SpringBoot初始化之7招式

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背景

在日常开发时，我们常常需要 在SpringBoot 应用启动时执行某一段逻辑，如下面的场景：

• 获取一些当前环境的配置或变量
• 向数据库写入一些初始数据
• 连接某些第三方系统，确认对方可以工作..

在实现这些功能时，我们可能会遇到一些"坑"。 为了利用SpringBoot框架的便利性，我们不得不将整个应用的执行控制权交给容器，于是造成了大家对于细节是一无所知的。
那么在实现初始化逻辑代码时就需要小心了，比如，我们并不能简单的将初始化逻辑在Bean类的构造方法中实现，类似下面的代码：

@Component
public class InvalidInitExampleBean {

    @Autowired
    private Environment env;

    public InvalidInitExampleBean() {
        env.getActiveProfiles();
    }
}

这里，我们在InvalidInitExampleBean的构造方法中试图访问一个自动注入的env字段，当真正执行时，你一定会得到一个空指针异常(NullPointerException)。
原因在于，当构造方法被调用时，Spring上下文中的Environment这个Bean很可能还没有被实例化，同时也仍未注入到当前对象，所以并不能这样进行调用。

下面，我们来看看在SpringBoot中实现"安全初始化"的一些方法：

1、 @PostConstruct 注解

@PostConstruct 注解其实是来自于 javax的扩展包中(大多数人的印象中是来自于Spring框架)，它的作用在于声明一个Bean对象初始化完成后执行的方法。
来看看它的原始定义：

The PostConstruct annotation is used on a method that needs to be executed after dependency injection is done to perform any initialization.

也就是说，该方法会在所有依赖字段注入后才执行，当然这一动作也是由Spring框架执行的。

下面的代码演示了使用@PostConstruct的例子：

@Component
public class PostConstructExampleBean {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(PostConstructExampleBean.class);

    @Autowired
    private Environment environment;

    @PostConstruct
    public void init() {
        //environment 已经注入
        LOG.info(Arrays.asList(environment.getDefaultProfiles()));
    }
}

2、 InitializingBean 接口

InitializingBean 是由Spring框架提供的接口，其与@PostConstruct注解的工作原理非常类似。
如果不使用注解的话，你需要让Bean实例继承 InitializingBean接口，并实现afterPropertiesSet()这个方法。

下面的代码，展示了这种用法：

@Component
public class InitializingBeanExampleBean implements InitializingBean {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(InitializingBeanExampleBean.class);

    @Autowired
    private Environment environment;

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        //environment 已经注入
        LOG.info(Arrays.asList(environment.getDefaultProfiles()));
    }
}

3、 @Bean initMethod方法

我们在声明一个Bean的时候，可以同时指定一个initMethod属性，该属性会指向Bean的一个方法，表示在初始化后执行。

如下所示：

@Bean(initMethod="init")
public InitMethodExampleBean exBean() {
    return new InitMethodExampleBean();
}

然后，这里将initMethod指向init方法，相应的我们也需要在Bean中实现这个方法：

public class InitMethodExampleBean {

    private static final Logger LOG = Logger.getLogger(InitMethodExampleBean.class);

    @Autowired
    private Environment environment;

    public void init() {
        LOG.info(Arrays.asList(environment.getDefaultProfiles()));
    }
}

上面的代码是基于Java注解的方式，使用Xml配置也可以达到同样的效果：

该方式在早期的 Spring版本中大量被使用

4、 构造器注入

如果依赖的字段在Bean的构造方法中声明，那么Spring框架会先实例这些字段对应的Bean，再调用当前的构造方法。
此时，构造方法中的一些操作也是安全的，如下：

@Component
public class LogicInConstructorExampleBean {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(LogicInConstructorExampleBean.class);

    private final Environment environment;

    @Autowired
    public LogicInConstructorExampleBean(Environment environment) {
        //environment实例已初始化
        this.environment = environment;
        LOG.info(Arrays.asList(environment.getDefaultProfiles()));
    }
}

5、 ApplicationListener

ApplicationListener 是由 spring-context组件提供的一个接口，主要是用来监听 "容器上下文的生命周期事件"。
它的定义如下：

public interface ApplicationListener extends EventListener {
    /**
     * Handle an application event.
     * @param event the event to respond to
     */
    void onApplicationEvent(E event);
}

