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Spring `FactoryBean` 与 `BeanPostProcessor`：深入理解 Bean 的扩展点

Spring FactoryBean 与 BeanPostProcessor：深入理解 Bean 的扩展点

Spring 框架，一个Java开发者的老朋友，陪伴我们走过无数个日夜。它不仅仅是一个容器，更像是一个充满魔力的舞台，各种 Bean 在上面尽情表演。但你有没有想过，这些 Bean 是如何被创造出来，又如何被精心打磨，最终呈现出完美的状态的呢？

Spring 提供了许多扩展点，允许我们在 Bean 的生命周期中进行干预，定制 Bean 的行为。其中，FactoryBean 和 BeanPostProcessor 就是两个非常重要的扩展点，它们各自扮演着不同的角色，却都对 Bean 的最终形态有着举足轻重的影响。

本文将深入探讨 FactoryBean 和 BeanPostProcessor 的工作原理、使用场景以及它们之间的区别，帮助你更好地理解 Spring Bean 的生命周期，并掌握 Bean 的扩展技巧。

一、FactoryBean：Bean 的“代工厂”

想象一下，你想要一辆定制版的跑车，但你并不想自己从头到尾组装每一个零件。你只需要告诉一家汽车制造商你的需求，他们就会根据你的要求，生产出一辆独一无二的跑车。

FactoryBean 在 Spring 中就扮演着类似的角色。它是一个 Bean 的“代工厂”，负责生产和定制 Bean。当你需要创建一些复杂的 Bean，或者需要根据一些逻辑动态地创建 Bean 时，FactoryBean 就派上用场了。

1.1 FactoryBean 的接口定义

FactoryBean 接口非常简洁，只包含三个方法：

public interface FactoryBean<T> {

    /**
     * 返回由 FactoryBean 创建的 bean 对象，该对象可能是一个 singleton，也可能是一个 prototype。
     */
    @Nullable
    T getObject() throws Exception;

    /**
     * 返回 bean 的类型。
     */
    @Nullable
    Class<?> getObjectType();

    /**
     * 指示该 FactoryBean 创建的 bean 是否是 singleton。
     * 如果是 singleton，则 getObject() 方法只会返回一个实例。
     * 如果不是 singleton，则每次调用 getObject() 方法都会返回一个新的实例。
     */
    default boolean isSingleton() {
        return true;
    }
}
  • getObject()： 这是 FactoryBean 的核心方法，负责创建并返回 Bean 实例。你可以根据需要，在这个方法中编写复杂的 Bean 创建逻辑。
  • getObjectType()： 返回 FactoryBean 创建的 Bean 的类型。Spring 容器会根据这个类型进行依赖注入和类型匹配。
  • isSingleton()： 指示 FactoryBean 创建的 Bean 是否是单例模式。

1.2 FactoryBean 的使用示例

假设我们需要创建一个 DataSource Bean，但配置信息是从外部文件中读取的。我们可以使用 FactoryBean 来实现这个功能：

import org.springframework.beans.factory.FactoryBean;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.Properties;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class DataSourceFactoryBean implements FactoryBean<DataSource>, InitializingBean {

    private String driverClassName;
    private String url;
    private String username;
    private String password;

    private DataSource dataSource;

    public void setDriverClassName(String driverClassName) {
        this.driverClassName = driverClassName;
    }

    public void setUrl(String url) {
        this.url = url;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    @Override
    public DataSource getObject() throws Exception {
        return this.dataSource;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return DataSource.class;
    }

    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return true;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        //在所有属性被设置后创建dataSource实例
        this.dataSource = createDataSource();
    }

    private DataSource createDataSource() throws SQLException {
        org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource ds = new org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource();
        ds.setDriverClassName(this.driverClassName);
        ds.setUrl(this.url);
        ds.setUsername(this.username);
        ds.setPassword(this.password);
        return ds;
    }
}

在 Spring 配置文件中，我们可以这样使用 DataSourceFactoryBean：

<bean id="dataSource" class="com.example.DataSourceFactoryBean">
    <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClassName}"/>
    <property name="url" value="${jdbc.url}"/>
    <property name="username" value="${jdbc.username}"/>
    <property name="password" value="${jdbc.password}"/>
</bean>

