SpringBoot -【BeanPostProcessor】基础使用及应用场景

BeanPostProcessor应用与优化

1. 引言

在现代软件开发中，企业开发面临着越来越复杂的系统架构和业务需求。随着项目规模的扩大和技术栈的增多，需要更高效的工具来应对这些挑战，并确保代码的可维护性和扩展性。

在这样的背景下，BeanPostProcessor作为一个重要的工具，为程序员提供了一种灵活且强大的方式来管理和组织代码。BeanPostProcessor不仅简化了依赖管理和配置管理的复杂性，还提供了一种结构化的方式来实现面向切面编程（AOP），实现代码的模块化和可重用性。

BeanProcessor主要应用在以下几个方面：

依赖注入的简化： 通过BeanPostProcessor，我们可以轻松实现依赖注入，减少了手动管理对象之间的依赖关系的复杂性，提高了代码的可测试性和可维护性。
面向切面编程（AOP）的支持： BeanPostProcessor提供了AOP的支持，使得我们可以更加灵活地实现横切关注点，如日志记录、事务管理等，将这些与核心业务逻辑分离开来，提高了代码的模块化程度。
配置管理的优化： 通过BeanPostProcessor，我们可以将配置信息与代码分离，实现了配置的集中管理和动态加载，降低了系统的耦合度，使得系统更易于维护和扩展。

2. BeanPostProcessor概述

2.1 概述

Spring框架中，BeanPostProcessor接口是一个重要的接口，它定义了两个关键的方法：postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization。这两个方法允许开发人员在Bean对象的初始化过程中插入自定义逻辑，从而对Bean进行定制化的处理。

1. postProcessBeforeInitialization方法

postProcessBeforeInitialization方法在Bean对象初始化之前被调用。开发人员可以利用这个方法在Bean初始化之前执行一些自定义的逻辑。下面是这个方法的一些关键点：

功能：允许开发人员在Bean初始化之前对Bean对象进行预处理。
用途：通常用于执行一些初始化前的逻辑，例如：验证、属性设置、数据加载等。
时机：在Bean的属性设置之后，但在初始化方法（如init-method）之前被调用。
返回值：该方法的返回值是一个对象，允许开发人员修改Bean对象的实例，甚至可以返回一个完全不同的实例对象。

2. postProcessAfterInitialization方法

postProcessAfterInitialization方法在Bean对象初始化之后被调用。开发人员可以利用这个方法在Bean初始化之后执行一些自定义的逻辑。以下是这个方法的一些重要信息：

功能：允许开发人员在Bean初始化之后对Bean对象进行后处理。
用途：通常用于执行一些初始化后的逻辑，例如：初始化之后的验证、注册、清理等。
时机：在Bean的初始化方法（如init-method）之后被调用。
返回值：同样是一个对象，允许开发人员修改Bean对象的实例，但返回的对象必须是Bean对象的后代（subclass）或者相同的实例。

这样我们就可以在项目启动前后做一些额外的操作，例如

定制Bean初始化过程：通过实现BeanProcessor接口，并重写其方法，开发人员可以在Bean初始化的不同阶段插入自定义逻辑，实现对Bean的定制化处理。
扩展Spring框架功能：利用这两个方法，开发人员可以在Spring框架的基础上，扩展出更多自定义的功能和特性，以满足具体项目的需求。
灵活处理Bean对象：通过BeanProcessor接口提供的前置和后置初始化方法，开发人员可以对Bean对象进行更加灵活和细粒度的处理，从而满足各种复杂业务逻辑的需求。

2.1 使用BeanPostProcessor

2.1.1 创建BeanPostProcessor实例

/**
 * @author 13723
 * @version 1.0
 * 2024/2/22 17:13
 */
@Component
public class MyCustomerBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());

	MyCustomerBeanPostProcessor(){
		logger.error(" 初始化 MyCustomerBeanPostProcessor ! ");
	}