这里的event可以是任何一个继承于ApplicationEvent的事件对象。 对于初始化工作来说，我们可以通过监听ContextRefreshedEvent这个事件来捕捉上下文初始化的时机。
如下面的代码：

@Component
public class StartupApplicationListenerExample implements
  ApplicationListener {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(StartupApplicationListenerExample.class);

    public static int counter;

    @Override public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
        LOG.info("Increment counter");
        counter++;
    }
}

在Spring上下文初始化完成后，这里定义的方法将会被执行。
与前面的InitializingBean不同的是，通过ApplicationListener监听的方式是全局性的，也就是当所有的Bean都初始化完成后才会执行方法。
Spring 4.2 之后引入了新的 @EventListener注解，可以实现同样的效果：

@Component
public class EventListenerExampleBean {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(EventListenerExampleBean.class);

    public static int counter;

    @EventListener
    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
        LOG.info("Increment counter");
        counter++;
    }
}

6、 CommandLineRunner

SpringBoot 提供了一个CommanLineRunner接口，用来实现在应用启动后的逻辑控制，其定义如下：

public interface CommandLineRunner {

    /**
     * Callback used to run the bean.
     * @param args incoming main method arguments
     * @throws Exception on error
     */
    void run(String... args) throws Exception;

}

这里的run方法会在Spring 上下文初始化完成后执行，同时会传入应用的启动参数。
如下面的代码：

@Component
public class CommandLineAppStartupRunner implements CommandLineRunner {
    private static final Logger LOG =
      LoggerFactory.getLogger(CommandLineAppStartupRunner.class);

    public static int counter;

    @Override
    public void run(String...args) throws Exception {
        //上下文已初始化完成
        LOG.info("Increment counter");
        counter++;
    }
}

此外，对于多个CommandLineRunner的情况下可以使用@Order注解来控制它们的顺序。

7、 ApplicationRunner

与 CommandLineRunner接口类似, Spring boot 还提供另一个ApplicationRunner 接口来实现初始化逻辑。
不同的地方在于 ApplicationRunner.run()方法接受的是封装好的ApplicationArguments参数对象，而不是简单的字符串参数。

@Component
public class AppStartupRunner implements ApplicationRunner {
    private static final Logger LOG =
      LoggerFactory.getLogger(AppStartupRunner.class);

    public static int counter;

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        LOG.info("Application started with option names : {}", 
          args.getOptionNames());
        LOG.info("Increment counter");
        counter++;
    }
}

ApplicationArguments对象提供了一些非常方便的方法，可以用来直接获取解析后的参数，比如：

java -jar application.jar --debug --ip=xxxx

此时通过 ApplicationArguments的getOptionNames就会得到["debug","ip"]这样的值

测试代码

下面，通过一个小测试来演示几种初始化方法的执行次序，按如下代码实现一个复合式的Bean：

@Component
@Scope(value = "prototype")
public class AllStrategiesExampleBean implements InitializingBean {

    private static final Logger LOG 
      = Logger.getLogger(AllStrategiesExampleBean.class);

    public AllStrategiesExampleBean() {
        LOG.info("Constructor");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        LOG.info("InitializingBean");
    }

    @PostConstruct
    public void postConstruct() {
        LOG.info("PostConstruct");
    }

    //在XML中定义为initMethod
    public void init() {
        LOG.info("init-method");
    }
}

执行这个Bean的初始化，会发现日志输出如下：

[main] INFO o.b.startup.AllStrategiesExampleBean - Constructor
[main] INFO o.b.startup.AllStrategiesExampleBean - PostConstruct
[main] INFO o.b.startup.AllStrategiesExampleBean - InitializingBean
[main] INFO o.b.startup.AllStrategiesExampleBean - init-method

所以，这几种初始化的顺序为：

1. 构造器方法
2. @PostConstruct 注解方法
3. InitializingBean的afterPropertiesSet()
4. Bean定义的initMethod属性方法

参考文档

https://www.baeldung.com/running-setup-logic-on-startup-in-spring

美码师的 SpringBoot 补习系列