Spring之依赖注入源码解析

loli_kong2023-08-25 18:56

Spring之依赖注入源码解析

Spring依赖注入的方式

手动注入

在XML中定义Bean时，即为手动注入，因为是程序员手动给某个属性指定了值。

  1. 通过set方式进行注入
xml 复制代码 
<bean name="userService" class="com.luban.service.UserService">
	<property name="orderService" ref="orderService"/>
</bean>
  1. 通过构造方法注入
xml 复制代码 
<bean name="userService" class="com.luban.service.UserService">
	<constructor-arg index="0" ref="orderService"/>
</bean>

自动注入

XML的autowire自动注入

(1) byType

xml 复制代码 
<bean id="userService" class="com.luban.service.UserService" autowire="byType"/>

这么写，表示SPring会自动的给userService中所有的属性自动赋值（不需要这个属性上有@Autowired注解，但需要有这个属性对应的set方法）。

在创建Bean的过程中，在填充属性时，Spring会去解析当前类，把当前类的所有方法都解析出来，Spring会去解析每个方法得到对应的PropertyDescription对象，PropertyDescriptor中有几个属性：

  1. name：这个name不是方法的名字，而是拿方法名字进行处理后的名字

    a.如果方法名字以 "get"开头，比如："getXXX"，那么name = XXX

    b.如果方法名字以"is"开头，比如"isXXX"，那么name=XXX

    c.如果方法名字以"set"开头，比如"setXXX",那么那么=XXX

  2. readMethodRef：表示get方法的methode对象的引用

  3. readMethodName：表示get方法的名字

  4. writeMethodName：表示set方法的method对象的引用

  5. writeMethodName：表示set方法的名字

  6. propertyTypeRef：如果有get方法那么对应的就是返回值的类型，如果是set方法那么对应的就是set方法中唯一参数的类型

get方法的定义是：方法参数个数为0个，并且（方法名字以"get"开头或者方法名字以"is"开头并且方法的返回值为boolean）

set方法的定义是：方法参数个数为1个，并且（方法名字以set开头并且返回类型为void）

Spring通过byName的自动填充属性时流程是：

  1. 找到所有set方法所对应的XXX部分的名字
  2. 找到XXX部分的名字去获取bean

Spring通过byType的自动填充属性时流程是：

  1. 获取找到set方法中的唯一参数的参数类型，并且根据该类型去容器中获取bean
  2. 如果找到多个会报错

如果是constructor，那么可以不写set方法，当某个bean是通过构造方法来注入时，Spring利用构造方法的参数信息从Spring容器中去找bean，找到bean以后作为参数传递给构造方法，从而实例化得到一个bean对象，并完成属性赋值（属性赋值的代码得程序员来写）。

这里只考虑一个有参构造方法。

其实构造方法注入相当于byType+byName，普通byType是根据set方法中的参数类型去找bean，找到了多个会报错，而constructor就是通过构造方法中的参数类型去找bean，如果找到多个会根据参数名确定。

另外两个：

  1. no，表示关闭autowire
  2. default，表示默认值，我们一直演示的某个bean的autowire，而也可以直接在<beans>标签中设置autowire吗，如果设置了，那么<bean>标签中设置的autowire如果为default，那么则会用<beans>标签中设置的autowrie。

可以发现XML中的自动注入是挺强大的，那么问题来了，为什么我们平时都是用的@Autowired注解呢？而没有用上文说的这种自动注入方式呢？

@Autowired注解相当于XML中的autowire属性的注解方式的替代。这是在官网上有提到的。

java 复制代码 
Essentially, the @Autowired annotation provides the same capabilities as described in Autowiring Collaborators but with more fine-grained control and wider applicability

翻译一下：

从本质上讲，@Autowire注解提供了与autowire相同的功能，但是拥有更细粒度的控制和更广泛的适用性。

注意：更细粒度的控制。

XML中的autowire控制的是整个bean的所有属性，而@Autowired注解是直接写在某个属性、某个set方法、某个构造方法上的。

同时，用@Autowired注解，还可以控制，哪些属性想被自动注入，哪些属性不想，这也是细粒度的控制。

@Autowired是先byType，如果找到多个则byName。

那么XML的自动注入底层其实就是：

  1. set方法注入
  2. 构造方法注入

@Autowired

@Autowired注解可以写在：

  1. 属性上：先根据属性类型去找Bean，如果找到多个再根据属性名确定一个。
  2. 构造方法上：现根据方法参数类型去找Bean，如果找到多个再根据参数名确定一个
  3. set方法上宪哥布局方法参数类型去找Bean，如果找到多个再根据参数名确定一个

