SpringBoot預加載與懶加載實現(xiàn)方法超詳細講解

更新時間：2022年11月17日 17:03:17 作者：氵奄不死的魚

Spring一直被詬病啟動時間慢，可Spring/SpringBoot是輕量級的框架。因為當Spring項目越來越大的時候，在啟動時加載和初始化Bean就會變得越來越慢，很多時候我們在啟動時并不需要加載全部的Bean，在調(diào)用時再加載就行，那這就需要預加載與懶加載的功能了

預加載

bean在springBoot啟動過程中就完成創(chuàng)建加載

在AbstractApplicationContext的refresh方法中

		// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
		beanFactory.preInstantiateSingletons();

    public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Pre-instantiating singletons in " + this);
        }
        //所有要進行初始的Bean
        List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);
        // 對所有Bean進行初始化，除了懶加載
        for (String beanName : beanNames) {
            // 去合并Bean
            RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            //非抽象、單例、懶加載才會進行注冊
            if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
                //判斷是不是 FactoryBean，簡單說是我們這個 Bean 實現(xiàn)了
                if (isFactoryBean(beanName)) {
                    // 是不是 FactoryBean，獲取 FactoryBean 的方式就是  前綴+beanName
                    Object bean = getBean(FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName);
                    // 判斷是否 FactoryBean
                    if (bean instanceof FactoryBean) {
                        // 強轉(zhuǎn)
                        FactoryBean<?> factory = (FactoryBean<?>) bean;
                        boolean isEagerInit;
                        if (System.getSecurityManager() != null && factory instanceof SmartFactoryBean) {
                            isEagerInit = AccessController.doPrivileged(
                                    (PrivilegedAction<Boolean>) ((SmartFactoryBean<?>) factory)::isEagerInit,
                                    getAccessControlContext());
                        } else {
                            // 判斷 是不是 這個類的，如果是就去創(chuàng)建 SmartFactoryBean 屬于 FactoryBean 子接口，擁有更加細粒度操作原數(shù)據(jù)的方式，
                            isEagerInit = (factory instanceof SmartFactoryBean &&
                                    ((SmartFactoryBean<?>) factory).isEagerInit());
                        }
                        if (isEagerInit) {
                            getBean(beanName);
                        }
                    }
                } else {
                    //獲取具體的Bean
                    getBean(beanName);
                }
            }
        }
        // Trigger post-initialization callback for all applicable beans...
        for (String beanName : beanNames) {
            Object singletonInstance = getSingleton(beanName);
            // 執(zhí)行所有 單例Bean 的回調(diào)，當然Bean 需要實現(xiàn)這個接口~~~
            if (singletonInstance instanceof SmartInitializingSingleton) {
                SmartInitializingSingleton smartSingleton = (SmartInitializingSingleton) singletonInstance;
                if (System.getSecurityManager() != null) {
                    AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
                        smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                        return null;
                    }, getAccessControlContext());
                } else {
                    smartSingleton.afterSingletonsInstantiated();
                }
            }
        }
    }

getMergedLocalBeanDefinition

這里是去合并Bean去了，這里其實有兩個動作

將取出來的 BeanDefinition 進行合并

將BeanDefinition 轉(zhuǎn)換成 RottBeanDefinition 也就說頂級的 Bean ，此處的頂級Bean 指的就是User extends SuperUser，可以認為是是 User，也可以認為是 SuperUser，如果是 User 就代表了已經(jīng)進行了合并，如果 SuperUser 由于其本身就是頂級類，所以不需要合并，這里會排除掉 Object

需要注意的是第一次從 mergedBeanDefinitions 是從當前的 BeanFactory 中查找

protected RootBeanDefinition getMergedLocalBeanDefinition(String beanName) throws BeansException {
    //從當前 BeanFactory 中的緩存中獲取
    RootBeanDefinition mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
    // 不是NUll 并且  沒有過期的話，如果過期了或者修改了 會重新去查找
    if (mbd != null && !mbd.stale) {
        //返回當前的
        return mbd;
    }
    // 先去 beanDefinitionMap 中去獲取
    BeanDefinition thisBeanDefinition=   getBeanDefinition(beanName);
    // 緩存中未找到，就到 BeanFactory 中尋找
    return getMergedBeanDefinition(beanName, thisBeanDefinition);
}
protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition bd)
    throws BeanDefinitionStoreException {
    //傳遞Name 和BeanDefinition
    return getMergedBeanDefinition(beanName, bd, null);
}

