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Spring Boot 启动与 Service 注入的 JVM 运行细节

我们通过一个具体的 Spring Boot 项目示例，结合 JVM 的类加载和对象实例化机制，详细说明 Service 类的加载、Bean 的创建 以及 方法调用的时序关系。

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1. 示例代码

1.1 定义一个 Service 类

@Service
public class UserService {// 静态代码块：类加载时执行（仅一次）static {System.out.println("[JVM] UserService 类加载，静态代码块执行");}// 构造方法：对象实例化时执行（每次创建 Bean 时执行）public UserService() {System.out.println("[Spring] UserService Bean 实例化，构造方法执行");}public void getUser() {System.out.println("[业务] 调用 getUser 方法");}
}

1.2 主启动类

@SpringBootApplication
public class MyApp implements CommandLineRunner {@Autowiredprivate UserService userService;public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(MyApp.class, args);}@Overridepublic void run(String... args) {System.out.println("[Spring] 应用启动完成，开始调用 UserService 方法");userService.getUser();}
}

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2. 运行流程与输出分析

2.1 启动 Spring Boot 应用

运行 main 方法时，Spring Boot 启动流程如下：

1. JVM 加载 MyApp 类

   • 加载 MyApp.class，生成 Class 对象。
   • 执行 MyApp 的 <clinit>（如果有静态代码块）。

2. Spring 容器初始化

   • 扫描 @SpringBootApplication 注解下的所有组件。
   • 加载 UserService 类：
     • JVM 加载 UserService.class，触发静态代码块。
     • 输出：[JVM] UserService 类加载，静态代码块执行。

3. 创建 UserService Bean

   • Spring 实例化 UserService（单例模式，默认在启动时创建）。
   • 执行 UserService 的构造方法。
   • 输出：[Spring] UserService Bean 实例化，构造方法执行。

4. 依赖注入

   • 将 UserService Bean 注入到 MyApp 的 userService 字段。

5. 启动完成，调用 run 方法

   • 输出：[Spring] 应用启动完成，开始调用 UserService 方法。
   • 调用 userService.getUser()。
   • 输出：[业务] 调用 getUser 方法。

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2.2 完整输出结果

[JVM] UserService 类加载，静态代码块执行
[Spring] UserService Bean 实例化，构造方法执行
...
[Spring] 应用启动完成，开始调用 UserService 方法
[业务] 调用 getUser 方法

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3. 关键机制详解

3.1 类加载与静态代码块

• 时机：当 JVM 首次使用 UserService 类时（Spring 扫描到 @Service 注解时触发加载）。
• 特点：
  • 静态代码块在类加载的 初始化阶段 执行，且仅执行一次。
  • 与 Spring Bean 是否创建无关，仅依赖类是否被 JVM 加载。

3.2 Bean 实例化与构造方法

• 时机：Spring 容器启动时，默认 立即创建单例 Bean（可通过 @Lazy 改为延迟初始化）。
• 特点：
  • 构造方法在对象实例化时执行，每次创建 Bean 都会调用（单例模式下仅一次）。
  • Bean 的创建在类加载完成后进行。

3.3 方法调用

• 时机：Bean 实例化完成后，通过依赖注入的实例调用方法。
• 特点：
  • 方法调用与对象生命周期无关，仅操作已存在的 Bean 实例。
  • 不会触发类加载或对象创建（单例模式下）。

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4. 扩展：JVM 与 Spring 的协作流程

+---------------------+       +---------------------+       +---------------------+
|     JVM 类加载阶段     |       |  Spring Bean 生命周期  |       |      业务方法调用       |
|---------------------|       |---------------------|       |---------------------|
| 1. 加载 MyApp.class  |       | 1. 扫描组件，加载类     |       | 1. 调用 userService.getUser() |
| 2. 加载 UserService  |       | 2. 实例化 Bean（构造方法）|       |                     |
|    - 执行静态代码块    |       | 3. 依赖注入           |       |                     |
+---------------------+       | 4. BeanPostProcessor |       +---------------------++---------------------+

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5. 总结

• 类加载：由 JVM 在 Spring 扫描组件时触发，静态代码块在此阶段执行（仅一次）。
• Bean 实例化：由 Spring 容器在启动时完成，构造方法在此阶段执行（单例模式下仅一次）。
• 方法调用：操作已存在的 Bean 实例，与 JVM 类加载和对象创建无关。

关键结论：

• Service 类在 Spring Boot 启动时被加载，构造方法在 Bean 实例化时执行。
• 调用 Service 方法时，使用的是已创建好的 Bean 对象，不会触发新的对象创建。

通过此示例，可以清晰看到 JVM 类加载、Spring Bean 生命周期和业务方法调用之间的关系，帮助理解 Java 应用底层运行机制。