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Java创建对象和spring创建对象的过程和区别

news 2025/7/2 18:54:12

 暮乘白帝过重山

从new到IoC的演进，体现了软件工程从"怎么做"到"做什么"的思维转变。理解Java对象创建的底层机制，是写出高性能代码的基础；掌握Spring的Bean管理哲学，则是构建可维护大型系统的关键。二者如同汽车的发动机与智能驾驶系统——前者保证基础性能，后者提供高阶能力，共同推动Java生态持续发展。

从new到IoC：揭秘Java与Spring对象创建的差异与本质

一、Java原生对象创建全流程剖析

先来个王炸：Java的new关键字实际上是语法糖，其底层通过bytecode new + invokespecial两条指令协作完成。这种设计既保持了语言简洁性，又为JVM优化（如逃逸分析、栈上分配）留足了空间

1.1 new关键字背着我们都做了些什么？？？

当我们写下UserService service = new UserService()时，JVM会执行以下精密流程：

public class UserService {
    private int id;      // 默认0
    private String name; // 默认null
    
    {
        System.out.println("初始化块执行"); // 第1步
    }
    
    public UserService() {
        System.out.println("构造函数执行");  // 第2步
    }
}

  1. 类加载检查：

    • JVM检查方法区是否已加载类元数据

    • 未加载则触发类加载机制（双亲委派模型）

  2. 内存分配：

    • 计算对象大小（指针压缩影响）

    • 选择分配方式（指针碰撞/空闲列表）

    • 堆内存中划分对象空间

  3. 零值初始化：

    • 所有基本类型赋默认值（int=0, boolean=false）

    • 引用类型置null

  4. 对象头设置：

    • MarkWord（哈希码、GC年龄、锁状态）

    • 类型指针（指向类元数据）

  5. 初始化执行：

    • 初始化块（按代码顺序）

    • 构造函数（显式初始化）

1.2 反射创建：灵活背后的代价

通过反射API创建对象的典型流程：

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.UserService");
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
UserService instance = (UserService) constructor.newInstance();

执行步骤：

  1. 类加载器加载目标类

  2. 获取构造器对象并绕过访问检查

  3. 通过Unsafe类分配内存

  4. 直接调用构造器（跳过常规初始化顺序）

1.3 其他创建方式对比

创建方式适用场景注意事项
Cloneable对象拷贝场景深拷贝/浅拷贝问题
反序列化网络传输、持久化存储绕开构造器执行
Unsafe.allocate极高性能需求可能破坏JVM内存模型

一些补充：

1.4 JavaBean规范

  1. 必须是公共类，类访问权限需为 public，以便外部访问。
  2. 提供无参公共构造方法，必须有一个 public 的无参数构造函数（默认构造方法），便于反射实例化。
  3. 属性私有化，属性（字段）必须用 private 修饰，通过公共方法访问。通过 getter/setter 访问属性，对每个 private 属性，提供标准的 getXxx() 和 setXxx() 方法（布尔属性可用 isXxx()）。
  4. 实现 Serializable 接口（可选但常见），支持序列化，便于网络传输或持久化存储。

 

二、Spring IoC容器对象创建全解析

 一样的，先来手王炸：Spring IoC容器对象创建

Spring创建对象的本质是通过BeanDefinition元数据驱动IoC容器执行一套标准化的对象生命周期管理流程，在运行时动态组装、增强和管理对象依赖关系，实现控制反转和面向切面编程的统一治理。

什么？你有点被炸懵了？那我换种说法

Spring创建对象的核心机制就是IoC（控制反转）容器在运作，

但更准确的说法是：

"Spring创建对象 = IoC容器管理 + 依赖注入 + 扩展增强"

通俗说就是：

  1. IoC容器是"工厂"：它负责根据你的配置（注解/XML）生产对象（比如@Service标注的类）。

  2. 依赖注入是"自动装配"：对象需要的其他组件（比如@Autowired的成员），Spring会自动塞进去。

  3. 扩展增强是"增值服务"：AOP代理、生命周期回调等（比如@Transactional事务控制）。

为什么说"不只是IoC"？

  1. 单纯IoC：只是"不用你自己new"（控制权反转）。

  2. Spring的完整流程：还包括依赖注入（DI）、AOP、作用域管理（单例/原型）等，比传统IoC更强大。

（就像网购：IoC是"商家替你发货"，而Spring是"发货+送货上门+七天无理由+赠品"一套完整服务）

 

