Bean异步初始化，让你的应用启动飞起来

阿里妹导读

应用启动速度主要的瓶颈在于bean的初始化过程，本文提供了启动速度的一个探索方向。

如果你的系统启动耗时250s以上，文章思路应该可以帮到你。

一、背景

近期，在做应用启动提速相关工作的过程中，我们发现，应用启动速度主要的瓶颈在于bean的初始化过程（init，afterPropertiesSet方法的耗时）。很多中间件bean的初始化逻辑涉及到网络io，且在没有相互依赖的情况下串行执行。将这一部分中间件bean进行异步加载，是提升启动速度的一个探索方向。

二、解决方案

自动扫描可批量异步的中间件bean，而后，在bean的初始化阶段利用线程池并行执行其初始化逻辑。

允许使用方自行配置耗时bean以享受异步加速能力。(需使用方自行确认依赖关系满足异步条件)

三、原理

3.1 异步初始化原理

3.1.1 如何异步init和afterPropertiesSet？

3.1.1.1 这俩初始化方法在哪里执行的？

在AbstractAutowireCapableBeanFactory#invokeInitMethods方法（以下代码省略异常处理以及日志打印）

调用位置图

3.1.1.2 如何自定义该方法逻辑使其支持异步执行？

很简单的想法

有没有可能，我可以替换原有的BeanFactory，换成我自定义的一个BeanFactory，然后我继承他，只是重写invokeInitMethods方法逻辑使其支持异步？

像这样：

那现在已经有了自定义方法了，只要解决替换就行了呗？

怎么替换？

实现ApplicationContextInitializer接口，ApplicationContextInitializer在ApplicationContext做refresh之前可以对ConfigurableApplicationContext的实例做进一步的设置或者处理。在这里可以用反射替换掉原BeanFactory。

像这样：

之后我们只需要在spring.factories文件将其注册即可。

这样一来就实现了我们一开始的目标，让init方法和afterPropertiesSet支持异步执行。

3.1.2 如何异步PostConstruct？

3.1.2.1 @PostConstruct在哪执行的？

在CommonAnnotationBeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization方法

这是哪里？

CommonAnnotationBeanPostProcessor实现了BeanPostProcessor接口，postProcessBeforeInitialization方法是BeanPostProcessor的方法。

BeanPostProcessor在初始化阶段被调用。

org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization

调用位置图

3.2.1.2 如何自定义该方法逻辑使其支持异步执行？

很简单的想法

有没有可能，我可以去掉原有的CommonAnnotationBeanPostProcessor，换成我自定义的一个BeanPostProcessor，然后我继承他，只是重写postProcessBeforeInitialization方法逻辑使其支持可异步的@PostConstruct 方法？

像这样：

那现在已经有了自定义方法了，只要解决替换就行了呗？

怎么替换？

实现InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter接口，其中有一个方法叫做postProcessBeforeInstantiation。postProcessBeforeInstantiation方法是对象实例化前最先执行的方法，它在目标对象实例化之前调用，该方法的返回值类型是Object，我们可以返回任何类型的值。由于这个时候目标对象还未实例化，所以这个返回值可以用来代替原本该生成的目标对象的实例(比如代理对象)。

像这样：

之后我们只需要把这个BeanPostProcessor添加到BeanFactory，beanFactory.addBeanPostProcessor(new OverrideAwareBeanPostProcessor(beanFactory));

这样一来就实现了我们一开始的目标，让@PostConstruct方法支持异步执行。

3.2 批量扫描&异步加载中间件Bean原理

中间件bean批量异步实现案例以RPC为例

RPC是后端日常开发中最常见的中间件之一，HSF是阿里内部常见的RPC中间件，3.2节的讲述我们以HSF为案例，实现HSFConsumerBean的批量异步初始化。

3.2.1 如何获取待异步的Bean信息？

3.2.1.1 HSF Consumer是怎么样使用的？

与Dubbo相似，对于使用者而言，只需在成员变量上加上@HSFConsumer注解，服务启动过程中HSF就会将实现了远程调用的代理对象注入成员变量。如下：

3.2.1.2 如何通过Consumer的注解获取Bean信息？

如3.2.1.1节所示，被注入代理对象的成员变量字段上带有@HSFConsumer注解，这样，我们是不是可以利用该注解在启动过程中找到这些Bean，并对其实施异步初始化处理？

答案是肯定的

通过实现BeanFactoryPostProcessor接口，我们可以在beanDefinition被扫描&记录后，在postProcessBeanFactory方法中获取所有bean的定义信息，并找出其中带有@HSFConsumer注解的bean进行记录，以便在后续调用init方法时（见3.1.1.2节）进行异步初始化。

3.3.2 如何安全异步HSFSpringConsumerBean？

3.3.2.1 我们加@HSFConsumer注解的成员变量是如何被注入动态代理类的？

HSFSpringConsumerBean实现了FactoryBean接口，其中的getObject方法会在属性注入时被调用，获取其返回值，注入成员变量。而真正接口的实现（也就是动态代理类）就是在这里被注入的。

而该动态代理类是如何生成的呢？答案在HSFApiConsumerBean的init方法中

如下所示：metadata.setTarget(consume(metadata));

3.3.2.2 会存在什么问题？

动态代理对象的生成在init阶段意味着什么？

意味着bean初始化如果未完成，会为成员变量注入一个null值，导致consumer不可用，这是异步的巨大风险。

3.3.2.3 我们的解决方案

自定义一个NewHsfSpringConsumerBean，继承HSFSpringConsumerBean并重写getObject方法，在父类的getObject方法执行前等待初始化任务完成。

像这样：

现在的问题就是我们如何将原有的HSFSpringConsumerBean替换成NewHsfSpringConsumerBean？

答案还是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter接口

如下所示：

我们在实例化之前，修改beanDefinition，使容器创建自定义的HsfSpringConsumerBean。然后在实例化后的阶段将beanDefinition改回，这样就非常优雅实现了对原有HSFSpringConsumerBean的替换动作！

四、效果

4.1 性能效果