Spring依赖注入源码学习：基于注解的DI源码解析

当搭建SpringBoot或者SpringCloud的项目时，几乎不再使用XML文件的方式定义bean加载和依赖注入的方式，通常使用注解@Autowired和@Resource的来注入指定的bean。

Spring本身也支持基于注解的依赖注入，只需要在XML文件中引入新的命名空间：

xml 复制代码

<context:component-scan base-package="com.ayanokoujimonki"/>

base-package：指定Spring要扫描的包路径。

关于加了命名空间后，加载beanDefinition的源码可以参考这篇博客：Spring源码学习（四）：component-scan加载beanDefinition_componentscanbeandefinitionparser-CSDN博客。

省流版如下：

加了命名空间后，Spring的ClassPathBeanDefinitionScanner类会去加载指定base-package 下的被相关注解修饰的bean，例如被@Component注解及其衍生注解@Service、@Controller修饰的bean。

Demo如下：

xml 复制代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    <context:component-scan base-package="com.source.ioc"/>
</beans>

java 复制代码

/**
 * @Author：chenmq
 * @Date：2025/3/26
 */
package com.source.ioc;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @Author chenmq
 * @Date 2025/03/26
 **/
@Component
public class SpringIOC {
    @Component(value = "springIOC1")
    public static class SpringIOC1 {
        private String property;

        public SpringIOC1() {
            this.property = "i am SpringIOC1";
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "SpringIOC1{" +
                    "property1='" + property + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    @Component(value = "springIOC2")
    public static class SpringIOC2 {
        private String property;

        public SpringIOC2() {
            this.property = "i am SpringIOC2";
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "SpringIOC2{" +
                    "property1='" + property + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    @Component(value = "springIOC3")
    public static class SpringIOC3 {
        private String property;
        @Autowired
        private SpringIOC1 springIOC1;
        @Autowired
        private SpringIOC2 springIOC2;

        public SpringIOC3() {
        }

        public SpringIOC3(SpringIOC1 springIOC1) {
            this.springIOC1 = springIOC1;
        }

        public void setSpringIOC2(SpringIOC2 springIOC2) {
            this.springIOC2 = springIOC2;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "SpringIOC3{" +
                    "property='" + property + '\'' +
                    ", springIOC1=" + springIOC1 +
                    ", springIOC2=" + springIOC2 +
                    '}';
        }
    }

}

1 @Autowired

1.1 @Autowired修饰属性字段

我们先来看看@Autowired注解，当加了@Autowired注解后，SpringIOC3的beanDefinition如下：

再看看实例化代码createBeanInstance：

之前有提到过，基于XML的bean实例化determineConstructorsFromBeanPostProcessors 方法返回都是null，在这里解释一下，determineConstructorsFromBeanPostProcessors代码如下：

而基于XML定义bean实例化时，程序执行到这一步beanFactory是指定类型后处理器的，所以该方法一直返回为null。

而当我们引入了新的命名空间后，beanFactory如下：

当前beanFactory中有确实有两个后处理器是SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor类型的：ImportAwareBeanPostProcessor和AutowiredAnnotationBeanPostProcessor。

这部分源码我在Spring源码学习（三）：finishBeanFactoryInitialization-CSDN博客里面有详细的源码分析，这里省流版是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的determineCandidateConstructors方法里面有这部分代码：

$!NOTE$
可以看到当类中所有构造方法都没有被@Autowired修饰，类中有一个构造方法，该构造方法会被加入到候选构造方法中。

带入到开头的Demo中，这部分逻辑就会变成：

tex 复制代码

1.空参构造+SpringIOC1为参数的有参构造：走逻辑4，最后ctors为null
2.只有SpringIOC1为参数的有参构造：走逻辑2，最后ctors是该有参构造
3.只有空参构造:走逻辑4，最后ctors为null

实例化完成后，继续往下：

另一个重要的方法是applyMergedBeanDefinitionPostProcessors：

可以看到当前beanFactory中的后处理器中，有三个都是MergedBeanDefinitionPostProcessor类型的，分别去回调里面的postProcessMergedBeanDefinition方法。