	/**
	 *
	 * 在initializeBean方法里面，先后调用了applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization和applyBeanPostProcessorsAfterInitialization方法，
	 * 这两个方法内部，则分别去遍历系统里所有的BeanPostProcessor。然后逐个执行这些BeanPostProcessor对象的postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization方法，去处理对象
	 * 这时 会调用到我们自定义的BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization方法
	 * @param bean bean实例
	 * @param beanName bean名称
	 * @return bean实例
	 * @throws BeansException 异常
	 * @see  org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean(java.lang.String, java.lang.Object, org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition)*
	 */
	@Override
	public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		// 注意 这里会遍历所有的bean
		if (bean instanceof MyCustomerBean){
			logger.error("------ 执行前置 MyCustomerBeanPostProcessor 方法 beanName : {}! ------",beanName);
		}
		return bean;
	}

	/**
	 * 同上，不过时在初始化之后执行
	 * @param bean
	 * @param beanName
	 * @return
	 * @throws BeansException
	 */
	@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		if (bean instanceof MyCustomerBean){
			logger.error("------ 执行后置 MyCustomerBeanPostProcessor 方法 beanName : {}! ------",beanName);
		}
		return bean;
	}
}

2.1.2 创建普通的Bean对象

/**
 * @author 13723
 * @version 1.0
 * 2024/2/22 17:55
 */
@Component
public class MyCustomerBean {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());

	MyCustomerBean(){
		logger.error(" 初始化 MyCustomerBean ！");
	}
}

在这里插入图片描述

2.2.注意事项

Ordered接口用来指定多个BeanPostProcessor实现的方法的执行顺序

2.2.1 BeanPostProcessor不能依赖别的Bean

public class MyCustomerBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor, Ordered {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());

	/**
	 * 注意1. 当BeanPostProcessor 依赖别的Bean时。别的Bean的初始化方法会在BeanPostProcessor之前执行
	 * 会导致不会执行 BeanPostProcessor 的初始化方法 以及 postProcessBeforeInitialization 方法 以及 postProcessAfterInitialization 方法
	 */
	@Autowired
	private CustomerService customerService;


	MyCustomerBeanPostProcessor(){
		logger.error(" 初始化 MyCustomerBeanPostProcessor ! ");
	}

	@Override
	public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		// 注意 这里会遍历所有的bean
		if (bean instanceof MyCustomerBean){
			logger.error("------ 执行前置 MyCustomerBeanPostProcessor 方法 beanName : {}! ------",beanName);
		}
		return bean;
	}

	/**
	 * 同上，不过时在初始化之后执行
	 * @param bean
	 * @param beanName
	 * @return
	 * @throws BeansException
	 */
	@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		if (bean instanceof MyCustomerBean){
			logger.error("------ 执行后置 MyCustomerBeanPostProcessor 方法 beanName : {}! ------",beanName);
		}
		return bean;
	}

	@Override
	public int getOrder() {
		return HIGHEST_PRECEDENCE + 1;
	}
}

在这里插入图片描述

3. 应用场景

3.1 企业开发中使用BeanPostProcessor场景

在某些情况下，我们可能需要在应用程序启动时扫描特定的注解，并在Bean初始化时进行处理。例如，我们希望在Spring Boot应用中扫描所有带有特定注解的类，并在它们被初始化时打印日志，和执行他们所有的方法。

3.2 实现思路

创建一个自定义的BeanPostProcessor实现类，扫描带有特定注解的类，并在它们被初始化时执行自定义逻辑。
将该BeanPostProcessor注册到Spring容器中。
编写带有特定注解的测试类，验证BeanPostProcessor的功能是否正常。

3.2.1 创建自定义注解

关于注解的原理可以参考

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface AlarmTarget {
}

3.2.2 创建使用注解的类

@AlarmTarget
@Component
public class CustomerServiceInfo {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());

	public void doSomething(){
		logger.error("------ 通过反射执行了  CustomerServiceInfo 的 doSomething 方法! ------");
	}
}

3.2.3 创建BeanPostProcessor实例

@Component
public class ScanAlarmBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor, Ordered {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());


