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摘要:SpringBoot的类加载和传统的双亲委派有什么区别? SpringBoot如何按顺序实例化Bean
前言 在SpringBoot中,类加载机制与Java的传统双亲委派类加载机制是有一定区别。主要体现在自定义类加载器与fat jar(可执行jar)的加载方式上。 Java的传统双亲委派模型 Java传统类加载机制,遵循双亲委派模型,核心规则:类加载请求优先由父类加载器处理,只有父加载器无法加载时才由子加载器尝试。 1、JDK 1.8及更早版本采用如下层级结构: 2、从 JDK 9 引入模块系统开始,是这样的层级结构 这样设计的主要目的是为了,避免重复加载核心类(如java.lang.String),确保安全性(防止用户篡改核心类)。 SpringBoot的类加载器改造 改造原因 SpringBoot通过自定义类加载器LaunchedURLClassLoader打破了传统双亲委派的严格层级,主要解决fat jar中嵌套jar的加载问题。 在SpringBoot中,使用打包构建工具时,无论是Maven还是Gradle,在lib/目录中的第三方依赖是以JAR形式打入项目主JAR内的,默认会生成一个包含所有依赖项的fat jar。 目录结构示例如下: mySpringBootApp.jar ├── BOOT-INF │ ├── classes(用户代码) │ └── lib(依赖的第三方jar) └── org.springframework.boot.loader 传统的Java类加载机制,Application ClassLoader只能从外部classpath加载类,无法直接加载JAR包内嵌的其他JAR(fat jar),因此SpringBoot加入了自定义的类加载器。 主要做了哪些改造 SpringBoot使用LaunchedURLClassLoader(继承自URLClassLoader)替代了ApplicationClassLoader,通过运行时动态生成jar路径的URL来加载嵌套jar。 LaunchedURLClassLoader会先加载BOOT-INF/classes目录下的应用类(优先于JDK类)。 再加载BOOT-INF/lib/目录下的依赖JAR,LaunchedURLClassLoader会解析BOOT-INF/lib/下的每个jar,将其URL添加到类路径中。 最后再交给父类加载器(即ApplicationClassLoader)。 总结一下:为了加载嵌套在主JAR内部的fat jar,SpringBoot在类加载流程上做了改造,增加了LaunchedURLClassLoader类加载器,并且会先尝试加载自身的类和依赖JAR,找不到要加载的类时,才交给父类加载器,从而对传统的双亲委派模型进行了改造。 注意,LaunchedURLClassLoader 仅对 BOOT-INF/classes 和 BOOT-INF/lib 下的类采用“子加载器优先”策略,核心类库仍严格遵循双亲委派,因此不会破坏 JDK 的安全模型。 扩展知识 在使用SpringBoot进行开发项目时,SpringBoot官方推荐我们使用热部署的方式是使用 spring-boot-devtools 模块。 其实SpringBoot的热部署并不是真正意义上的“热替换”,而是通过 双类加载器机制 实现的“快速重启”。 SpringBoot的“热部署”主要实现原理如下: 双 ClassLoader 架构: Base ClassLoader:加载第三方 jar 包(不会频繁变动) Restart ClassLoader:加载开发者自己写的类(会频繁变动) 文件变化监听机制 DevTools 启动一个后台线程,监听 classpath 下 .class 文件的变化 一旦检测到变化,丢弃旧的 Restart ClassLoader 重新创建一个新的 Restart ClassLoader,加载更新后的类 然后通过反射重新调用 main() 方法,实现应用重启 由于不需要重新加载第三方类(Base ClassLoader 不变),也不需要重新初始化整个 Spring 容器,重启过程只涉及开发者代码部分,节省大量时间。 虽然叫“热部署”,但本质上是“部分重启”,不是真正的 JVM 热替换(如 JRebel 那样) SpringBoot如何指定在其他Bean之前实例化指定的Bean Bean 实例化/初始化顺序其实就是指“哪个 Bean 先被 new、哪个 @PostConstruct 先跑”。 目前有6种方式可以实现按照一定顺序进行实例化Bean。 1、构造器依赖(最稳,无侵入) Spring 保证一个 Bean 实例化之前,它依赖的 Bean 必须已实例化。 直接让 BeanA 的构造器里需要 BeanB,或者 BeanA 里有一个非延迟的 BeanB 字段 + @Autowired。 