CommonAnnotationBeanPostProcessor后处理器处理@WebServiceRef、@EJB、@Resource注解。

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后处理器处理@Autowired、@Value、@Inject注解。

ApplicationListenerDetector后处理器主要来缓存单例的ApplicationListener。

重点来看看AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition方法：

我们来看看最后的metadata长啥样：

可以看到，包含了待注入字段的目标类的全路径名。

我们继续往下看，属性填充部分：

这部分逻辑在未开启component-scan时是不会触发的，可以看到还是通过后处理器来处理属性填充，依旧是InstantiationAwareBeanPostProcessor类型的后处理器。

主要逻辑还是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties方法完成：

调用beanFactory的resolveDependency解析属性依赖的值：

可以看到，在开启注解扫描后，通过@Autowired注解完成属性注入时，主要依赖AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后处理器，而AutowiredAnnotationBeanPostProcessor也只会在开启注解扫描后注册到beanFactory中。

简单总结一下AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的工作流程，

tex 复制代码

1.在创建好bean的实例后，Spring会回调AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition方法构建"元数据"（也就是metadata），这一过程主要是扫描并记录bean中被@Autowired修饰的字段和方法，供后续属性注入时使用。
2.元数据构建成功后，在属性填充阶段Spring又会回调AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties方法，该方法会找到当前bean的metadata，得到需要注入的属性值，并通过反射完成属性注入。

现在我们知道了@Autowired属性注入的大致流程，现在我们再来探究为什么说@Autowired是按照类型注入的。我们重点来看看这一行代码：

java 复制代码

try {
	value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
}
catch (BeansException ex) {
	throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex);
}

这里调用beanFactory（DefaultListableBeanFactory）的resolveDependency 方法解析@Autowired修饰的成员变量的值：

doResolveDependency方法较长，我们来看看关键部分：

我们再来看看，如果出现多个匹配的Bean，Spring该如何处理，也就是determineAutowireCandidate方法：

可以看到，如果匹配了多个bean，优先级从高到底为：

tex 复制代码

1.候选bean使用了@Primary注解
2.候选bean实现了Order接口或者使用了@Order注解
3.待注入字段使用了@Qualifier注解，根据@Qualifier中的值取匹配beanName

到这里，和我们平时背的八股一一对应上了。

和之前基于XML的依赖注入不同，@Autowired注解修饰在字段上时，直接通过反射将字段赋值，并没有调用该字段对应的setter方法。

1.2 @Autowired修饰构造方法

上面我们介绍了@Autowired注解修饰在字段上完成依赖注入的情形。

其实很容易就想到，@Autowired用到构造方法上时，会通过构造器注入完成依赖注入，我们重新来看看创建bean实例的源码部分createBeanInstance ，之前我们有讲过，createBeanInstance方法里面有一段决定选择使用哪个构造器的逻辑：

java 复制代码

Constructor<?>[] ctors = determineConstructorsFromBeanPostProcessors(beanClass, beanName);
if (ctors != null || mbd.getResolvedAutowireMode() == AUTOWIRE_CONSTRUCTOR ||
		mbd.hasConstructorArgumentValues() || !ObjectUtils.isEmpty(args)) {
	return autowireConstructor(beanName, mbd, ctors, args);
}

在使用XML时，ctors返回的一直是null，而开启注解后，会触发AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的determineCandidateConstructors方法：

我们需要注意的是，determineCandidateConstructors方法内部会主动抛出两个异常：

这里涉及到两个属性值：

tex 复制代码

1.requiredConstructor：构造方法被@Autowired修饰，且required的值为true（默认是true）
2.candidates：候选构造器集合，被@Autowired修饰的构造器，都会被放到这个集合中

这里我们可以总结出@Autowired使用在构造方法上的一些规律：

tex 复制代码

一个bean中只能一个构造方法使用@Autowired注解，如果有多个构造方法使用@Autowired注解，需要保证它们的required为false。

1.3 @Autowired修饰setter方法

上面我们介绍了@Autowired常见的两种情形，其实在实际开发工作中时，我们通常会使用lombok包中的@Data注解来自动生成构造方法和字段的setter 方法，因此最常用的是@Autowired修饰属性字段来完成依赖注入。