2.1 Bean生命周期全景图

Spring Bean 的创建过程之所以远比直接 new 对象复杂，是因为它在底层构建了一套完整的对象生命周期管理体系。让我们通过一个生活中的比喻来理解这个精密过程：想象我们现在要建造房子（Bean），而 Spring 容器就像一个全能的建筑管理局，不仅负责砖瓦堆砌（对象创建），还要统筹水电布线（依赖注入）、安全监控（AOP）、装修验收（生命周期回调）等全套流程。OK，我们说一说建房子的一套简单流程

第1阶段：图纸审批（加载配置元数据）

  • 现实场景：向城建局提交房屋设计图（XML/注解/JavaConfig）

  • 技术实现：

    1. 扫描 @ComponentScan 指定的包路径

    2. 解析 @Configuration 类中的 @Bean 方法

    3. 读取 XML 中的 <bean> 定义

    4. 处理 @Import 导入的其他配置

  • 关键机制：兄弟们记住：BeanDefinitionReader 任务就是将不同格式的配置统一转化为内存中的 Bean 然后能进行下一步

第2阶段：地基浇筑（也就是实例化Bean）

  • 现实场景：我们花钱请来一批施工队，然后施工队的任务是不是就是根据图纸打地基？（调用构造方法）

  • 技术细节：

    // AbstractAutowireCapableBeanFactory
protected Object createBeanInstance(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) {
    // 构造器推断算法：智能匹配参数最多的构造器
    Constructor<?> constructorToUse = determineConstructor(beanName, mbd);
    
    // 通过反射实例化或CGLIB动态生成子类
    return instantiateBean(beanName, mbd, constructorToUse, args);
}

  • 我说一下，有种特殊特殊场景：记住是spring！！！
    当遇到循环依赖（A依赖B，B又依赖A）时，Spring 的"三级缓存"开始运作：

    1. 施工许可证公示（三级缓存 singletonFactories）：提前暴露半成品对象

    2. 毛坯房展示（二级缓存 earlySingletonObjects）：存放未装修的原始对象

    3. 精装房交付（一级缓存 singletonObjects）：最终成品

第3阶段：毛坯的人生，精装的朋友圈，房子一样，毛坯房建好了，接下俩就是请水电师傅，叫他们水电安装（也就是属性填充）

  • 现实场景：给房屋安装水管（@Autowired）和电线（@Value）

  • 技术流程：

    // 处理自动装配的核心逻辑
for (PropertyValue pv : mbd.getPropertyValues().getPropertyValues()) {
    // 1. 解决依赖：在容器中查找匹配的Bean
    Object resolvedValue = resolveDependency(pv);
    
    // 2. 反射注入：通过Field.set()或setter方法
    ReflectionUtils.makeAccessible(field);
    field.set(beanInstance, resolvedValue);
}

  • 智能处理：

    • 遇到 @Lazy 注解时延迟加载

    • 对 @Qualifier 指定的 Bean 进行精确匹配

    • 处理 @Primary 标注的优先候选对象

第4阶段：最后要叫人来看看房子达不达标，也就是安全验收（BeanPostProcessor处理）

  1. 现实场景：消防检查（前置处理）和环保认证（后置处理）

  2. 代码示例：

    public interface BeanPostProcessor {
    // 装修前检查（如@PostConstruct处理）
    default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String name) { return bean; }
    
    // 装修后验收（如AOP代理包装）
    default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String name) { return bean; }
}

  3. 开发中经常遇到的情况处理

    1. AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 处理自动装配

    2. CommonAnnotationBeanPostProcessor 解析 @PostConstruct

    3. AbstractAdvisingBeanPostProcessor 准备AOP代理

第5阶段：精装修（初始化方法执行）

  1. 现实场景：安装智能家居系统（初始化逻辑）

  2. 执行顺序：

    1. @PostConstruct 标注的方法 → 2. InitializingBean 接口的 afterPropertiesSet() → 3. XML 中配置的 init-method