具體的邏輯

    protected RootBeanDefinition getMergedBeanDefinition(
            String beanName, BeanDefinition bd, @Nullable BeanDefinition containingBd)
            throws BeanDefinitionStoreException {
        // 將 mergedBeanDefinitions 防止線程安全，為什么？
        // 雖然 ConcurrentHashMap 是線程安全的，但是下面的業(yè)務并不一定是線程安全的，所以要加鎖
        synchronized (this.mergedBeanDefinitions) {
            RootBeanDefinition mbd = null;
            RootBeanDefinition previous = null;
            // 這里為空，代表的是 當前的 BeanDefinition 是頂層的 Bean 不存在 嵌套Bean
            if (containingBd == null) {
                // 獲取當前Bean，為什么又一次獲取了呢？因為如果在多線程操作下 可能 這個Bean已經(jīng)被修改了，所以重新獲取一次
                mbd = this.mergedBeanDefinitions.get(beanName);
            }
            //如果緩存中沒有，或者過期了，則會重新創(chuàng)建一個
            if (mbd == null || mbd.stale) {
                previous = mbd;
                //如果 父 parentName 為空
                if (bd.getParentName() == null) {
                    // 如果當前類型就是 RootBeanDefinition
                    if (bd instanceof RootBeanDefinition) {
                        // 進行克隆~~~
                        mbd = ((RootBeanDefinition) bd).cloneBeanDefinition();
                    } else {
                        // 如果不是就會將 其他 BeanDefinition 轉(zhuǎn)換成 RootBeanDefinition 代表的是當前 BeanDefinition 為頂級 Bean
                        mbd = new RootBeanDefinition(bd);
                    }
                }
                //  如果父 BeanDefinition 不為 空，也就代表了 當前類存在繼承，如果不理解這段的話，可以看一下<bean parent=""> bean標簽中的 paretn 屬性，
                else {
                    // 子bean定義：需要與父bean合并。
                    BeanDefinition pbd;
                    try {
                        String parentBeanName = transformedBeanName(bd.getParentName());
                        // 當前的 BeanName 不是 parentBeanName，會去獲取 父BeanDefinition，否則則會去父工廠去獲取
                        if (!beanName.equals(parentBeanName)) {
                            // 獲取 parent BeanDefinition這里會進行一個遞歸操作，
                            pbd = getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
                        } else {
                            // 如果當前的BeanName 和傳遞的 parentName 一模一樣 則會去父 ParentBeanFactory 查找
                            BeanFactory parent = getParentBeanFactory();
                            // 如果當前是層次 BeanFactory 轉(zhuǎn)換查找，如果不是 拋出異常
                            if (parent instanceof ConfigurableBeanFactory) {
                                pbd = ((ConfigurableBeanFactory) parent).getMergedBeanDefinition(parentBeanName);
                            } else {
                                throw new NoSuchBeanDefinitionException(parentBeanName,
                                        "Parent name '" + parentBeanName + "' is equal to bean name '" + beanName +
                                                "': cannot be resolved without a ConfigurableBeanFactory parent");
                            }
                        }
                    } catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
                        throw new BeanDefinitionStoreException(bd.getResourceDescription(), beanName,
                                "Could not resolve parent bean definition '" + bd.getParentName() + "'", ex);
                    }
                    // 進行合并
                    // 進行合并，這里的合并是指將 父級的Bean 合并到子 中，例如  user extends superUser
                    // 也就說講 super中的 屬性 合并到 user 中
                    // Deep copy with overridden values.
                    mbd = new RootBeanDefinition(pbd);
                    mbd.overrideFrom(bd);
                }
                //設(shè)置成單例，如果之前沒設(shè)置的話~~~~
                if (!StringUtils.hasLength(mbd.getScope())) {
                    // 默認為單例
                    mbd.setScope(SCOPE_SINGLETON);
                }
                // A bean contained in a non-singleton bean cannot be a singleton itself.
                // Let's correct this on the fly here, since this might be the result of
                // parent-child merging for the outer bean, in which case the original inner bean
                // definition will not have inherited the merged outer bean's singleton status.
                if (containingBd != null && !containingBd.isSingleton() && mbd.isSingleton()) {
                    mbd.setScope(containingBd.getScope());
                }
                // Cache the merged bean definition for the time being
                // (it might still get re-merged later on in order to pick up metadata changes)
                // 是否緩存Bean的元數(shù)據(jù)
                if (containingBd == null && isCacheBeanMetadata()) {
                    // 將當前的 BeanDefinitions 放入到map中，進行緩存
                    this.mergedBeanDefinitions.put(beanName, mbd);
                }
            }
            if (previous != null) {
                copyRelevantMergedBeanDefinitionCaches(previous, mbd);
            }
            return mbd;
        }
    }

