Java超详细分析@Autowired原理
目录
- @Autowired使用
- @Autowired源码分析
- 1.查找所有@Autowired
- 2. 注入
- 2.1 字段注入(AutowiredFieldElement)
- 2.2 方法注入(AutowiredMethodElement)
@Autowired使用
构造函数注入
public Class Outer { private Inner inner; @Autowired public Outer(Inner inner) { this.inner = inner; } }
属性注入
public Class Outer { @Autowired private Inner inner; }
方法注入
public Class Outer { private Inner inner; public Inner getInner() { return inner; } @Autowired public void setInner(Inner inner) { this.inner = inner; } }
目前绝大部分的代码都使用第2、第3种。第1种在bean实例化时完成,而第2、第3种的实现原理都是一样的,在属性填充时完成。本篇将介绍第二第三种的是实现原理
在开始之前,如果我们自己设计@Autowired
,我们应该怎么实现?我想做法还是比较简单的
- 通过反射查找bean的class下所有注解了@Autowired的字段和方法
- 获取到字段,通过getBean(字段)获取到对应bean,然后再通过反射调用field的set将bean注入
@Autowired源码分析
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
类
该类是@Autowired
的具体实现类,先预览一下类方法
发现实际有机会介入bean的创建操作只有可能是后置处理器,用于后置处理的有3个方法,其中一个过时不用,分别是postProcessMergedBeanDefinition
、postProcessProperties
后置处理,我们再看一下这2个方法的具体代码
public class AutowiredAnnotationBeanPostProcessor extends InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter implements MergedBeanDefinitionPostProcessor, PriorityOrdered, BeanFactoryAware { ... @Override public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) { // 1. 寻找bean中所有被@Autowired注释的属性,并将属性封装成InjectedElement类型 InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, beanType, null); metadata.checkConfigMembers(beanDefinition); } ... @Override public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) { // 1. 寻找通过@Autowired注解的属性或者方法 InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs); try { // 2. 注入 metadata.inject(bean, beanName, pvs); } catch (BeanCreationException ex) { throw ex; } catch (Throwable ex) { throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex); } return pvs; } ... }
跟我们的猜想是一样的,首先先找出所有注解了@Autowired
的属性或者方法,然后进行注入,当然postProcessMergedBeanDefinition
后置处理器的调用肯定是在postProcessProperties
之前的,这里我们回顾一下spring bean
的创建过程。
2个处理器我已用黄色标出
1.查找所有@Autowired
// 寻找bean中所有被@Autowired注释的属性,并将属性封装成InjectedElement类型 InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, beanType, null); private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) { // Fall back to class name as cache key, for backwards compatibility with custom callers. // 获取缓存的key值,一般以beanName做key String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName()); // Quick check on the concurrent map first, with minimal locking. // 从缓存中获取metadata InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey); // 检测metadata是否需要更新 if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) { synchronized (this.injectionMetadataCache) { metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey); if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) { if (metadata != null) { metadata.clear(pvs); } // 通过clazz类,查找所有@Autowired的属性或者方法,并封装成InjectionMetadata类型 metadata = buildAutowiringMetadata(clazz); // 将metadata加入缓存 this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata); } } } return metadata; }
可以看到spring依然在用缓存的方式提高性能,继续跟踪核心代码buildAutowiringMetadata(clazz)
private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz) { // 查看clazz是否有Autowired注解 if (!AnnotationUtils.isCandidateClass(clazz, this.autowiredAnnotationTypes)) { return InjectionMetadata.EMPTY; } // 这里需要注意AutowiredFieldElement,AutowiredMethodElement均继承了InjectionMetadata.InjectedElement // 因此这个列表是可以保存注解的属性和被注解的方法的 List<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new ArrayList<>(); Class<?> targetClass = clazz; // 1. 通过do while循环,递归的往直接继承的父类寻找@Autowired do { final List<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new ArrayList<>(); // 2. 