Spring 源码@Autowired注解实现原理（Spring Bean的自动装配

Posted 2022-12-11 dakunqq

　　@Autowired注解的实现过程，其实就是Spring Bean的自动装配过程。通过看@Autowired源码注释部分我们可以看到@Autowired的实现是通过AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后置处理器中实现的。
　　
　　AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 类图
　　
　　PriorityOrdered：确认 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 后置处理器的执行优先级
　　
　　BeanFactoryAware：使得AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 可以直接通过BeanFactory获取容器中的Bean
　　
　　BeanPostProcessor：在 Bean 初始化前后执行的后置处理器
　　
　　InstantiationAwareBeanPostProcessor：在 Bean 实例化前后和Bean设置属性值时执行的后置处理器
　　
　　SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor：智能实例化Bean的后处理器，如预测Bean的类型和确认Bean的构造函数等。
　　
　　MergedBeanDefinitionPostProcessor：合并Bean的定义信息。
　　
　　在分析自动装配前我们先来介绍一下上面的这些后置处理器。
　　
　　后置处理器介绍
　　
　　BeanPostProcessor
　　
　　BeanPostProcessor有两个方法，postProcessBeforeInitialization和postProcessAfterInitialization。它们分别在任何bean初始化回调之前或之后执行（例如InitializingBean的afterPropertiesSet方法或自定义init-method方法之前或者之后）， 在这个时候该bean的属性值已经填充完成了，并且我们返回的bean实例可能已经是原始实例的包装类型了。例如返回一个FactoryBean。
　　
　　InstantiationAwareBeanPostProcessor
　　
　　InstantiationAwareBeanPostProcessor继承自BeanPostProcessor接口。主要多提供了以下三个方法。
　　
　　postProcessBeforeInstantiation
　　
　　该方法是在Bean实例化目标对象之前调用，返回的Bean对象可以代理目标，从而有效的阻止了目标Bean的默认实例化。
　　
　　protected Object resolveBeforeInstantiation(String beanName, RootBeanDefinition mbd)
　　
　　Object bean = null;
　　
　　if (!Boolean.FALSE.equals(mbd.beforeInstantiationResolved))
　　
　　// Make sure bean class is actually resolved at this point.
　　
　　if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors())
　　
　　Class<?> targetType = determineTargetType(beanName, mbd);
　　
　　if (targetType != null)
　　
　　bean = applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(targetType, beanName);
　　
　　if (bean != null)
　　
　　// 如果此方法返回一个非null对象，则Bean创建过程将被短路。
　　
　　// 唯一应用的进一步处理是来自已配置BeanPostProcessors的postProcessAfterInitialization回调
　　
　　bean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(bean, beanName);
　　
　　protected Object applyBeanPostProcessorsBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName)
　　
　　for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors())
　　
　　if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor)
　　
　　InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
　　
　　// 执行Bean实例化目标对象之前的后置处理方法
　　
　　Object result = ibp.postProcessBeforeInstantiation(beanClass, beanName);
　　
　　if (result != null)
　　
　　return result;
　　
　　跟进源码我们可以看出，如果此方法返回一个非null对象，则Bean创建过程将被短路。唯一应用的进一步处理是来自已配置BeanPostProcessors的postProcessAfterInitialization回调。
　　
　　postProcessAfterInstantiation
　　
　　该方法执行在通过构造函数或工厂方法在实例化bean之后但在发生Spring属性填充（通过显式属性或自动装配）之前执行操作。这是在Spring的自动装配开始之前对给定的bean实例执行自定义字段注入的理想回调。如果该方法返回false，那么它会阻断后续InstantiationAwareBeanPostProcessor后置处理器的执行，并且会阻止后续属性填充的执行逻辑。
　　
　　postProcessPropertyValues
　　
　　在工厂将给定属性值应用于给定bean之前，对它们进行后处理。允许检查是否满足所有依赖关系，例如基于bean属性设置器上的“ Required”注解。还允许替换要应用的属性值，通常是通过基于原始PropertyValues创建新的MutablePropertyValues实例，添加或删除特定值来实现。
　　
　　SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
　　
　　智能实例化Bean的后处理器，主要提供了三个方法。
　　
　　predictBeanType
　　
　　预测从此处理器的postProcessBeforeInstantiation回调最终返回的bean的类型。
　　
　　determineCandidateConstructors
　　
　　确定使用实例化Bean的构造函数。
　　
　　getEarlyBeanReference
　　
　　获取提早暴露的Bean的引用，提早暴露的Bean就是只完成了实例化，还未完成属性赋值和初始化的Bean。
　　
　　MergedBeanDefinitionPostProcessor
　　
　　postProcessMergedBeanDefinition
　　
　　合并Bean的定义信息的后处理方法，该方法是在Bean的实例化之后设置值之前调用。
　　
　　自动装配的实现
　　
　　找到需要自动装配的元素
　　
　　AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后置处理器主要负责对添加了@Autowired和@Value注解的元素实现自动装配。所以找到需要自动装配的元素，其实就是对@Autowired和@Value注解的解析。
　　
　　AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后置处理器，找出需要自动装配的元素是在MergedBeanDefinitionPostProcessor.postProcessMergedBeanDefinition这个方法中实现的，调用链路如下：
　　
　　doWith:445, AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$2 (org.springframework.beans.factory.annotation)
　　
　　doWithLocalFields:657, ReflectionUtils (org.springframework.util)
　　
　　buildAutowiringMetadata:433, AutowiredAnnotationBeanPostProcessor (org.springframework.beans.factory.annotation)
　　