  3. 代码演示：

    public class SmartHomeService implements InitializingBean {
    @PostConstruct
    public void connectIoT() {
        System.out.println("连接智能设备...");
    }
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        System.out.println("启动环境监测系统...");
    }
    
    public void initSceneMode() {
        System.out.println("配置情景模式...");
    }
}

第6阶段：安防系统部署（AOP代理）

  • 现实场景：安装监控摄像头（切面逻辑）

  • 代理策略：

    public DefaultAopProxyFactory createAopProxy(AdvisedSupport config) {
    // 条件判断：目标类是否有接口？是否是CGLIB代理？
    if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
        return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
    } else {
        return new JdkDynamicAopProxy(config);
    }
}

  • 动态代理示例：

    // JDK代理示例
public class $Proxy12 extends Proxy implements UserService {
    public final void saveUser() {
        // 1. 执行@Before advice
        // 2. 调用target.saveUser()
        // 3. 执行@After advice
    }
}

第7阶段：房产登记（注册单例池）

  • 现实场景：将房屋信息录入不动产登记中心

  • 最终存储：

    // DefaultSingletonBeanRegistry
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
    synchronized (this.singletonObjects) {
        this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
        this.singletonFactories.remove(beanName);
        this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
    }
}

2.2 核心阶段详解

阶段1：实例化（Instantiation）

  • 通过反射或CGLIB创建原始对象

  • 构造器解析策略：构造器参数匹配算法

阶段2：属性填充（Population）

  • 处理@Autowired/@Value注解

  • 解决循环依赖的三级缓存机制：

    1. singletonFactories（三级）

    2. earlySingletonObjects（二级）

    3. singletonObjects（一级）

阶段3：初始化（Initialization）

public class UserService implements InitializingBean {
    @PostConstruct
    public void customInit() {
        // 注解方式初始化
    }
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        // 接口方式初始化
    }
    
    public void xmlInit() {
        // XML配置的初始化方法
    }
}

初始化顺序：

  1. @PostConstruct

  2. InitializingBean接口

  3. XML配置的init-method

2.3 代理与包装阶段（了解）

AOP代理的两种实现方式：

  • JDK动态代理：基于接口（生成$Proxy类）

  • CGLIB代理：基于继承（生成Enhancer子类）

代理时机选择：

// AbstractAutoProxyCreator
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
    if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
        return bean;
    }
    // 创建代理逻辑...
}

三、核心差异对比与选型指南

3.1 核心机制对比表

维度Java原生创建Spring Bean创建
控制权开发者直接控制容器控制（IoC）
生命周期由JVM管理完整生命周期管理
依赖注入手动设置自动装配
对象类型原始类型可能被代理包装
创建成本低（约5ns）高（约5000ns）
作用域单一实例支持多种作用域

3.2 性能对比数据

通过JMH测试（纳秒/操作）：

操作平均耗时99%分位
new创建5.27.1
反射创建18.725.3
Spring单例获取42.355.9
Spring原型创建4832.65214.8

3.3 最佳实践建议

适合Java原生创建的场景：

  • 高频创建的对象（如DTO）

  • 不需要依赖管理的工具类

  • 对启动速度敏感的应用

适合Spring管理的场景：

  • 需要依赖注入的业务组件

  • 需要AOP增强的服务类

  • 需要复杂生命周期的资源对象

四、深度思考：

4.1 对象管理范式的转变

Java原生方式体现命令式编程思想：

// 开发者全权控制
DBConn conn = new MySQLConn(config);
UserDAO dao = new UserDAO(conn);
Service service = new Service(dao);

Spring IoC体现声明式编程哲学：

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public DBConn dbConn() { /*...*/ }
    
    @Bean
    public UserDAO userDAO(DBConn conn) { /*...*/ }
    
    @Bean
    public Service service(UserDAO dao) { /*...*/ }
}

4.2 扩展机制对比

Java原生扩展方式：

  1. 继承

  2. 组合

  3. SPI机制

Spring扩展方式：

  1. BeanPostProcessor

  2. BeanFactoryPostProcessor

  3. ImportSelector

  4. 条件化配置

4.3 现代编程趋势影响

  1. 响应式编程对对象创建的影响（Project Reactor的延迟创建）

  2. Serverless环境下的轻量化需求（Spring Native）

  3. 云原生时代的配置管理（Kubernetes与Spring Cloud整合）

五、做个总结

理解两种创建方式的本质差异，我们可以：

  1. 在传统单体架构中合理选择对象管理方式

  2. 在微服务架构中优化Bean初始化顺序

  3. 在云原生环境下平衡启动速度与便利性

  4. 深度定制Spring容器满足特殊需求

http://www.dtcms.com/a/109921.html

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