通过反射,获取所有属性,doWithLocalFields则是循环的对每个属性应用以下匿名方法 ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> { // 判断当前field属性是否含有@Autowired的注解 MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(field); if (ann != null) { // 返回该属性在类中的修饰符,如果等于static常量,则抛出异常,@Autowired不允许注解在静态属性上 if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) { if (logger.isInfoEnabled()) { logger.info("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field); } return; } // @Autowired有required属性,获取required的值,默认为true boolean required = determineRequiredStatus(ann); // 3. 将field封装成InjectedElement,并添加到集合中,这里用的是AutowiredFieldElement currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required)); } }); // 4. @Autowired可以注解在方法上 ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, method -> { Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method); if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod)) { return; } MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod); if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) { if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) { if (logger.isInfoEnabled()) { logger.info("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method); } return; } if (method.getParameterCount() == 0) { if (logger.isInfoEnabled()) { logger.info("Autowired annotation should only be used on methods with parameters: " + method); } } boolean required = determineRequiredStatus(ann); PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz); // 5. 将方法封装成InjectedElement,并添加到集合中,这里用的是AutowiredMethodElement currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd)); } }); elements.addAll(0, currElements); // 返回直接继承的父类 targetClass = targetClass.getSuperclass(); } // 如果父类不为空则需要把父类的@Autowired属性或方法也找出 while (targetClass != null && targetClass != Object.class); // 6. new InjectionMetadata(clazz, elements),将找到的所有的待注入属性或方法生成metadata返回 return InjectionMetadata.forElements(elements, clazz); }
- 外层
do … while …
的循环被用于递归的查找父类的@Autowired
属性或方法 - 通过反射的方式获取到所有属性并循环验证每一个属性是否被
@Autowired
注解 - 将查找到包含
@Autowired
注解的filed封装成AutowiredFieldElement
,加入到列表中 - 循环查找在方法上的注解
- 将找到的方法封装成
AutowiredMethodElement
,并加入列表
这里需要特别强调一点,InjectedElement
被AutowiredFieldElement
、AutowiredMethodElement
所继承,他们都有各自的inject函数,实现各自的注入。因此改ArrayList elements
是拥有2种类型的属性
- 将找到的所有元素列表和clazz作为参数生成metadata数据返回
2. 注入
// 注入 metadata.inject(bean, beanName, pvs); public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable { // 获取所有需要被注入的元素 Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements; Collection<InjectedElement> elementsToIterate = (checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements); // 迭代的元素不为空 if (!elementsToIterate.isEmpty()) { for (InjectedElement element : elementsToIterate) { if (logger.isTraceEnabled()) { logger.trace("Processing injected element of bean '" + beanName + "': " + element); } // 循环注入,这里有可能是AutowiredFieldElement也可能AutowiredMethodElement,因此调用的inject是2个不同的方法 element.inject(target, beanName, pvs); } } }
利用for循环,遍历刚刚我们查到到的elements列表,进行注入。
在上面有特别提醒,这里的element有可能是AutowiredFieldElement
类型、或AutowiredMethodElement
类型。各自代表@Autowired
注解在属性上、以及注解在方法上的2种不同元素。因此他们调用的element.inject(target, beanName, pvs);
也是不一样的
2.1 字段注入(AutowiredFieldElement)
private class AutowiredFieldElement extends InjectionMetadata.InjectedElement { @Override protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable { Field field = (Field) this.member; Object value; if (this.cached) { value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue); } else { // 专门用于注入的包装类,包装构造函数参数,方法参数或字段 DependencyDescriptor desc = new DependencyDescriptor(field, this.required); // 设置class desc.setContainingClass(bean.getClass()); // 需要被自动注入的beanNames,这里只有可能 = 1,方法注入时才有可能为多个 Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>(1); Assert.state(beanFactory != null, "No BeanFactory available"); TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();// 获取类型转换器 try { // 通过beanFactory获取属性对应的值,比如需要调用getBean("b")获取依赖的属性单例,并且通过自动转型转为需要的类型 value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter); } catch (BeansException ex) { throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex); } synchronized (this) { if (!this.cached) { if (value != null || this.required) { this.cachedFieldValue = desc; // 注册依赖, registerDependentBeans(beanName, autowiredBeanNames); // 因为是属性注入,因此这里只有可能等于1 if (autowiredBeanNames.size() == 1) { String autowiredBeanName = autowiredBeanNames.iterator().next(); if (beanFactory.containsBean(autowiredBeanName) && beanFactory.isTypeMatch(autowiredBeanName, field.getType())) { // 缓存当前value this.cachedFieldValue = new ShortcutDependencyDescriptor( desc, autowiredBeanName, field.getType()); } } } else { this.cachedFieldValue = null; } this.cached = true; } } } if (value != null) { // 通过反射,将value值设置到bean中 ReflectionUtils.makeAccessible(field); field.set(bean, value); } } }
上方大部分的工作都在做待注入bean的获取以及类型的转换,如果深究下去可以再把spring Ioc讲一遍,但是核心还是getBean(字段)获取到对应bean…我们这里就关心核心的语句,就是这2句
if (value != null) { // 通过反射,将value值设置到bean中 ReflectionUtils.makeAccessible(field); field.set(bean, value); }
spring通过反射的方式,调用field的set进行属性的注入
2.2 方法注入(AutowiredMethodElement)
private class AutowiredMethodElement extends InjectionMetadata.InjectedElement { @Override protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable { if (checkPropertySkipping(pvs)) { return; } // @Autowired标注在方法上 Method method = (Method) this.member; Object[] arguments; if (this.cached) { // Shortcut for avoiding synchronization... // 有缓存 arguments = resolveCachedArguments(beanName); } else { // 没缓存,直接获取方法上所有的参数 int argumentCount = method.getParameterCount(); arguments = new Object[argumentCount]; DependencyDescriptor[] descriptors = new DependencyDescriptor[argumentCount]; Set<String> autowiredBeans = new LinkedHashSet<>(argumentCount); Assert.state(beanFactory != null, "No BeanFactory available"); TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter(); // 循环所有参数 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 { // 通过beanFactory,获取代注入的bean,并进行类型转换 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); } } synchronized (this) { if (!this.cached) { if (arguments != null) { DependencyDescriptor[] cachedMethodArguments = Arrays.copyOf(descriptors, arguments.length); // 注册依赖 registerDependentBeans(beanName, autowiredBeans); // 如果自动注入的个数 = 参数个数,则缓存 if (autowiredBeans.size() == argumentCount) { Iterator<String> it = autowiredBeans.iterator(); Class<?>[] paramTypes = method.getParameterTypes(); for (int i = 0; i < paramTypes.length; i++) { String autowiredBeanName = it.next(); if (beanFactory.containsBean(autowiredBeanName) && beanFactory.isTypeMatch(autowiredBeanName, paramTypes[i])) { // 缓存 cachedMethodArguments[i] = new ShortcutDependencyDescriptor( descriptors[i], autowiredBeanName, paramTypes[i]); } } } // 缓存方法 this.cachedMethodArguments = cachedMethodArguments; } else { this.cachedMethodArguments = null; } this.cached = true; } } } if (arguments != null) { try { // 反射调用注入方法,将获取到的所有bean作为参数 ReflectionUtils.makeAccessible(method); method.invoke(bean, arguments); } catch (InvocationTargetException ex) { throw ex.getTargetException(); } } } }
这里与属性注入最大的区别在于,@Autowired
注解在方法上,方法可以拥有多个参数,因此这里需要通过循环将一个个获取,而获取bean的方式于上面一样,本质都是通过getBean获取。
而核心语句还是2句
// 反射调用注入方法,将获取到的所有bean作为参数 ReflectionUtils.makeAccessible(method); method.invoke(bean, arguments);
与属性注入不同的是,当@Autowired
注解在方法上,例如我们注解在setter方法上,则只需要直接调用该setter方法将参数数组传入即可以,即使用invoke触发方法,具体属性赋值的过程在setter方法中由用户自行编写
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