浅谈BeanPostProcessor加载次序及其对Bean造成的影响分析

2023-08-24 23:18:04 190

前言

BeanPostProcessor是一个工厂钩子，允许Spring框架在新创建Bean实例时对其进行定制化修改。例如：通过检查其标注的接口或者使用代理对其进行包裹。应用上下文会从Bean定义中自动检测出BeanPostProcessor并将它们应用到随后创建的任何Bean上。

普通Bean对象的工厂允许在程序中注册post-processors，应用到随后在本工厂中创建的所有Bean上。典型的场景如：post-processors使用postProcessBeforeInitialization方法通过特征接口或其他类似的方式来填充Bean；而为创建好的Bean创建代理则一般使用postProcessAfterInitialization方法。

BeanPostProcessor本身也是一个Bean，一般而言其实例化时机要早过普通的Bean，但是BeanPostProcessor也会依赖一些Bean，这就导致了一些Bean的实例化早于BeanPostProcessor，由此会导致一些问题。最近在处理shiro和springcache整合时就碰到了，导致的结果就是springcache不起作用。现将问题场景、查找历程及解决方法展现一下。

1问题场景

打算在项目中将shiro与springcache整合，使用springcache统一管理缓存，也包括shiro认证时的用户信息查询。项目中将service分层，outter层负责权限和session，inner层主打事务和缓存并与DAO交互，两层之间也可以较容易的扩展为RPC或微服务模式。因此在shiro的authRealm中依赖了innerUserService，并在innerUserService中配置了springcache的标注，使用cache进行缓存。配置如下（摘录重要部分）：

@Bean(name="shiroFilter")
publicShiroFilterFactoryBeanshiroFilter(
@Qualifier("securityManager")SecurityManagermanager
){
ShiroFilterFactoryBeanbean=newShiroFilterFactoryBean();
bean.setSecurityManager(manager);
..............
returnbean;
}
//配置核心安全事务管理器
@Bean(name="securityManager")
publicSecurityManagersecurityManager(@Qualifier("authRealm")AuthorizingRealmauthRealm,
@Qualifier("sessionManager")SessionManagersessionManager,
@Qualifier("cookieRememberMeManager")RememberMeManagerrememberMeManager,
@Qualifier("cacheManager")CacheManagercacheManager){
System.err.println("--------------shiro已经加载----------------");
DefaultWebSecurityManagermanager=newDefaultWebSecurityManager();
manager.setRealm(authRealm);
manager.setSessionManager(sessionManager);
manager.setRememberMeManager(rememberMeManager);
manager.setCacheManager(cacheManager);
returnmanager;
}
//配置自定义权限登录器
@Bean(name="authRealm")
publicAuthorizingRealmauthRealm(IInnerUserServiceuserService){
MyRealmmyrealm=newMyRealm(IInnerUserService);
logger.info("authRealmmyRealminitiated!");
returnmyrealm;
}
@Bean
publicLifecycleBeanPostProcessorlifecycleBeanPostProcessor(){
returnnewLifecycleBeanPostProcessor(Ordered.LOWEST_PRECEDENCE);
}

其中MyRealm是自定义的shiroAuthorizingRealm，用于执行认证与授权，其实现依赖innerUserService从库中查找用户信息，示例代码如下：

publicclassMyRealmextendsAuthorizingRealm{
IInnerUserServiceuserService;
publicMyRealm(){
super();
}
publicMyRealm(IInnerUserServiceuserService){
this.userService=userService;
}
publicIInnerUserServicegetUserService(){
returnuserService;
}
publicvoidsetUserService(IInnerUserServiceuserService){
this.userService=userService;
}
@Override
protectedAuthorizationInfodoGetAuthorizationInfo(
PrincipalCollectionprincipals){
//nullusernamesareinvalid
if(principals==null){
thrownewAuthorizationException("PrincipalCollectionmethodargumentcannotbenull.");
}
SetroleNames=newHashSet();
Setpermissions=newHashSet();
Useruser=(User)getAvailablePrincipal(principals);
roleNames.add("role1");
roleNames.add("role2");
permissions.add("user:create");
permissions.add("user:update");
permissions.add("user:delete");
SimpleAuthorizationInfoinfo=newSimpleAuthorizationInfo(roleNames);
info.setStringPermissions(permissions);
returninfo;
}