總結(jié)這里的合并是指將父級的Bean 合并到子中，例如 user extends superUser

也就說講 super中的屬性合并到 user 中,父類的BeanDefinition會被子類的BeanDefinition繼承。

循環(huán)創(chuàng)建bean

if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->

對于非抽象，單例，非懶加載的bean分別調(diào)用getBean方法

getBean方法比較復雜，簡單總結(jié)下就創(chuàng)建bean的對象并且創(chuàng)建bean依賴的對象并且注入到當前bean完成對bean的初始化

懶加載

@Lazy

在類上加上@Lazy標簽，那么就開啟了懶加載

@Service("helloServiceB")
@Lazy
public class HelloServiceB {
············

懶加載指的是，初始化時不會創(chuàng)建實例，在真正被使用到的時候再進行加載。

看了前面的預加載可以知道，在preInstantiateSingletons方法中會跳過懶加載的bean。

如果懶加載的bean被依賴會怎么樣？

比如又有serviceA依賴了ServiceB

@Service("helloServiceA")
public class HelloServiceA implements HelloService {
    @Autowired
    private HelloService helloServiceB;

那么此時HelloServiceB懶加載會失效

HelloServiceA沒有@Lazy標簽會在啟動時預加載通過getBean方法創(chuàng)建。同時會注入其依賴的bean。serviceB也會被創(chuàng)建。

因此要使懶加載生效，應該在HelloServiceA也加@Lazy注解

全局懶加載

一般情況程序在啟動時時有大量的 Bean 需要初始化，例如數(shù)據(jù)源初始化、緩存初始化等導致應用程序啟動非常的慢。在 spring boot 2.2 之前的版本，我們對這些 bean 使用手動增加 @Lazy 注解，來實現(xiàn)啟動時不初始化，業(yè)務程序在調(diào)用需要時再去初始化，如上代碼修改為即可：

為什么需要全局懶加載

同上文中提到我們需要手動在 bean 增加 @Lazy 注解，這就意味著我們僅能對程序中自行實現(xiàn)的 bean 進行添加。但是現(xiàn)在 spring boot 應用中引入了很多第三方 starter ，比如 druid-spring-boot-starter 數(shù)據(jù)源注入、spring-boot-starter-data-redis 緩存等默認情況下，引入即注入了相關(guān) bean 我們無法去修改添加 @Lazy。

spring boot 2.2 新增全局懶加載屬性，開啟后全局 bean 被設(shè)置為懶加載，需要時再去創(chuàng)建

spring:
main:
lazy-initialization: true

原理

在SpringApplication#prepareContext方法中

if (this.lazyInitialization) {
			context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
	}

如果開啟了lazy-initialization，那么添加LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor

LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor執(zhí)行，會將beanFactory中的bean設(shè)置lazyinit

public final class LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor, Ordered {
	@Override
	public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
		// Take care not to force the eager init of factory beans when getting filters
		Collection<LazyInitializationExcludeFilter> filters = beanFactory
				.getBeansOfType(LazyInitializationExcludeFilter.class, false, false).values();
		for (String beanName : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
			BeanDefinition beanDefinition = beanFactory.getBeanDefinition(beanName);
			if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
				postProcess(beanFactory, filters, beanName, (AbstractBeanDefinition) beanDefinition);
			}
		}
	}
	private void postProcess(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory,
			Collection<LazyInitializationExcludeFilter> filters, String beanName,
			AbstractBeanDefinition beanDefinition) {
		Boolean lazyInit = beanDefinition.getLazyInit();
		if (lazyInit != null) {
			return;
		}
		Class<?> beanType = getBeanType(beanFactory, beanName);
		if (!isExcluded(filters, beanName, beanDefinition, beanType)) {
			beanDefinition.setLazyInit(true);
		}
	}

對于全局懶加載

個別 bean 可以通過設(shè)置 @Lazy(false) 排除，設(shè)置為啟動時加載

@Lazy(false)
@Configuration
public class DemoConfig {}

當然也可以指定規(guī)則實現(xiàn) LazyInitializationExcludeFilter 規(guī)則實現(xiàn)排除

@Bean LazyInitializationExcludeFilter integrationLazyInitExcludeFilter() {<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E--> return LazyInitializationExcludeFilter.forBeanTypes(DemoConfig.class); }