而这种底层到了：

  1. 属性注入
  2. set方法注入
  3. 构造方法注入

寻找注入点

在创建一个Bean的过程中，Spring会利用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的**postProcessMergedBeanDefinition()**找出注入点并缓存，找注入点的流程为：

  1. 遍历当前类的所有的属性字段Field
  2. 查看字段上是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中任意一个，存在则认为该字段是一个注入点
  3. 如果字段是static的，则不进行注入
  4. 获取@Autowired中的required属性的值
  5. 将字段信息构建成一个AutowiredFieldElement对象，作为一个注入点对象添加到currElements集合中。
  6. 遍历当前类的所有方法Method
  7. 判断当前Method是否是交接方法，如果是找到原方法
  8. 查看方法上是否存在@Autowired、@Value、@Inject中的其中任意一个，存在则认为该方法是一个注入点
  9. 如果方法是static的，则不进行注入
  10. 获取@Autowired中的required属性的值
  11. 将方法信息构造成一个AutowiredMethodElement对象 ，作为一个注入点对象添加到currElements集合中。
  12. 遍历完当前类的字段和方法后，将遍历父类的，直到没有父类。
  13. 最后将currElements集合封装成一个InjectionMetadata对象，作为当前Bean对于的注入点集合对象，并缓存。

static的字段或方法为什么不支持

java 复制代码 
@Component
@Scope("prototype")
public class OrderService {
}
java 复制代码 
@Component
@Scope("prototype")
public class UserService  {
	@Autowired
	private static OrderService orderService;
	public void test() {
		System.out.println("test123");
	}
}

看上面代码，UserService和OrderService都是原型Bean，假设Spring支持static字段进行自动注入，那么现在调用两次

  1. UserService userService1 = context.getBean("userService")
  2. UserService userService2 = context.getBean("userService")

问此时，userService1的orderService值是什么？还是它自己注入的值吗？

答案是不是，一旦userService2 创建好了之后，static orderService字段的值就发生了修改了，从而出现bug。

桥接方法

java 复制代码 
public interface UserInterface<T> {
	void setOrderService(T t);
}
java 复制代码 
@Component
public class UserService implements UserInterface<OrderService> {
	private OrderService orderService;
	@Override
	@Autowired
	public void setOrderService(OrderService orderService) {
		this.orderService = orderService;
	}
	public void test() {
		System.out.println("test123");
	}
}

UserService对应的字节码为：

java 复制代码 
// class version 52.0 (52)
// access flags 0x21
// signature Ljava/lang/Object;Lcom/zhouyu/service/UserInterface<Lcom/zhouyu/service/OrderService;>;
// declaration: com/zhouyu/service/UserService implements com.zhouyu.service.UserInterface<com.zhouyu.service.OrderService>
public class com/zhouyu/service/UserService implements com/zhouyu/service/UserInterface {

  // compiled from: UserService.java

  @Lorg/springframework/stereotype/Component;()

  // access flags 0x2
  private Lcom/zhouyu/service/OrderService; orderService

  // access flags 0x1
  public <init>()V
   L0
    LINENUMBER 12 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhouyu/service/UserService; L0 L1 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x1
  public setOrderService(Lcom/zhouyu/service/OrderService;)V
  @Lorg/springframework/beans/factory/annotation/Autowired;()
   L0
    LINENUMBER 19 L0
    ALOAD 0
    ALOAD 1
    PUTFIELD com/zhouyu/service/UserService.orderService : Lcom/zhouyu/service/OrderService;
   L1
    LINENUMBER 20 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhouyu/service/UserService; L0 L2 0
    LOCALVARIABLE orderService Lcom/zhouyu/service/OrderService; L0 L2 1
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 2