@Override
protectedAuthenticationInfodoGetAuthenticationInfo(
AuthenticationTokentoken)throwsAuthenticationException{
Stringusername=(String)token.getPrincipal();//得到用户名
Stringpassword=newString((char[])token.getCredentials());//得到密码
Useruser=userService.findByUsernameInner(username);
if(user==null){
thrownewUnknownAccountException();
}elseif(!password.equals(user.getPassword()))
{
thrownewIncorrectCredentialsException();
}
else{
returnnewSimpleAuthenticationInfo(user,password,getName());
}
}
}

而在innerUserService中配置了springcache的标注，示例代码如下：

@Service
publicclassIInnerUserServiceImplimplementsIInnerUserService{
Loggerlogger=LoggerFactory.getLogger(IInnerUserServiceImpl.class);

@Autowired
IUserDaouserDao;

@Override
@Cacheable(value="mycache",key="#username")
publicUserfindByUsernameInner(Stringusername){
Useruser=userDao.findByUsername(username);
logger.info("Realexecutefindfromdatabase,username:{}",username);
returnuser;
}
}

并在配置文件上标注了@EnableCaching(mode=AdviceMode.PROXY)以启动springcache。这里不过多解释具体shiro和springcache的使用，有兴趣的同学请自行搜索相关资料。

按理说这样的配置在认证的时候应该可以直接使用到innerUserService中配置的springcache缓存。

但，问题出现了，当authRealm中依赖了innerUserService以后，定义在innerUserService上的springcache就神奇的失效了。而authRealm不依赖innerUserService的时候，cache却运行的好好的。

接下来是问题查找的路径。

2解决问题之旅

2.1springcache失效的表象原因

首先要找到springcache失效的表象/直接原因，我们知道springcache使用SpringAOP和拦截器的方式拦截定义了特定标注的方法，然后执行特定逻辑。因此其实现依赖于动态代理机制auto-proxy，而经过初步调试发现，当被authRealm依赖以后，innerUserService就不会被代理了，因此无从进入AOP的pointcut，也就是说AOP切面失效了！

2.2从springcache的集成机制分析深层次原因

为何没有被代理呢，我们先来确认一下正常情况下什么时候进行代理封装，这时关于BeanPostProcessor的定义浮现脑海，据文档记载BeanPostProcessor允许在Bean实例化的前后对其做一些猥琐的事情，比如代理。我们在BeanPostProcessor的实现类中发现了InstantiationAwareBeanPostProcessor、SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor、AbstractAutoProxyCreator、InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator这一脉。而反观@enableCache标注在启动的时候会@importCachingConfigurationSelector，其selectImports方法会返回AutoProxyRegistrar和ProxyCachingConfiguration的全类名（我们定义了mode=AdviceMode.PROXY），也就是加载这两个类。第一个的作用就是注册InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator到BeanDefinitionRegistry中。第二个的作用就是注册了BeanFactoryCacheOperationSourceAdvisor和CacheInterceptor。

因此，当正常情况下，一个添加了springcache相关标注的bean会在创建后被InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator基于advisor进行代理增强，代理后便可在拦截器CacheInterceptor中对其方法进行拦截，然后执行cache相关逻辑。此处省略具体处理逻辑，有兴趣请参考相关文档。

所以第一怀疑就是innerUserService没有经过InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator的代理增强。果然调试发现，被authRealm依赖的情况下在InnerUserService的Bean实例化时，用于处理该Bean的PostBeanProcessor明显比没被authRealm依赖时少，并且不含有InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator。

而且，被依赖时会多打出来一行信息：

...................
Bean'IInnerUserServiceImpl'oftype[shiro.web.inner.service.impl.IInnerUserServiceImpl]isnoteligibleforgettingprocessedbyallBeanPostProcessors(forexample:noteligibleforauto-proxying)
...................