　　findAutowiringMetadata:412, AutowiredAnnotationBeanPostProcessor (org.springframework.beans.factory.annotation)
　　
　　postProcessMergedBeanDefinition:235, AutowiredAnnotationBeanPostProcessor (org.springframework.beans.factory.annotation)
　　
　　applyMergedBeanDefinitionPostProcessors:1000, AbstractAutowireCapableBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　doCreateBean:523, AbstractAutowireCapableBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　createBean:483, AbstractAutowireCapableBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　getObject:312, AbstractBeanFactory$1 (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　getSingleton:230, DefaultSingletonBeanRegistry (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　doGetBean:308, AbstractBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　getBean:197, AbstractBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　preInstantiateSingletons:761, DefaultListableBeanFactory (org.springframework.beans.factory.support)
　　
　　finishBeanFactoryInitialization:867, AbstractApplicationContext (org.springframework.context.support)
　　
　　refresh:543, AbstractApplicationContext (xingtuylgw.com org.springframework.context.support)
　　
　　<init>:84, AnnotationConfigApplicationContext (org.springframework.context.annotation)
　　
　　从链路上我们可以看到，找到需要自动装配的元素是在findAutowiringMetadata方法中实现的，该方法会去调用buildAutowiringMetadata方法构建元数据信息。如果注解被加载属性上将会被封装成AutowiredFieldElement对象；如果注解加在方法上，那么元素会被封装成AutowiredMethodElement对象。这里两个对象的inject方法将最后完成属性值的注入，主要区别就是使用反射注入值的方式不一样。源码如下：
　　
　　private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz)
　　
　　LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>();
　　
　　Class<?> targetClass = clazz;
　　
　　do
　　
　　// 存放我们找到的元数据信息
　　
　　final LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements =
　　
　　new LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>www.haojiangyule.com();
　　
　　// 通过反射找出对应Class对象的所有Field
　　
　　ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, new ReflectionUtils.FieldCallback()
　　
　　@Override
　　
　　public void doWith(Field field) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException
　　
　　// 通过反射找到该字段上所有的注解信息，并判断是否有@Autowired和@Value注解，如果有就将该字段封成AutowiredFieldElement对象
　　
　　AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(field);
　　
　　if (ann != null) www.yuntianyul.com
　　
　　if (Modifier.isStatic(field.getModifiers()))
　　
　　if (logger.isWarnEnabled(www.hongyaoyul.cn ))
　　
　　logger.warn("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
　
　　
　　boolean required = determineRequiredStatus(ann);、
　　
　　// 将该字段封成AutowiredFieldElement对象，并放到缓存中
　　
　　currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
　　
　　
　　
　　
　　
　　);
　　
　　// 通过反射找出对应Class对象的所有Method
　　
　　ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, new ReflectionUtils.MethodCallback()
　　
　　@Override
　　
　　public void doWith(Method method) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException
　　
　　Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
　　
　　if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod))
　　
　　return;
　　
　　
　　
　　// 通过反射找到该字段上所有的注解信息，并判断是否有@Autowired和@Value注解，如果有就将该字段封成AutowiredMethodElement对象
　　
　　AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
　　
　　if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz)))
　　
　　if (Modifier.isStatic(method.getModifiers(www.jintianxuesha.com)))
　　
　　if (logger.isWarnEnabled())
　　
　　logger.warn("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method);
　　
　　
　　
　　return;
　　
　　
　　
　　if (method.getParameterTypes(www.baichuangyule.cn).length == 0)
　　
　　if (logger.isWarnEnabled())
　　
　　logger.warn("Autowired annotation should only be used on methods with parameters: " +
　　
　　method);
　　
　　
　　
　　
　　
　　boolean required = determineRequiredStatus(ann);
　　
　　PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
　　
　　// 将该字段封成AutowiredMethodElement对象
　　
　　currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
　　
　　
　　
　　
　　
　　);
　　
　　elements.addAll(www.yuchengyuledl.com 0, currElements);
　　
　　targetClass = targetClass.getSuperclass();
　　
　　
　　
　　// 循环处理父类需要自动装配的元素
　　
　　while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
　　