  // access flags 0x1
  public test()V
   L0
    LINENUMBER 23 L0
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    LDC "test123"
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V
   L1
    LINENUMBER 24 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhouyu/service/UserService; L0 L2 0
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x1041
  public synthetic bridge setOrderService(Ljava/lang/Object;)V
  @Lorg/springframework/beans/factory/annotation/Autowired;()
   L0
    LINENUMBER 11 L0
    ALOAD 0
    ALOAD 1
    CHECKCAST com/zhouyu/service/OrderService
    INVOKEVIRTUAL com/zhouyu/service/UserService.setOrderService (Lcom/zhouyu/service/OrderService;)V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhouyu/service/UserService; L0 L1 0
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 2
}

可以看到在UserSerivce的字节码中有两个setOrderService方法：

  1. public setOrderService(Lcom/zhouyu/service/OrderService;)V
  2. public synthetic bridge setOrderService(Ljava/lang/Object;)V

并且都存在@Autowired注解的

所以在Spring中需要处理这种情况，当遍历到桥接方法时，得找到原方法。

注入点进行注入

Spring在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的**postProcessProperties()**方法中，会遍历所找到的注入点依次进行注入。

字段注入

  1. 遍历所有的AutowiredFieldElement对象。
  2. 将对应字段封装为DependencyDescription对象。
  3. 调用BeanFactory的resolveDependency()方法，传入DependencyDescription对象，进行依赖查找，找到当前字段所匹配的Bean对象。
  4. 将DependencyDescriptor对象 和所找到的结果对象beanName 封装成一个ShortcutDependencyDescriptor对象作为缓存，比如如果当前Bean是原型Bean，那么下次再来创建该Bean时，就可以直接拿缓存的结果对象beanName去BeanFactory中去那bean对象了，不用再次进行查找了
  5. 利用反射将结果对象赋值给字段。

Set方法注入

  1. 遍历所有的AutowiredMethodElement对象
  2. 遍历将对应的方法的参数，将每个参数封装成MethodParameter对象
  3. 将MethodParameter对象 封装为DependencyDescriptor对象
  4. 调用BeanFactory的resolveDependency()方法，传入DependencyDescriptor对象，进行依赖查找，找到当前方法参数所匹配的Bean对象。
  5. 将DependencyDescriptor对象 和所找到的结果对象beanName 封装成一个ShortcutDependencyDescriptor对象作为缓存，比如如果当前Bean是原型Bean，那么下次再来创建该Bean时，就可以直接拿缓存的结果对象beanName去BeanFactory中去那bean对象了，不用再次进行查找了
  6. 利用反射将找到的所有结果对象传给当前方法，并执行。

DependencyDescriptor方法

java 复制代码 
@Nullable
Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String requestingBeanName,
		@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException;

该方法表示，传入一个依赖描述（DependencyDescriptor），该方法会根据该依赖描述从BeanFactory中找出对应的唯一的一个Bean对象。

下面来分析一下DefaultListableBeanFactory 中**resolveDependency()**方法的具体实现，具体流程图：

https://www.processon.com/view/link/5f8d3c895653bb06ef076688

findAutowireCandidates()实现

根据类型找beanName的底层流程：https://www.processon.com/view/link/6135bb430e3e7412ecd5d1f2

对应执行流程图为：https://www.processon.com/view/link/5f8fdfa8e401fd06fd984f20

  1. 找出BeanFactory中类型为type的所有的Bean的名字，注意是名字，而不是Bean对象，因为我们可以根据BeanDefinition就能判断和当前type是不是匹配，不用生成Bean对象
  2. 把resolvableDependencies中key为type的对象找出来并添加到result中
  3. 遍历根据type找出的beanName，判断当前beanName对应的Bean是不是能够被自动注入
  4. 先判断beanName对应的BeanDefinition中的autowireCandidate属性，如果为false，表示不能用来进行自动注入，如果为true则继续进行判断
  5. 判断当前type是不是泛型，如果是泛型是会把容器中所有的beanName找出来的，如果是这种情况，那么在这一步中就要获取到泛型的真正类型，然后进行匹配，如果当前beanName和当前泛型对应的真实类型匹配，那么则继续判断
  6. 如果当前DependencyDescriptor上存在@Qualifier注解，那么则要判断当前beanName上是否定义了Qualifier，并且是否和当前DependencyDescriptor上的Qualifier相等，相等则匹配
  7. 经过上述验证之后，当前beanName才能成为一个可注入的，添加到result中

