Spring IoC 源码分析 (基于注解) 之 包扫描
在上篇文章Spring IoC 源码分析 (基于注解) 一我们分析到，我们通过AnnotationConfigApplicationContext类传入一个包路径启动Spring之后，会首先初始化包扫描的过滤规则。那我们今天就来看下包扫描的具体过程。
还是先看下面的代码：
AnnotationConfigApplicationContext类
//该构造函数会自动扫描以给定的包及其子包下的所有类，并自动识别所有的Spring Bean，将其注册到容器中
public AnnotationConfigApplicationContext(String... basePackages) {
//初始化
this();
//扫描包、注册bean
scan(basePackages);
refresh();
}
上文我们分析了this()方法，会去初始化AnnotatedBeanDefinitionReader读取器和ClassPathBeanDefinitionScanner扫描器，并初始化扫描过滤规则。
接下来我们看一下scan(basePackages)方法：
一直跟踪下去，发现调用了ClassPathBeanDefinitionScanner类中的scan()方法
//调用类路径Bean定义扫描器入口方法
public int scan(String... basePackages) {
//获取容器中已经注册的Bean个数
int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();
//启动扫描器扫描给定包
doScan(basePackages);
// Register annotation config processors, if necessary.
//注册注解配置(Annotation config)处理器
if (this.includeAnnotationConfig) {
AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
}
//返回注册的Bean个数
return (this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart);
}
可以看到主要是doScan(basePackages)方法实现了扫描的逻辑，我们继续跟踪进去看下
//类路径Bean定义扫描器扫描给定包及其子包
protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
//创建一个集合，存放扫描到Bean定义的封装类
Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();
//遍历扫描所有给定的包
for (String basePackage : basePackages) {
//调用父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider的方法
//扫描给定类路径，获取符合条件的Bean定义
Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
//遍历扫描到的Bean
for (BeanDefinition candidate : candidates) {
//获取@Scope注解的值，即获取Bean的作用域
ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
//为Bean设置作用域
candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
//为Bean生成名称
String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
//如果扫描到的Bean不是Spring的注解Bean，则为Bean设置默认值，
//设置Bean的自动依赖注入装配属性等
if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
}
//如果扫描到的Bean是Spring的注解Bean，则处理其通用的Spring注解
if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
//处理注解Bean中通用的注解，在分析注解Bean定义类读取器时已经分析过
AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
}
//根据Bean名称检查指定的Bean是否需要在容器中注册，或者在容器中冲突
if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
//根据注解中配置的作用域，为Bean应用相应的代理模式
definitionHolder =
AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
beanDefinitions.add(definitionHolder);
//向容器注册扫描到的Bean
registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
}
}
}
return beanDefinitions;
}
这一大段代码基本上就是spring扫描识别注解，并注册Bean到IOC容器中的代码。
在第10行有一个findCandidateComponents(basePackage)方法，这个方法里就是具体的扫描逻辑。
继续跟踪：
ClassPathScanningCandidateComponentProvider类
//扫描给定类路径的包
public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
//spring5.0开始 索引 开启的话生成文件META-INF/spring.components 后面加载直接从本地文件读取（一般不建议开启 spring.index.ignore=true）
if (this.componentsIndex != null && indexSupportsIncludeFilters()) {
return addCandidateComponentsFromIndex(this.componentsIndex, basePackage);
}
else {
return scanCandidateComponents(basePackage);
}
}
这里有一个if判断，我们默认走的是else里的分支，即scanCandidateComponents(basePackage)方法。
private Set<BeanDefinition> scanCandidateComponents(String basePackage) {
Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<>();
try {
//补全扫描路径，扫描所有.class文件 classpath*:com/mydemo/**/*.class
String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
resolveBasePackage(basePackage) + '/' + this.resourcePattern;
//定位资源
Resource[] resources = getResourcePatternResolver().getResources(packageSearchPath);
boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
for (Resource resource : resources) {
if (traceEnabled) {
logger.trace("Scanning " + resource);
}
if (resource.isReadable()) {
try {
//通过ASM获取class元数据，并封装在MetadataReader元数据读取器中
MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(resource);
//判断该类是否符合@CompoentScan的过滤规则
//过滤匹配排除excludeFilters排除过滤器(可以没有),包含includeFilter中的包含过滤器（至少包含一个）。
if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
//把元数据转化为 BeanDefinition
ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);
sbd.setResource(resource);
sbd.setSource(resource);
//判断是否是合格的bean定义
if (isCandidateComponent(sbd)) {
if (debugEnabled) {
logger.debug("Identified candidate component class: " + resource);
}
//加入到集合中
candidates.add(sbd);
}
else {
//不合格 不是顶级类、具体类
if (debugEnabled) {
logger.debug("Ignored because not a concrete top-level class: " + resource);
}
}
}
else {
//不符@CompoentScan过滤规则
if (traceEnabled) {
logger.trace("Ignored because not matching any filter: " + resource);
}
}
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException(
"Failed to read candidate component class: " + resource, ex);
}
}
else {
if (traceEnabled) {
logger.trace("Ignored because not readable: " + resource);
}
}
}
}
catch (IOException ex) {
throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
}
return candidates;
}
这里就是主要的扫描逻辑，代码中的注释已经说的很清楚了。
主要过程：
-
根据包路径，扫描所有.class文件
-
根据包路径，生成.class对应的Resource对象
-
通过ASM获取class元数据，并封装在MetadataReader元数据读取器中
-
判断该类是否符合过滤规则
-
判断该类是否为独立的类、具体的类
-
加入到集合中
我们来详细看下过滤的方法 isCandidateComponent(metadataReader)
//判断元信息读取器读取的类是否符合容器定义的注解过滤规则
//@CompoentScan的过滤规则支持5种 （注解、类、正则、aop、自定义）
protected boolean isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader) throws IOException {
//如果读取的类的注解在排除注解过滤规则中，返回false
for (TypeFilter tf : this.excludeFilters) {
if (tf.match(metadataReader, getMetadataReaderFactory())) {
return false;
}
}
//如果读取的类的注解在包含的注解的过滤规则中，则返回ture
for (TypeFilter tf : this.includeFilters) {
//判断当前类的注解是否match规则
if (tf.match(metadataReader, getMetadataReaderFactory())) {
//是否有@Conditional注解，进行相关处理
return isConditionMatch(metadataReader);
}
}
//如果读取的类的注解既不在排除规则，也不在包含规则中，则返回false
return false;
}
接着跟踪 tf.match()方法
AbstractTypeHierarchyTraversingFilter类
public boolean match(MetadataReader metadataReader, MetadataReaderFactory metadataReaderFactory)
throws IOException {
// This method optimizes avoiding unnecessary creation of ClassReaders
// as well as visiting over those readers.
