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Spring Bean生命周期全解析：从创建到销毁的底层细节

news 来源：原创 2025/6/6 8:11:20

一、Bean生命周期全景概览

Spring框架的核心是IoC（控制反转）容器，它负责管理应用中所有Bean的完整生命周期。理解Bean生命周期不仅是掌握Spring框架的基础，更是排查复杂问题、进行高级定制开发的关键。一个Bean从定义到销毁的完整生命周期包含以下阶段：

值得注意的是，单例Bean（Singleton） 和原型Bean（Prototype） 的生命周期管理存在显著差异：

  • 单例Bean：容器启动时创建，与容器生命周期一致，容器关闭时销毁

  • 原型Bean：每次请求时创建，容器不管理其销毁，由垃圾回收器回收

生命周期阶段单例Bean原型Bean
创建时机容器启动时每次getBean()时
存储位置单例池缓存不缓存，每次新建
销毁管理容器关闭时销毁不管理，依赖GC

二、Bean生命周期的底层细节剖析

1. Bean定义加载与解析

Spring容器启动时，会扫描所有配置源（XML、注解、Java配置），将Bean的定义信息解析为BeanDefinition对象，这是Spring内部描述Bean的元数据结构。关键步骤包括：

  • 配置解析：读取@Component、@Bean等配置信息

  • BeanDefinition创建：生成包含类名、作用域、延迟加载等属性的BeanDefinition

  • 注册到容器：通过BeanDefinitionRegistry将BeanDefinition注册到容器

// 示例：BeanDefinition的关键属性
public class RootBeanDefinition {private volatile Object beanClass;private String scope = BeanDefinition.SCOPE_SINGLETON;private boolean lazyInit = false;private ConstructorArgumentValues constructorArgumentValues;private MutablePropertyValues propertyValues;// ...
}

2. Bean实例化：从无到有的诞生

实例化是创建Bean对象的第一步，Spring通过反射机制调用构造方法完成对象创建，这一步涉及核心流程：

  • 构造方法推断：

    • 若有唯一构造方法，直接使用

    • 若有多个构造方法，优先选择带@Autowired注解的

    • 无@Autowired时选择无参构造，若无则报错

  • 实例化策略：

    • 普通构造：Class.newInstance()

    • 工厂方法：静态工厂或实例工厂方式创建

  • 提前暴露引用：为解决循环依赖，Spring在实例化后立即将原始对象包装成ObjectFactory放入三级缓存（singletonFactories）

3. 属性填充：依赖注入的底层实现

属性填充阶段是Spring实现依赖注入（DI） 的核心，主要涉及三种注入方式：

  1. 字段注入：通过反射直接设置字段值（需@Autowired）

  2. Setter注入：调用Setter方法注入

  3. 构造器注入：实例化时通过构造参数注入（推荐首选）

// 构造器注入示例（推荐方式）
@Component
public class OrderService {private final PaymentService paymentService;@Autowired // Spring 4.3+可省略public OrderService(PaymentService paymentService) {this.paymentService = paymentService;}
}

循环依赖解决机制是此阶段最复杂的部分，Spring通过三级缓存解决：

  1. 一级缓存：singletonObjects - 存放完全初始化好的Bean

  2. 二级缓存：earlySingletonObjects - 存放早期暴露的Bean（已实例化但未初始化）

  3. 三级缓存：singletonFactories - 存放Bean工厂，用于生成早期引用

当Bean A依赖Bean B时：

  1. A实例化后将自己放入三级缓存

  2. A在填充属性时发现需要B，触发B的创建

  3. B实例化后将自己放入三级缓存

  4. B填充属性时需要A，从三级缓存获取A的早期引用

  5. B完成初始化移入一级缓存

  6. A获取B的完成实例，继续初始化

4. Aware接口回调：获取容器基础设施

在属性注入后，Spring会检查Bean是否实现了特定的Aware接口，并通过回调方法注入容器基础设施：

  • BeanNameAware：设置Bean的ID

  • BeanFactoryAware：设置BeanFactory引用

  • ApplicationContextAware：设置ApplicationContext引用（最常用）

@Component
public class SystemMonitor implements ApplicationContextAware {private ApplicationContext context;@Overridepublic void setApplicationContext(ApplicationContext ctx) {this.context = ctx; // 获得ApplicationContext引用}
}

