //声明第三方bean
    @Bean //将当前方法的返回值对象交给IOC容器管理, 成为IOC容器bean
    public ObjectMapper objectMapper(){
        return new ObjectMapper();
    }
}

测试类：

@SpringBootTest
class SpringbootWebConfig2ApplicationTests {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    // 第三方bean的管理
    @Test
    public void testThirdBean() throws Exception {
        // 将 JSON 字符串转换为 Java 对象
        String json = "{\"name\":\"zhangsan\",\"age\":21}";
        Person person = objectMapper.readValue(json, Person.class);

        System.out.println(person.getName() + " : " + person.getAge());
    }

    // 用于测试的简单 POJO 类
    static class Person {
        private String name;
        private int age;


        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
}

运行结果：

zhangsan : 21

注意事项：

以上在启动类中声明第三方Bean的作法，不建议使用（项目中要保证启动类的纯粹性）

解决方案2：在配置类中定义@Bean标识的方法

如果需要定义第三方Bean时，通常会单独定义一个配置类

@Configuration //声明一个配置类
public class ObjectMapperConfig {
    
    @Bean
    public ObjectMapper objectMapper() {
        return new ObjectMapper();
    }
}

注释掉SpringBoot启动类中创建第三方bean对象的代码，重新执行测试方法：

zhangsan : 21

在方法上加上一个@Bean注解，Spring 容器在启动的时候，它会自动的调用这个方法，并将方法的返回值声明为Spring容器当中的Bean对象。

注意事项：

通过@Bean注解的name或value属性可以声明bean的名称，如果不指定，默认bean的名称就是方法名。
如果第三方bean需要依赖其它bean对象，直接在bean定义方法中设置形参即可，容器会根据类型自动装配。

2、SpringBoot原理

SpringBoot框架之所以使用起来更简单更快捷，是因为SpringBoot框架底层提供了两个非常重要的功能：一个是起步依赖，一个是自动配置。

2.1 起步依赖

假如没有使用SpringBoot，用的是Spring框架进行web程序的开发，此时我们就需要引入web程序开发所需要的一些依赖。

spring-webmvc依赖：这是Spring框架进行web程序开发所需要的依赖
servlet-api依赖：Servlet基础依赖
jackson-databind依赖：JSON处理工具包

如果要使用AOP，还需要引入aop依赖、aspect依赖

项目中所引入的这些依赖，还需要保证版本匹配，否则就可能会出现版本冲突问题。

使用了SpringBoot，就不需要像上面这么繁琐的引入依赖了。由于Maven的依赖传递。我们只需要引入一个依赖就可以了，那就是web开发的起步依赖：springboot-starter-web。

在web开发的起步依赖当中，就集成了web开发中常见的依赖：json、web、webmvc、tomcat等。我们只需要引入这一个起步依赖，其他的依赖都会自动的通过Maven的依赖传递进来。

2.2 SpringBoot自动装配

话不多说，上源码跟踪图！！

2.3 @Conditional

我们在跟踪SpringBoot自动配置的源码的时候，在自动配置类声明bean的时候，除了在方法上加了一个@Bean注解以外，还会经常用到一个注解，就是以Conditional开头的这一类的注解。

以Conditional开头的这些注解都是条件装配的注解。下面我们就来介绍下条件装配注解。

@Conditional注解：

作用：按照一定的条件进行判断，在满足给定条件后才会注册对应的bean对象到Spring的IOC容器中。
位置：方法、类

@Conditional本身是一个父注解，派生出大量的子注解：

@ConditionalOnClass：判断环境中有对应字节码文件，才注册bean到IOC容器。
@ConditionalOnMissingBean：判断环境中没有对应的bean(类型或名称)，才注册bean到IOC容器。
@ConditionalOnProperty：判断配置文件中有对应属性和值，才注册bean到IOC容器。

下面我们通过代码来演示下Conditional注解的使用：

@ConditionalOnClass注解

@Configuration
public class HeaderConfig {

    @Bean
    @ConditionalOnClass(name="io.jsonwebtoken.Jwts")//环境中存在指定的这个类，才会将该bean加入IOC容器
    public HeaderParser headerParser(){
        return new HeaderParser();
    }
    
}

测试类

@SpringBootTest
public class AutoConfigurationTests {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Test
    public void testHeaderParser(){
        System.out.println(applicationContext.getBean(HeaderParser.class));
    }
}

执行testHeaderParser()测试方法：

因为io.jsonwebtoken.Jwts字节码文件在启动SpringBoot程序时已存在，所以创建HeaderParser对象并注册到IOC容器中。

@ConditionalOnMissingBean注解

@Configuration
public class HeaderConfig {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean //不存在该类型的bean，才会将该bean加入IOC容器
    public HeaderParser headerParser(){
        return new HeaderParser();
    }
    
}

执行testHeaderParser()测试方法：

SpringBoot在调用@Bean标识的headerParser()前，IOC容器中是没有HeaderParser类型的bean，所以HeaderParser对象正常创建，并注册到IOC容器中。

再次修改@ConditionalOnMissingBean注解：

@Configuration
public class HeaderConfig {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(name="deptController2")//不存在指定名称的bean，才会将该bean加入IOC容器
    public HeaderParser headerParser(){
        return new HeaderParser();
    }
}

执行testHeaderParser()测试方法：

因为在SpringBoot环境中不存在名字叫deptController2的bean对象，所以创建HeaderParser对象并注册到IOC容器中。

再次修改@ConditionalOnMissingBean注解：

@Configuration
public class HeaderConfig {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(HeaderConfig.class)//不存在指定类型的bean，才会将bean加入IOC容器
    public HeaderParser headerParser(){
        return new HeaderParser();
    }
}

@SpringBootTest
public class AutoConfigurationTests {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Test
    public void testHeaderParser(){
        System.out.println(applicationContext.getBean(HeaderParser.class));
    }
}

执行testHeaderParser()测试方法：

因为HeaderConfig类中添加@Configuration注解，而@Configuration注解中包含了@Component，所以SpringBoot启动时会创建HeaderConfig类对象，并注册到IOC容器中。

当IOC容器中有HeaderConfig类型的bean存在时，不会把创建HeaderParser对象注册到IOC容器中。而IOC容器中没有HeaderParser类型的对象时，通过getBean(HeaderParser.class)方法获取bean对象时，引发异常：NoSuchBeanDefinitionException

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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