如下代码 @Configuration public class Config { @Bean public B b() { return new B(); } @Bean public A a(B b) { // Spring 保证 b() 先跑 return new A(b); } } 使用这种方式,理解起来简单,并且可靠性高,与具体的应用框架无关,但是也有一定的短板,就是按指定顺序实例化的Bean,必须存在真实的依赖关系。 2、@DependsOn(显式声明,无真正依赖也适用) 虽然两个 Bean 之间没有构造器/字段依赖,但你仍想让 BeanB 先实例化于BeanA。 这个时候就可以使用@DependsOn注解了,但是需要注意一点:@DependsOn 只能保证先实例化,不能保证先销毁(销毁顺序用 DependentBean.destroyMethod 或 DisposableBeanAdapter)。 @DependsOn 仅控制 初始化顺序;销毁时 Spring 会按依赖关系的反向顺序执行,因此若 B 依赖 A,则 B 先销毁,A 后销毁。 如下代码: @Configuration public class Config { @Bean public B b() { return new B(); } @Bean @DependsOn("b") // 容器会先实例化 b,再实例化 a public A a() { return new A(); } } 直接将注解写在类上也可以 @Component @DependsOn("b") public class A { } 3、@Order 或 Ordered(只影响“收集型”顺序) 适用范围: @Bean 方法返回的是 Collection 注入点(如 List<X>、Map<String,X>)。 CommandLineRunner / ApplicationRunner / Filter / Interceptor 等“链式”扩展点。对普通的单例 Bean 实例化顺序无效。 即使两个单例 Bean 实现了 Ordered 接口,只要它们之间不存在“收集型注入”或“链式扩展点”,Spring 仍然不保证谁先实例化。 使用场景如下代码示例,使用此注解的Bean都是实现了同一个接口的同类型。 @Component @Order(1) public class FirstRunner implements CommandLineRunner { ... } @Component @Order(2) public class SecondRunner implements CommandLineRunner { ... } 4、BeanDefinitionRegistryPostProcessor(BeanFactoryPostProcessor 的扩展) 在容器刷新早期(所有 BeanDefinition 加载完、实例化之前)把定义顺序调到自己想要的顺序。 @Component public class OrderBeanProcessor implements BeanFactoryPostProcessor { // 让某个 Bean 在普通 Bean 实例化之前提前实例化 @Override public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException { PrimaryOrderBean bean = beanFactory.getBean(PrimaryOrderBean.class); System.out.println(bean); } } @Component public class PrimaryOrderBean { public PrimaryOrderBean() { System.out.println("init primary order bean"); } @Override public String toString() { return "PrimaryOrderBean{toString}"; } } 此方式的风险:可读性差,容易踩坑,除非写框架,否则不建议。 5、 @AutoConfigureBefore / @AutoConfigureAfter(仅对 spring.factories 里的自动配置生效) 当在写自己的 starter时,想让 MyAutoConfiguration 在 DataSourceAutoConfiguration 之前/之后运行。 对普通 @Configuration 无效,也不会影响 Bean 实例化顺序,只影响配置类解析顺序。 @Configuration @AutoConfigureBefore(DataSourceAutoConfiguration.class) public class MyAutoConfiguration { } 这两个注解只对 META-INF/spring.factories 中注册的 EnableAutoConfiguration 类生效;写在普通 @Configuration 类上会被忽略。 6、实现 PriorityOrdered / Ordered(只影响“后处理”顺序) 对普通 Bean 的“实例化顺序”没有任何影响,仅当 Spring 内部收集 BeanPostProcessor、FactoryPostProcessor 等扩展点时使用。