　　// 将需要自动装配的元素封装成InjectionMetadata对象,最后合并到Bean定义中
　　
　　return new InjectionMetadata(clazz, elements);
　　
　　
　　
　　寻找需要自动装配过程：
　　
　　根据Class对象，通过反射获取所有的Field和```Method````对象
　　
　　通过反射获取Field和Method上的注解，并判断是否有@Autowired和@Value注解
　　
　　将注解了@Autowired和@Value的Field和Method封装成AutowiredFieldElement和AutowiredMethodElement对象，等待下一步的自动装配。
　　
　　循环处理父类需要自动装配的元素
　　
　　将需要自动装配的元素封装成InjectionMetadata对象，最后合并到Bean定义的externallyManagedConfigMembers属性中
　　
　　注入属性值
　　
　　AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后置处理器注入属性值是在postProcessPropertyValues方法中实现的。源码如下：
　　
　　public void inject(Object target, String beanName, PropertyValues pvs) throws Throwable
　　
　　// 获取需要自动装配的元数据信息（这里实在缓存中取）
　　
　　Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
　　
　　(this.checkedElements != null ? this.checkedElements : this.injectedElements);
　　
　　if (!elementsToIterate.isEmpty())
　　
　　boolean debug = logger.isDebugEnabled();
　　
　　for (InjectedElement element : elementsToIterate)
　　
　　if (debug)
　　
　　logger.debug("Processing injected element of bean ‘" + beanName + "‘: " + element);
　　
　　
　　
　　// 调用AutowiredFieldElement或AutowiredMethodElement对象的inject方法注入属性值
　　
　　element.inject(target, beanName, pvs);
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　AutowiredFieldElement#inject
　　
　　@Override
　　
　　protected void inject(Object bean, String beanName, PropertyValues pvs) throws Throwable
　　
　　Field field = (Field) this.member;
　　
　　Object value;
　　
　　if (this.cached)
　　
　　value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue);
　　
　　
　　
　　else
　　
　　DependencyDescriptor desc = new DependencyDescriptor(field, this.required);
　　
　　desc.setContainingClass(bean.getClass());
　　
　　Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<String>(1);
　　
　　TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();
　　
　　try
　　
　　// 在容器中获取需要装配的Bean
　　
　　value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
　　
　　
　　
　　...
　　
　　
　　
　　if (value != null)
　　
　　// 通过反射设置属性值
　　
　　ReflectionUtils.makeAccessible(field);
　　
　　field.set(bean, value);
　　
　　
　　
　　
　　
　　AutowiredMethodElement#inject
　　
　　@Override
　　
　　protected void inject(Object bean, String beanName, PropertyValues pvs) throws Throwable
　　
　　if (checkPropertySkipping(pvs))
　　
　　return;
　　
　　
　　
　　Method method = (Method) this.member;
　　
　　Object[] arguments;
　　
　　if (this.cached)
　　
　　// Shortcut for avoiding synchronization...
　　
　　arguments = resolveCachedArguments(beanName);
　　
　　
　　
　　else
　　
　　Class<?>[] paramTypes = method.getParameterTypes();
　　
　　arguments = new Object[paramTypes.length];
　　
　　DependencyDescriptor[] descriptors = new DependencyDescriptor[paramTypes.length];
　　
　　Set<String> autowiredBeans = new LinkedHashSet<String>(paramTypes.length);
　　
　　TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();
　　
　　for (int i = 0; i < arguments.length; i++)
　　
　　MethodParameter methodParam = new MethodParameter(method, i);
　　
　　DependencyDescriptor currDesc = new DependencyDescriptor(methodParam, this.required);
　　
　　currDesc.setContainingClass(bean.getClass());
　　
　　descriptors[i] = currDesc;
　　
　　try
　　
　　// 在容器中获取需要装配的Bean
　　
　　Object arg = beanFactory.resolveDependency(currDesc, beanName, autowiredBeans, typeConverter);
　　
　　if (arg == null && !this.required)
　　
　　arguments = null;
　　
　　break;
　　
　　
　　
　　arguments[i] = arg;
　　
　　
　　
　　catch (BeansException ex)
　　
　　throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(methodParam), ex);
　　
　　
　　
　　
　　
　　...
　　
　　
　　
　　if (arguments != null)
　　
　　try
　　
　　// 通过反射调用方法设置元素值
　　
　　ReflectionUtils.makeAccessible(method);
　　
　　method.invoke(bean, arguments);
　　
　　
　　
　　...
　　
　　
　　
　　
　　
　　从这里的源码我们可以看出AutowiredFieldElement和AutowiredMethodElement完成自动装配都是先去容器中找对应的Bean，然后通过反射将获取到的Bean设置到目标对象中，来完成Bean的自动装配。
　　
　　总结
　　
　　我们可以看出Spring Bean的自动装配过程就是：
　　
　　根据Class对象，通过反射获取所有的Field和Method信息
　　
　　通反射获取Field和Method的注解信息，并根据注解类型，判断是否需要自动装配
　　
　　将需要自动装配的元素，封装成AutowiredFieldElement和AutowiredMethodElement对象
　　
　　调用AutowiredFieldElement和AutowiredMethodElement的inject方法，唤起后续步骤
　　
　　通过调用容器的getBean()方法找到需要注入的源数据Bean
　　
　　通过反射将找到的源数据Bean注入到目标Bean中
　　
　　在自动装配过程中还涉及循环依赖的问题，有兴趣的可以看下这篇文章Spring 源码（八）循环依赖