注意，我们在 XML 配置文件中声明的 Bean 的类型是 DataSourceFactoryBean，但实际上 Spring 容器注入的是 DataSourceFactoryBean 的 getObject() 方法返回的 DataSource 实例。

如果想获取 FactoryBean 本身，可以使用 & 符号：

@Autowired
private FactoryBean<DataSource> dataSourceFactoryBean;

1.3 FactoryBean 的应用场景

  • 创建复杂的 Bean： 当 Bean 的创建过程比较复杂，需要进行一些额外的逻辑处理时，可以使用 FactoryBean 来封装这些逻辑。
  • 延迟初始化 Bean： 可以将 Bean 的创建逻辑放在 getObject() 方法中，只有在真正需要 Bean 的时候才进行创建。
  • 创建代理对象： 可以使用 FactoryBean 创建 Bean 的代理对象，实现 AOP 等功能。
  • 集成第三方库： 当需要集成一些第三方库，而这些库的 API 比较复杂时，可以使用 FactoryBean 来简化 API 的使用。

二、BeanPostProcessor：Bean 的“美容师”

BeanPostProcessor 就像是一位经验丰富的“美容师”，它可以在 Bean 初始化前后对 Bean 进行加工和改造，让 Bean 变得更加完美。

2.1 BeanPostProcessor 的接口定义

BeanPostProcessor 接口包含两个方法：

public interface BeanPostProcessor {

    /**
     * 在 bean 初始化之前执行。
     *
     * @param bean     bean 实例
     * @param beanName bean 的名称
     * @return 修改后的 bean 实例，可以返回原始 bean 实例或者一个新的 bean 实例
     * @throws BeansException
     */
    @Nullable
    default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }

    /**
     * 在 bean 初始化之后执行。
     *
     * @param bean     bean 实例
     * @param beanName bean 的名称
     * @return 修改后的 bean 实例，可以返回原始 bean 实例或者一个新的 bean 实例
     * @throws BeansException
     */
    @Nullable
    default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
}
  • postProcessBeforeInitialization()： 在 Bean 初始化之前执行，例如在调用 InitializingBean.afterPropertiesSet() 方法之前。
  • postProcessAfterInitialization()： 在 Bean 初始化之后执行，例如在调用 InitializingBean.afterPropertiesSet() 方法之后。

这两个方法都有两个参数：

  • bean： Bean 实例。
  • beanName： Bean 的名称。

这两个方法的返回值都是 Object，你可以返回原始的 Bean 实例，也可以返回一个新的 Bean 实例。注意： 如果返回 null，则会导致后续的 BeanPostProcessor 不会被执行，并且该 Bean 也不会被注册到 Spring 容器中。

2.2 BeanPostProcessor 的使用示例

假设我们需要对所有实现了 MyInterface 接口的 Bean 进行一些特殊的处理，例如添加一个日志记录器。我们可以使用 BeanPostProcessor 来实现这个功能：

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyBeanPostProcessor.class);

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean instanceof MyInterface) {
            logger.info("Before initialization: " + beanName);
        }
        return bean;
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean instanceof MyInterface) {
            logger.info("After initialization: " + beanName);
        }
        return bean;
    }
}

在 Spring 配置文件中，我们需要将 MyBeanPostProcessor 注册为一个 Bean：

<bean class="com.example.MyBeanPostProcessor"/>

注意： BeanPostProcessor 的注册顺序很重要，它会影响到 postProcessBeforeInitialization() 和 postProcessAfterInitialization() 方法的执行顺序。

2.3 BeanPostProcessor 的应用场景

  • AOP： Spring AOP 的底层实现就是基于 BeanPostProcessor。
  • 自动代理： 可以使用 BeanPostProcessor 自动为某些 Bean 创建代理对象。
  • 属性注入： 可以使用 BeanPostProcessor 在 Bean 初始化前后注入一些属性。
  • Bean 验证： 可以使用 BeanPostProcessor 对 Bean 进行验证，确保 Bean 的状态是有效的。
  • 修改 Bean 的行为： 可以使用 BeanPostProcessor 修改 Bean 的行为，例如添加日志记录、性能监控等功能。