据此推断，可能是innerUserService启动时机过早，导致的后面那些BeanPostProcessor们来没来得及实例化及注册呢。

2.3BeanPostProcessor启动阶段对其依赖的Bean造成的影响

首先确认了authRealm也是受害者，因为shiroFilter->SecurityManager->authRealm的依赖关系导致其不得不提前实例化。表面上的罪魁祸首是shiroFilter，但是到底是谁导致的shiroFilter预料之外的提前启动呢。shiroFilter与InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator的具体启动时机到底是什么时候呢。

又经过一番混天暗地的调试，终于了解了BeanPostProcessor的启动时机。在AbstractBeanFactory中维护了BeanPostProcessor的列表：

privatefinalListbeanPostProcessors=newArrayList();

并实现了ConfigurableBeanFactory定义的方法：

voidaddBeanPostProcessor(BeanPostProcessorbeanPostProcessor);

因此我们首先监控AbstractBeanFactory.addBeanPostProcessor()，看看启动过程中谁调用了该方法来注册BeanPostProcessor。发现实例化及注册PostBeanFactory的阶段分为四个：

第一阶段是在启动时调用过程会调用AbstractApplicationContext.refresh()，其中的prepareBeanFactory方法中注册了

ApplicationContextAwareProcessor、ApplicationListenerDetector：
........
beanFactory.addBeanPostProcessor(newApplicationContextAwareProcessor(this));
........
beanFactory.addBeanPostProcessor(newApplicationListenerDetector(this));
........

然后在postProcessBeanFactory方法中注册了WebApplicationContextServletContextAwareProcessor：

beanFactory.addBeanPostProcessor(
newWebApplicationContextServletContextAwareProcessor(this));

然后在invokeBeanFactoryPostProcessors方法中调用

PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory,getBeanFactoryPostProcessors());

其中对已经注册的BeanFactoryPostProcessors挨个调用其postProcessBeanFactory方法，其中有一个ConfigurationClassPostProcessor，其postProcessBeanFactory方法中注册了一个ImportAwareBeanPostProcessor：

beanFactory.addBeanPostProcessor(newImportAwareBeanPostProcessor(beanFactory));

最后在registerBeanPostProcessors方法中调用

PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory,this);

在该方法中，首先注册BeanPostProcessorChecker：

beanFactory.addBeanPostProcessor(newBeanPostProcessorChecker(beanFactory,beanProcessorTargetCount));

该BeanPostProcessorChecker就是输出上面那行信息的真凶，它会在Bean创建完后检查可在当前Bean上起作用的BeanPostProcessor个数与总的BeanPostProcessor个数，如果起作用的个数少于总数，则报出上面那句信息。

然后分成三个阶段依次实例化并注册实现了PriorityOrdered的BeanPostProcessor、实现了Ordered的BeanPostProcessor、没实现Ordered的BeanPostProcessor，代码如下：

//SeparatebetweenBeanPostProcessorsthatimplementPriorityOrdered,
//Ordered,andtherest.
ListpriorityOrderedPostProcessors=newArrayList();
ListinternalPostProcessors=newArrayList();
ListorderedPostProcessorNames=newArrayList();
ListnonOrderedPostProcessorNames=newArrayList();
for(StringppName:postProcessorNames){
if(beanFactory.isTypeMatch(ppName,PriorityOrdered.class)){
BeanPostProcessorpp=beanFactory.getBean(ppName,BeanPostProcessor.class);
priorityOrderedPostProcessors.add(pp);
if(ppinstanceofMergedBeanDefinitionPostProcessor){
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
elseif(beanFactory.isTypeMatch(ppName,Ordered.class)){
orderedPostProcessorNames.add(ppName);
}
else{
nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
}
}


//First,registertheBeanPostProcessorsthatimplementPriorityOrdered.
sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors,beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory,priorityOrderedPostProcessors);


//Next,registertheBeanPostProcessorsthatimplementOrdered.
ListorderedPostProcessors=newArrayList();
for(StringppName:orderedPostProcessorNames){
BeanPostProcessorpp=beanFactory.getBean(ppName,BeanPostProcessor.class);
orderedPostProcessors.add(pp);
if(ppinstanceofMergedBeanDefinitionPostProcessor){
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
sortPostProcessors(orderedPostProcessors,beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory,orderedPostProcessors);


//Now,registerallregularBeanPostProcessors.
ListnonOrderedPostProcessors=newArrayList();
for(StringppName:nonOrderedPostProcessorNames){
BeanPostProcessorpp=beanFactory.getBean(ppName,BeanPostProcessor.class);
nonOrderedPostProcessors.add(pp);
if(ppinstanceofMergedBeanDefinitionPostProcessor){
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
registerBeanPostProcessors(beanFactory,nonOrderedPostProcessors);