	@Override
	public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {

		return bean;
	}

	/**
	 * 同上，不过时在初始化之后执行
	 * @param bean
	 * @param beanName
	 * @return
	 * @throws BeansException
	 */
	@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		// 后置的处理，我们不需要进行处理
		//目前只有MqSync类下DoSync注解需要读取配置
		Class<?> targetClass = bean.getClass();
		// logger.error("------ 扫描到带有 AlarmTarget 注解的 Bean: " + targetClass.getName() + " ------");
		AlarmTarget alarmTarget = AnnotationUtils.findAnnotation(targetClass, AlarmTarget.class);
		if (alarmTarget != null) {
			String className = bean.getClass().getName();
			logger.error("------ 扫描到带有 AlarmTarget 注解的 Bean: " + className + " ------");
			if (AopUtils.isCglibProxy(bean)) {
				className = className.substring(0, className.indexOf("$"));
			}
			logger.error("------ 扫描到带有 AlarmTarget 注解的 Bean: " + className + " ------");
			// 通过反射获取所有的方法
			Method[] methods = bean.getClass().getDeclaredMethods();
			for (Method method : methods) {
				logger.error("------ 扫描到带有 AlarmTarget 注解的 Bean 的方法: " + method.getName() + " ------");
				// 执行方法
				try {
					// 通过反射执行该类的所有的方法
					method.invoke(bean);
				} catch (Exception e) {
					logger.error("------ 执行方法出错！ ------");
				}
			}
		}
		return bean;
	}

	@Override
	public int getOrder() {
		// 指定优先级
		return HIGHEST_PRECEDENCE + 1;
	}
}

3.2.4.测试

@SpringBootTest
class CustomAnnotationBeanPostProcessorTest {

    @Autowired
    private CustomerServiceInfo customerService;

    @Test
    void contextLoads() {
        // 测试类无需额外逻辑，只需观察控制台输出
    }
}

在这里插入图片描述

4. 优点与缺点

4.1 灵活性、可扩展性等优势分析

优点：

灵活性： BeanPostProcessor 提供了一种灵活的机制，允许开发人员在 Spring 容器实例化、配置和初始化 Bean 的过程中介入，可以对 Bean 进行自定义的操作和处理。
可扩展性： 开发人员可以根据实际需求编写自定义的 BeanPostProcessor 实现，实现各种功能，如自动装配、依赖注入、AOP、事务管理等。
AOP 实现基础： Spring AOP 的实现正是基于 BeanPostProcessor 机制。通过 BeanPostProcessor，Spring 可以在 Bean 初始化的过程中动态地生成代理对象，实现 AOP 的横切逻辑。

4.2 性能影响、复杂性等缺点讨论

缺点：

性能影响： 使用 BeanPostProcessor 可能会对应用程序的性能产生一定的影响，特别是在大规模应用中，由于需要对所有的 Bean 进行处理，可能会增加应用程序的启动时间和内存消耗。
复杂性： 如果不正确地使用 BeanPostProcessor，可能会导致应用程序的复杂性增加，增加代码的维护成本和理解难度。
潜在的问题： 由于 BeanPostProcessor 可以对所有的 Bean 进行操作，因此可能会引入一些潜在的问题，如循环依赖、死锁等。

5. 使用注意事项

5.1 常见问题的解决方案

避免循环依赖： 使用 BeanPostProcessor 时，要注意避免循环依赖的问题，避免出现 Bean 依赖循环导致的应用程序启动失败。
谨慎处理 Bean 初始化逻辑： 在编写 BeanPostProcessor 实现时，要谨慎处理 Bean 初始化逻辑，确保不会影响到 Bean 的正常初始化过程。
注意性能影响： 如果应用程序启动时间较长或者内存消耗较高，可以考虑减少 BeanPostProcessor 的数量，或者优化 BeanPostProcessor 的实现，以减少性能影响。
优先级设置： 可以通过实现 Ordered 接口或者在 @Order 注解中设置优先级来控制多个 BeanPostProcessor 的执行顺序，确保处理顺序的正确性。
测试与调试： 在使用 BeanPostProcessor 时，建议进行充分的测试和调试，确保 BeanPostProcessor 的实现逻辑正确，不会引入潜在的问题。

通过遵循上述注意事项，可以更加安全、高效地使用 BeanPostProcessor，并最大限度地发挥其在 Spring 应用程序中的作用。