三、FactoryBean 与 BeanPostProcessor 的区别

特性 FactoryBean BeanPostProcessor
作用 创建和定制 Bean 对 Bean 进行加工和改造
工作时机 在 Bean 创建时 在 Bean 初始化前后
影响范围 只影响 FactoryBean 创建的 Bean 影响容器中所有 Bean (除了 BeanPostProcessor 自身的 Bean)
使用方式 实现 FactoryBean 接口，并在 Spring 中配置 实现 BeanPostProcessor 接口，并在 Spring 中配置
核心方法 getObject() postProcessBeforeInitialization() 和 postProcessAfterInitialization()
目的 生成一个Bean实例，隐藏Bean实例的创建过程 允许在Bean实例创建后和初始化前后，对Bean实例进行额外的处理。
关注点 Bean实例的创建过程 Bean实例的生命周期。
示例 创建 DataSource、创建代理对象 Spring AOP、自动注入、Bean 验证
重点理解 Spring 容器管理的不是 FactoryBean 本身，而是 FactoryBean 创建的 Bean。 BeanPostProcessor 可以修改 Bean 实例，可以用来实现很多高级功能，例如 AOP。

总而言之，FactoryBean 负责生产 Bean，而 BeanPostProcessor 负责美化 Bean。它们就像是 Bean 生命周期的两个重要环节，共同保证了 Bean 的质量。

四、深入理解 Bean 的生命周期

为了更好地理解 FactoryBean 和 BeanPostProcessor 的作用，我们需要深入了解 Bean 的生命周期。

一个 Bean 的生命周期大致可以分为以下几个阶段：

  1. Bean 定义解析： Spring 容器读取 Bean 的定义信息，例如 XML 配置文件、注解等。
  2. Bean 实例化： Spring 容器根据 Bean 的定义信息创建 Bean 实例。如果 Bean 是通过 FactoryBean 创建的，则会调用 FactoryBean.getObject() 方法。
  3. 属性注入： Spring 容器将 Bean 的属性值注入到 Bean 实例中。
  4. BeanPostProcessor 前置处理： Spring 容器调用所有 BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization() 方法。
  5. 初始化： Spring 容器调用 Bean 的初始化方法，例如 InitializingBean.afterPropertiesSet() 方法、@PostConstruct 注解标注的方法等。
  6. BeanPostProcessor 后置处理： Spring 容器调用所有 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization() 方法。
  7. Bean 使用： Bean 已经准备就绪，可以被其他 Bean 依赖和使用。
  8. 销毁： 当 Bean 不再需要时，Spring 容器会销毁 Bean。Spring 容器会调用 Bean 的销毁方法，例如 DisposableBean.destroy() 方法、@PreDestroy 注解标注的方法等。

FactoryBean 影响的是第 2 步的 Bean 实例化过程，而 BeanPostProcessor 影响的是第 4 步和第 6 步的 Bean 初始化前后处理过程。

五、总结

FactoryBean 和 BeanPostProcessor 是 Spring 框架中两个非常重要的扩展点，它们允许我们在 Bean 的生命周期中进行干预，定制 Bean 的行为。

  • FactoryBean 负责创建和定制 Bean，可以用来创建复杂的 Bean、延迟初始化 Bean、创建代理对象等。
  • BeanPostProcessor 负责对 Bean 进行加工和改造，可以用来实现 AOP、自动代理、属性注入、Bean 验证等功能。

掌握 FactoryBean 和 BeanPostProcessor 的使用，可以帮助你更好地理解 Spring Bean 的生命周期，并掌握 Bean 的扩展技巧，从而开发出更加灵活和强大的 Spring 应用。

希望本文能够帮助你更好地理解 FactoryBean 和 BeanPostProcessor，并在实际开发中灵活运用它们。 祝你编程愉快！

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