//Finally,re-registerallinternalBeanPostProcessors.
sortPostProcessors(internalPostProcessors,beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory,internalPostProcessors);


//Re-registerpost-processorfordetectinginnerbeansasApplicationListeners,
//movingittotheendoftheprocessorchain(forpickingupproxiesetc).
beanFactory.addBeanPostProcessor(newApplicationListenerDetector(applicationContext));

需要注意的是，除了第一个阶段，其他阶段同一个阶段的BeanPostProcessor是在全部实例化完成以后才会统一注册到beanFactory的，因此，同一个阶段的BeanPostProcessor及其依赖的Bean在实例化的时候是无法享受到相同阶段但是先实例化的BeanPostProcessor的“服务”的，因为它们还没有注册。

从上面调试与源代码分析，BeanPostProcessor的实例化与注册分为四个阶段，第一阶段applicationContext内置阶段、第二阶段priorityOrdered阶段、第三阶段Ordered阶段、第四阶段nonOrdered阶段。而BeanPostProcessor同时也是Bean，其注册之前一定先实例化。而且是分批实例化和注册，也就是属于同一批的BeanPostProcesser全部实例化完成后，再全部注册，不存在先实例化先注册的问题。而在实例化的时候其依赖的Bean同样要先实例化。

因此导致一个结果就是，被PriorityOrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean其初始化时无法享受到PriorityOrdered、Ordered、和nonOrdered的BeanPostProcessor的服务。而被OrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean无法享受Ordered、和nonOrdered的BeanPostProcessor的服务。最后被nonOrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean无法享受到nonOrderedBeanPostProcessor的服务。

由于InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator的启动阶段是Ordered，因此我们需要确保没有任何priorityOrdered和Ordered的BeanPostProcessor直接或间接的依赖到shiroFilter，也就是依赖到我们的innerUserService。

同时，在PriorityOrdered接口的注解中也提到了该情况：

Note:{@codePriorityOrdered}post-processorbeansareinitializedin
*aspecialphase,aheadofotherpost-processorbeans.Thissubtly
*affectstheirautowiringbehavior:theywillonlybeautowiredagainst
*beanswhichdonotrequireeagerinitializationfortypematching.

2.4BeanPostProcessor在进行依赖的Bean注入时，根据Bean名称进行类型检查时导致的“误伤”

OK，问题貌似已查明，修改Configuration中所有PriorityOrdered和Ordered类型的PostBeanProcessor的Bean配置，使其不再依赖shiroFilter。再次启动，却发现仍然提前启动了shiroFilter->SecurityManager->authRealm->innerUserService。

百思不得其解，又是一轮昏天暗地的调试，查找shiroFilter具体的启动时机。发现在一个叫做dataSourceInitializerPostProcessor的BeanPostProcessor实例化的时候，在根据类型获得其依赖的参数时，对shiroFilter执行了初始化。导致后续SecurityManager->authRealm->innerUserService统统提前初始化。但是在dataSourceInitializerPostProcessor之前的BeanPostProcessor却没有。经调试它们是否会导致shiroFilter初始化的区别在调用AbstractBeanFactory.isTypeMatch方法时出现：

publicbooleanisTypeMatch(Stringname,ResolvableTypetypeToMatch)throwsNoSuchBeanDefinitionException{
.....................
//Checkbeanclasswhetherwe'redealingwithaFactoryBean.
if(FactoryBean.class.isAssignableFrom(beanType)){//（1）判断名称对应的Bean是否是一个FactoryBean，若是FactoryBean才执行本句
if(!BeanFactoryUtils.isFactoryDereference(name)){
//Ifit'saFactoryBean,wewanttolookatwhatitcreates,notthefactoryclass.
beanType=getTypeForFactoryBean(beanName,mbd);
if(beanType==null){
returnfalse;
}
}
}
.....................
}