//检查当前类的注解是否符合规律规则
if (matchSelf(metadataReader)) {
return true;
}
//check 类名是否符合规则
ClassMetadata metadata = metadataReader.getClassMetadata();
if (matchClassName(metadata.getClassName())) {
return true;
}
//如果有继承父类
if (this.considerInherited) {
String superClassName = metadata.getSuperClassName();
if (superClassName != null) {
// Optimization to avoid creating ClassReader for super class.
Boolean superClassMatch = matchSuperClass(superClassName);
if (superClassMatch != null) {
if (superClassMatch.booleanValue()) {
return true;
}
}
else {
// Need to read super class to determine a match...
try {
if (match(metadata.getSuperClassName(), metadataReaderFactory)) {
return true;
}
}
catch (IOException ex) {
logger.debug("Could not read super class [" + metadata.getSuperClassName() +
"] of type-filtered class [" + metadata.getClassName() + "]");
}
}
}
}
//如果有实现接口
if (this.considerInterfaces) {
for (String ifc : metadata.getInterfaceNames()) {
// Optimization to avoid creating ClassReader for super class
Boolean interfaceMatch = matchInterface(ifc);
if (interfaceMatch != null) {
if (interfaceMatch.booleanValue()) {
return true;
}
}
else {
// Need to read interface to determine a match...
try {
if (match(ifc, metadataReaderFactory)) {
return true;
}
}
catch (IOException ex) {
logger.debug("Could not read interface [" + ifc + "] for type-filtered class [" +
metadata.getClassName() + "]");
}
}
}
}
return false;
}
这里面最主要的是 matchSelf(metadataReader) 方法
AnnotationTypeFilter类
protected boolean matchSelf(MetadataReader metadataReader) {
//获取注解元数据
AnnotationMetadata metadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
//check 注解及其派生注解中是否包含@Component
//获取当前类的注解 metadata.hasAnnotation @Controller
//获取当前类的注解及其派生注解 metadata.hasAnnotation @Controller包含的@Component\@Documented等等
return metadata.hasAnnotation(this.annotationType.getName()) ||
(this.considerMetaAnnotations && metadata.hasMetaAnnotation(this.annotationType.getName()));
}
在这段代码代码中，可以解决我们之前的疑惑“Spring是怎么发现@Configuration、@Controller、@Service这些注解修饰的类的？”
原来@Configuration、@Controller、@Service这些注解其实都是@Component的派生注解，我们看这些注解的代码会发现，都有@Component注解修饰。而spring通过metadata.hasMetaAnnotation()方法获取到这些注解包含@Component，所以都可以扫描到。如下：
然后我们再看回 scanCandidateComponents(basePackage)方法，接下来有一个 isCandidateComponent(sbd)方法，如下：
//是否是独立的类、具体的类
protected boolean isCandidateComponent(AnnotatedBeanDefinition beanDefinition) {
AnnotationMetadata metadata = beanDefinition.getMetadata();
return (metadata.isIndependent() && (metadata.isConcrete() ||
(metadata.isAbstract() && metadata.hasAnnotatedMethods(Lookup.class.getName()))));
}
这个方法的作用是，判断该类是否为
-
顶层的类（没有父类或静态内部类）
-
具体的类（不是抽象类或接口）
至此，ClassPathBeanDefinitionScanner类中的doScan(basePackages)方法中的findCandidateComponents(basePackage)方法已经结束了，即我们的包扫描也结束了，已经把扫描到的类存入到了集合中，结下来就是解析注册Bean的过程了。
总结
通过这篇文章，我们可以回答之前的一些问题了：
-
Spring是怎么发现@Bean、@Controller、@Service这些注解修饰的类的？
通过 matchSelf(metadataReader)方法，判断这些注解中是否包含@Component -
@CompoentScan注解是怎么起作用的？
通过 isCandidateComponent(metadataReader)方法过滤
