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Spring 源码(九)@Autowired注解实现原理(Spring Bean的自动装配)

日期:2019-10-01点击:238

@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,postProcessBeforeInitializationpostProcessAfterInitialization。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); } } } mbd.beforeInstantiationResolved = (bean != null); } return bean; } 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; } } } return null; } 

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 (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>(); // 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) { if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) { if (logger.isWarnEnabled()) { logger.warn("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field); } return; } 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())) { if (logger.isWarnEnabled()) { logger.warn("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method); } return; } if (method.getParameterTypes().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(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:

  1. 根据Class对象,通过反射获取所有的Field和```Method````对象
  2. 通过反射获取FieldMethod上的注解,并判断是否有@Autowired和@Value注解
  3. 将注解了@Autowired和@Value的FieldMethod封装成AutowiredFieldElementAutowiredMethodElement对象,等待下一步的自动装配。
  4. 循环处理父类需要自动装配的元素
  5. 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AutowiredFieldElementAutowiredMethodElement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:

  1. 根据Class对象,通过反射获取所有的FieldMethod信息
  2. 通反射获取FieldMethod的注解信息,并根据注解类型,判断是否需要自动装配
  3. 将需要自动装配的元素,封装成AutowiredFieldElementAutowiredMethodElement对象
  4. 调用AutowiredFieldElementAutowiredMethodElementinject方法,唤起后续步骤
  5. 通过调用容器的getBean()方法找到需要注入的源数据Bean
  6. 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

注意:注解注入将在XML注入之前执行;因此,对于通过这两种方法注入的属性,XML注入将覆盖注解注入。

原文链接:https://my.oschina.net/xiaolyuh/blog/3113215
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