5. 初始化阶段：BeanPostProcessor的魔法

初始化是Bean生命周期的关键阶段，BeanPostProcessor在此发挥核心作用：

5.1 初始化前处理

调用所有BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()方法，这是AOP代理等高级特性的入口点

5.2 初始化方法执行

Spring按固定顺序执行三种初始化方法：

  1. @PostConstruct注解方法：JSR-250标准

  2. InitializingBean.afterPropertiesSet()：Spring接口实现

  3. 自定义init-method：通过XML或@Bean(initMethod="...")指定

@Component
public class DatabaseInitializer {@PostConstructpublic void postConstruct() {System.out.println("@PostConstruct方法执行");}@Override // 实现InitializingBeanpublic void afterPropertiesSet() {System.out.println("afterPropertiesSet执行");}public void customInit() {System.out.println("自定义init-method执行");}
}
5.3 初始化后处理

调用BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()方法，此处会完成AOP代理对象的生成：

  • 若Bean需要代理，返回代理对象

  • 否则返回原始对象

6. Bean就绪与使用

完成所有初始化步骤后，Bean会被放入单例池（singletonObjects），处于就绪状态，可被应用程序使用。此时Bean包含所有依赖且已完成自定义初始化逻辑。

对于原型作用域（Prototype） 的Bean：

  • 每次getBean()时都会触发完整生命周期

  • 容器不管理原型Bean的销毁

7. 销毁阶段：优雅释放资源

当容器关闭（调用close()）时，单例Bean进入销毁阶段，执行顺序为：

  1. @PreDestroy注解方法：JSR-250标准

  2. DisposableBean.destroy()：Spring接口实现

  3. 自定义destroy-method：通过XML或@Bean(destroyMethod="...")指定

@Component
public class ResourceCleanup implements DisposableBean {@PreDestroypublic void preDestroy() {System.out.println("@PreDestroy方法执行");}@Overridepublic void destroy() {System.out.println("DisposableBean.destroy()执行");}public void customDestroy() {System.out.println("自定义destroy-method执行");}
}

三、高级主题与最佳实践

1. 循环依赖的深度解析

Spring只能解决单例作用域且通过Setter/字段注入的循环依赖。构造器注入的循环依赖无法解决，因为实例化时需要完整依赖。解决方案：

  1. 使用Setter/字段注入替代构造器注入

  2. 使用@Lazy延迟加载依赖

  3. 重构代码消除循环依赖

2. 生命周期扩展点实战

2.1 自定义BeanPostProcessor

可拦截所有Bean的创建过程：

@Component
public class CustomBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {@Overridepublic Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {System.out.println("初始化前处理: " + beanName);return bean;}@Overridepublic Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {System.out.println("初始化后处理: " + beanName);return bean;}
}
2.2 SmartInitializingSingleton接口

在所有单例Bean初始化完成后执行：

@Component
public class CacheWarmer implements SmartInitializingSingleton {@Overridepublic void afterSingletonsInstantiated() {// 预热缓存等操作}
}

3. 最佳实践总结

  1. 注入方式选择：

    • 强制依赖使用构造器注入

    • 可选依赖使用Setter注入

    • 避免使用字段注入（不利于测试）

  2. 初始化逻辑：

    • 优先使用@PostConstruct而非InitializingBean（减少框架耦合）

    • 耗时操作避免放在初始化方法中（影响启动速度）

  3. 作用域选择：

    • 无状态服务使用Singleton

    • 有状态对象使用Prototype

  4. 循环依赖预防：

    • 保持依赖树单向

    • 使用事件机制解耦

    • 必要时使用@Lazy

四、常见问题排查指南

问题现象可能原因解决方案
Bean创建时NPE依赖未完全注入检查依赖是否全部声明
使用构造器注入保证完全初始化
循环依赖报错构造器注入的循环依赖改为Setter注入
使用@Lazy延迟加载
@PostConstruct未执行Bean未被容器管理
配置扫描路径错误		检查@Component注解
确认@ComponentScan配置
代理对象方法不生效自调用绕过代理
AOP切面配置错误		通过容器获取Bean
检查@Aspect配置
销毁方法未执行原型作用域Bean
未调用context.close()		单例Bean才有销毁
显式关闭ApplicationContext

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