IoC容器中的Bean生命周期管理

描述
Bean生命周期管理是IoC容器的核心机制，指容器如何创建、初始化、依赖注入、使用和销毁Bean对象的完整过程。掌握生命周期能深入理解框架行为，解决配置失效、资源泄漏等实际问题。典型场景包括：数据库连接池的初始化和关闭、缓存数据的预加载、定时任务的自动启停。

生命周期阶段详解

1. 实例化（Instantiation）

   • 容器通过反射或工厂模式创建Bean的原始对象（如new UserService()）。
   • 若配置了工厂方法（如@Bean），则调用指定方法生成对象。
   • 此时对象处于"原始状态"，依赖未注入，类似裸机刚组装完成。

2. 依赖注入（Dependency Injection）

   • 容器扫描Bean的字段或setter方法，按类型/名称查找依赖对象并注入。
   • 循环依赖问题在此阶段暴露，容器通过三级缓存等机制解决（例如Spring使用早期引用暴露）。
   • 示例：UserService中标记@Autowired的UserDao字段被自动赋值。

3. 初始化前回调（Post-Process Before Initialization）

   • 若Bean实现了InitializingBean接口，调用afterPropertiesSet()方法。
   • 执行自定义@PostConstruct注解的方法（如验证配置合法性）。
   • 容器在此阶段可修改Bean（如代理包装），通过BeanPostProcessor接口实现。

4. 初始化（Initialization）

   • 若配置了init-method（XML）或@Bean(initMethod="init")，执行指定方法。
   • 常见用途：建立网络连接、加载静态数据。需注意异常处理——初始化失败会阻止Bean投入使用。

5. 初始化后回调（Post-Process After Initialization）

   • 执行BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization()方法。
   • AOP代理在此阶段生成：原始Bean被包装成代理对象，后续调用会切入增强逻辑。
   • 此时Bean已准备就绪，可被其他对象使用。

6. 就绪与使用（Ready & Usage）

   • Bean驻留在容器的单例池（Singleton Registry）中，响应业务请求。
   • 容器根据作用域（Scope）管理状态：单例Bean全局共享，原型（Prototype）每次请求创建新实例。

7. 销毁前回调（Pre-Destroy）

   • 容器关闭时，先调用@PreDestroy注解的方法（如清理线程池）。
   • 实现DisposableBean接口的Bean会触发destroy()方法。

8. 销毁（Destruction）

   • 执行自定义destroy-method（如close()释放数据库连接）。
   • 容器解除引用，Bean进入GC可回收状态。

实践示例（Spring框架）

@Component 
public class DatabasePool implements InitializingBean, DisposableBean {
    @Autowired private DataSourceConfig config;
    private List<Connection> connections;
    
    @PostConstruct
    public void validateConfig() { 
        if (config.getMaxSize() <= 0) throw new IllegalStateException();
    }
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        this.connections = IntStream.range(0, config.getMinSize())
                                   .mapToObj(i -> createConnection())
                                   .collect(Collectors.toList());
    }
    
    @PreDestroy
    public void clear() { 
        connections.forEach(Connection::close);
    }
    
    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("Connection pool shutdown");
    }
}

关键设计模式

• 模板方法模式：生命周期阶段由容器固定流程控制，用户通过钩子方法（如@PostConstruct）介入。
• 观察者模式：容器事件（如ContextRefreshedEvent）通知监听器执行特定逻辑。
• 装饰器模式：BeanPostProcessor对Bean进行功能增强（如日志包装）。

常见问题与解决方案

• 循环依赖：使用setter注入而非构造器注入，或调整Bean依赖关系。
• 资源泄漏：确保@PreDestroy方法被调用（Web应用需注册ServletContextListener主动关闭容器）。
• 作用域误区：原型Bean的生命周期不包含销毁阶段，需手动管理资源。