然后进入AbstractAutowireCapableBeanFactory.getTypeForFactoryBean方法：

@Override
protectedClassgetTypeForFactoryBean(StringbeanName,RootBeanDefinitionmbd){
StringfactoryBeanName=mbd.getFactoryBeanName();
StringfactoryMethodName=mbd.getFactoryMethodName();


if(factoryBeanName!=null){
if(factoryMethodName!=null){
//TrytoobtaintheFactoryBean'sobjecttypefromitsfactorymethoddeclaration
//withoutinstantiatingthecontainingbeanatall.
BeanDefinitionfbDef=getBeanDefinition(factoryBeanName);
if(fbDefinstanceofAbstractBeanDefinition){
AbstractBeanDefinitionafbDef=(AbstractBeanDefinition)fbDef;
if(afbDef.hasBeanClass()){
Classresult=getTypeForFactoryBeanFromMethod(afbDef.getBeanClass(),factoryMethodName);
if(result!=null){
returnresult;
}
}
}
}
//Ifnotresolvableaboveandthereferencedfactorybeandoesn'texistyet,
//exithere-wedon'twanttoforcethecreationofanotherbeanjustto
//obtainaFactoryBean'sobjecttype...
if(!isBeanEligibleForMetadataCaching(factoryBeanName)){//（2）判断该bean对应的factoryBeanName是否已经初始化了，如果没有，就返回。如果有，则继续
returnnull;
}
}


//Let'sobtainashortcutinstanceforanearlygetObjectType()call...
FactoryBeanfb=(mbd.isSingleton()?
getSingletonFactoryBeanForTypeCheck(beanName,mbd):
getNonSingletonFactoryBeanForTypeCheck(beanName,mbd));


......................
}

其中，有一个重要的判断：

//Ifnotresolvableaboveandthereferencedfactorybeandoesn'texistyet,
//exithere-wedon'twanttoforcethecreationofanotherbeanjustto
//obtainaFactoryBean'sobjecttype...
if(!isBeanEligibleForMetadataCaching(factoryBeanName)){
returnnull;
}

注解说的很明确，如果名字对应的factoryBean所在的factoryBean工厂尚未解析并实例化，那就直接退出，不会强制创建该facotryBean工厂，也就是Configuration对应的Bean。再次调试，果然发现，在先前的BeanPostProcessor和dataSourceInitializerPostProcessor之间，存在一个lifecycleBeanPostProcessor，而lifecycleBeanPostProcessor是在我们的Configuration中显示定义的，因此，当lifecycleBeanPostProcessor启动时会导致Configuration实例化。

dataSourceInitializerPostProcessor和在它之前的BeanPostProcessor对shiroFilter行为的不同在这里得到了完美的解释。本质上说dataSourceInitializerPostProcessor并不重要，重要的是lifecycleBeanPostProcessor将Configuration初始化了。就算不是dataSourceInitializerPostProcessor，那另一个BeanPostProcessor实例化时同样会将shiroFilter初始化。

最终隐藏大BOSS查明，解决方案就简单了，将lifecycleBeanPostProcessor移出到一个单独的Configuration就好了。

3.总结

3.1BeanPostProcessor启动顺序，以及其对于依赖的Bean的影响

BeanPostProcessor的启动时机。分为四个阶段，第一阶段context内置阶段、第二阶段priorityOrdered阶段、第三阶段Ordered阶段、第四阶段nonOrdered阶段。

而BeanPostProcessor同时也是Bean，其注册之前一定先实例化。而且是分批实例化和注册，也就是属于同一批的BeanPostProcesser全部实例化完成后，再全部注册，不存在先实例化先注册的问题。而在实例化的时候其依赖的Bean同样要先实例化。

因此导致一个结果就是，被PriorityOrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean其初始化以后无法享受到PriorityOrdered、Ordered、和nonOrdered的BeanPostProcessor的服务。而被OrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean无法享受Ordered、和nonOrdered的BeanPostProcessor的服务。最后被nonOrderedBeanPostProcessor所依赖的Bean无法享受到nonOrderedBeanPostProcessor的服务。

3.2注意避免BeanPostProcessor启动时的“误伤”陷阱

BeanPostProcessor实例化时，自动依赖注入根据类型获得需要注入的Bean时，会将某些符合条件的Bean（FactoryBean并且其FactoryBeanFactory已经实例化的）先实例化，如果此FacotryBean又依赖其他普通Bean，会导致该Bean提前启动，造成误伤（无法享受部分BeanPostProcessor的后处理，例如典型的auto-proxy）。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。

浅谈BeanPostProcessor加载次序及其对Bean造成的影响分析

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