Spring -Spring之依赖注入源码解析

依赖注入底层原理流程图:
Spring中Bean的依赖注入原理| ProcessOn免费在线作图,在线流程图,在线思维导图

Spring中到底有几种依赖注入的方式?

首先分两种:

  1. 手动注入
  2. 自动注入

手动注入

在XML中定义Bean时,就是手动注入,因为是程序员手动给某个属性指定了值

<bean name="userService" class="com.luban.service.UserService">
 <property name="orderService" ref="orderService"/>
</bean>

上面这种底层是通过set方法进行注入。

<bean name="userService" class="com.luban.service.UserService">
 <constructor-arg index="0" ref="orderService"/>
</bean>

上面这种底层是通过构造方法进行注入。

所以手动注入的底层也就是分为两种:

  1. set方法注入
  2. 构造方法注入

自动注入

自动注入又分为两种:

  1. XML的autowire自动注入
  2. @Autowired注解的自动注入

XML的autowire自动注入

在XML中,我们可以在定义一个Bean时去指定这个Bean的自动注入模式:

  1. byType
  2. byName
  3. constructor
  4. default
  5. no

比如:

<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,但需要这个属性有对应的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PropertyDescriptor对象,PropertyDescriptor中有几个属性:

  1. name:这个name并不是方法的名字,而是拿方法名字进过处理后的名字
    1. 如果方法名字以"get"开头,比如"getXXX",那么name=XXX
    2. 如果方法名字以"is"开头,比如"isXXX",那么name=XXX
    3. 如果方法名字以"set"开头,比如"setXXX",那么name=XXX
  2. readMethodRef:表示get方法的Method对象的引用
  3. readMethodName:表示get方法的名字
  4. writeMethodRef: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类型为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"开头并且方法返回类型为void)

所以,Spring在通过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. 根据XXX部分的名字去获取bean

Spring在通过byType的自动填充属性时流程是:

  1. 获取到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。

以上,分析了autowire的byType和byName情况,那么接下来分析constructor,constructor表示通过构造方法注入,其实这种情况就比较简单了,没有byType和byName那么复杂。

如果是constructor,那么就可以不写set方法了,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之后作为参数传给构造方法,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)。

我们这里先不考虑一个类有多个构造方法的情况,后面单独讲推断构造方法。我们这里只考虑只有一个有参构造方法。

其实构造方法注入相当于byType+byName,普通的byType是根据set方法中的参数类型去找bean,找到多个会报错,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,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autowire。

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。

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,@Autowired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。

再举个例子,如果一个类有多个构造方法,那么如果用XML的autowire=constructor,你无法控制到底用哪个构造方法,而你可以用@Autowired注解来直接指定你想用哪个构造方法。

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。

但是@Autowired无法区分byType和byName,@Autowired是先byType,如果找到多个则byName。

那么XML的自动注入底层其实也就是:

  1. set方法注入
  2. 构造方法注入

@Autowired注解的自动注入

上文说了@Autowired注解,是byType和byName的结合。

@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:先根据方法参数类型 去找Bean,如果找到多个再根据参数名确定一个
  3. set方法上:先根据方法参数类型 去找Bean,如果找到多个再根据参数名确定一个

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. 将字段信息构造成一个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是否是桥接方法,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

@Component
@Scope("prototype")
public class OrderService {


}

@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

public interface UserInterface<T> {
 void setOrderService(T t);
}

@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:

// 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

并且都是存在@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. 将对应的字段封装为DependencyDescriptor对象
  3. 调用BeanFactory的resolveDependency()方法,传入DependencyDescriptor对象,进行依赖查找,找到当前字段所匹配的Bean对象。
  4. 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. 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. 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。
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