关于依赖注入中泛型注入的实现

首先在Java反射中，有一个Type接口，表示类型，具体分类为：

  1. raw types：也就是普通的Class
  2. parameterized types：对应ParameterizedType接口，泛型类型
  3. array types：对应GenericArrayType，泛型数组
  4. type variables：对应TypeVariable接口，表示类型变量，也就是所定义的泛型，比如T、K
  5. paramitive types：基本类型，int、boolean

大家可以好好看看下面代码所打印的结果：

java 复制代码 
public class TypeTest<T> {
	private int i;
	private Integer it;
	private int[] iarray;
	private List list;
	private List<String> slist;
	private List<T> tlist;
	private T t;
	private T[] tarray;

	public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {

		test(TypeTest.class.getDeclaredField("i"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("it"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("iarray"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("list"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("slist"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("tlist"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("t"));
		System.out.println("=======");
		test(TypeTest.class.getDeclaredField("tarray"));

	}

	public static void test(Field field) {

		if (field.getType().isPrimitive()) {
			System.out.println(field.getName() + "是基本数据类型");
		} else {
			System.out.println(field.getName() + "不是基本数据类型");
		}

		if (field.getGenericType() instanceof ParameterizedType) {
			System.out.println(field.getName() + "是泛型类型");
		} else {
			System.out.println(field.getName() + "不是泛型类型");
		}

		if (field.getType().isArray()) {
			System.out.println(field.getName() + "是普通数组");
		} else {
			System.out.println(field.getName() + "不是普通数组");
		}

		if (field.getGenericType() instanceof GenericArrayType) {
			System.out.println(field.getName() + "是泛型数组");
		} else {
			System.out.println(field.getName() + "不是泛型数组");
		}

		if (field.getGenericType() instanceof TypeVariable) {
			System.out.println(field.getName() + "是泛型变量");
		} else {
			System.out.println(field.getName() + "不是泛型变量");
		}
	}
}

Spring中，但注入点是一个泛型时，也是会进行处理的，比如：

java 复制代码 
@Component
public class UserService extends BaseService<OrderService, StockService> {
	public void test() {
		System.out.println(o);
	}
}
public class BaseService<O, S> {
	@Autowired
	protected O o;
	@Autowired
	protected S s;
}
  1. Spring扫描时发现UserService是一个Bean
  2. 那就取出注入点，也就是BaseService中的两个属性O、S
  3. 接下来需要按注入点类型进行注入，但是o和s都是泛型，所以Spring需要确定o和s的具体类型。
  4. 因为当前正在创建的是UserService的Bean，所以可以通过userService.getClass().getGenericSuperclass().getTypeName()获取到具体的泛型信息，比如com.zhouyu.service.BaseService<com.zhouyu.service.OrderService, com.zhouyu.service.StockService>
  5. 然后再拿到UserService的父类BaseService的泛型变量： for (TypeVariable<? extends Class<?>> typeParameter : userService.getClass().getSuperclass().getTypeParameters()) { System.*out*.println(typeParameter.getName());}
  6. 通过上面两段代码，就能知道，o对应的具体就是OrderService，s对应的具体类型就是StockService
  7. 然后再调用oField.getGenericType()就知道当前field使用的是哪个泛型，就能知道具体类型了

@Qualifier的使用

定义两个注解：

java 复制代码 
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Qualifier("random")
public @interface Random {
}
java 复制代码 
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Qualifier("roundRobin")
public @interface RoundRobin {
}

定义一个接口和两个实现类，表示负载均衡：

java 复制代码 
public interface LoadBalance {
	String select();
}
java 复制代码 
@Component
@Random
public class RandomStrategy implements LoadBalance {
	@Override
	public String select() {
		return null;
	}
}
java 复制代码 
@Component
@RoundRobin
public class RoundRobinStrategy implements LoadBalance {
	@Override
	public String select() {
		return null;
	}
}

使用：

java 复制代码 
@Component
public class UserService  {
	@Autowired
	@RoundRobin
	private LoadBalance loadBalance;
	public void test() {
		System.out.println(loadBalance);
	}
}

@Resource

@Resource注解底层工作流程图：

https://www.processon.com/view/link/5f91275f07912906db381f6e

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