这里我们再顺便简单讲一下@Autowired注解修饰在setter 方法上的情形，这种情形其实也是通过setter方法完成依赖注入。

Demo：

@Autowired修饰属性字段时我们有讲过，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition 方法会构建元数据（metadata），这一过程主要是扫描并记录bean中被@Autowired修饰的字段和方法。我们来看看该方法是怎么处理被@Autowired修饰的成员方法：

针对本小节的Demo，构建的metadata如下：

然后再看看属性填充的部分，也就是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties方法：

由于成员变量和成员方法对应的element的类型不一致，这里会调用AutowiredMethodElement的inject方法：

2 @Resource

熟悉八股的朋友肯定知道，@Resource是与@Autowired齐名的注解。不同的是，@Resource注解是根据名称完成依赖注入。

@Autowired是Spring提供的第三方注解，@Resource是java原生注解。他俩用在字段上时，本质都是通过反射给字段设置值，在熟悉了@Autowired后，我们来看看@Resource是如何工作的。

前文中我们有提到过@Autowired是通过AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition 方法构建"元数据"，再通过AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties方法完成依赖注入。

@Resource也分为这两步，不过后处理器的类型不同，处理@Resource的后处理器为CommonAnnotationBeanPostProcessor。

先来看看CommonAnnotationBeanPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition方法：

@Resource也可以作用在方法和字段，我们先来看看它作用在字段上时的构建元数据逻辑：

再来看看它作用在方法上时的构建元数据逻辑：

可以看到CommonAnnotationBeanPostProcessor构建元数据时和AutowiredAnnotationBeanPostProcessor是有区别的：

tex 复制代码

1.CommonAnnotationBeanPostProcessor字段类型和方法入参类型都要求不在ignoredResourceTypes里面
2.CommonAnnotationBeanPostProcessor构建方法元数据时，要求方法参数有且仅有一个

因此，从上面逻辑中我们可以知道，@Resource注解修饰成员方法时，该方法有且只能有一个入参。（其实也很少用@Resource修饰成员方法）

构建元数据的整体流程其实和@Autowired大致相同，只是细节实现有些区别。接下来我们再来看看CommonAnnotationBeanPostProcessor的postProcessProperties方法是如何完成依赖注入的：

CommonAnnotationBeanPostProcessor和AutowiredAnnotationBeanPostProcessor构建的元数据类型相同，均为InjectMetaData。但是，其中的member属性类型不同，前者的元数据类型为InjectedElement，后者的元数据类型为AutowiredFieldElement和AutowiredMethodElement，InjectedElement是这两个的父类。

我们来看看InjectedElement的inject方法：

不管是成员变量还是成员方法，都会通过getResourceToInject 方法去解析得到依赖的值，getResourceToInject 最终会调到CommonAnnotationBeanPostProcessor的autowireResource方法

可以看到，@Resource会优先根据beanName去注入依赖，如果没有找到匹配的beanName，会进一步使用类型完成依赖注入。

3 Lombok

在实际开发过程中，为了保证代码的间接性（尽可能少写代码），我们通常会引入Lombok包。这个包下有许多实用的注解，比如：

tex 复制代码

@Data：会为字段生成setter和getter方法，并生成一个无参构造
@AllArgsConstructor：所有字段的全参构造
@NoArgsConstructor：无参构造
@RequiredArgsConstructor：只包含 final 或 @NonNull 字段的构造方法

在1.1节中我们提到过，如果类中只有一个构造方法，即使这个构造方法没有被@Autowired修饰，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的determineCandidateConstructors方法也会将该构造方法加入候选构造方法集合中。

因此，实际开发过程中，我们想要完成依赖注入，通常会有如下途径：

tex 复制代码

1.在想要注入的字段上使用@Autowired和@Resource注解
2.@AllArgsConstructor修饰在类上，为类中所有字段生成构造方法，相当于给所有字段完成依赖注入
3.@RequiredArgsConstructor+final/@NonNull：@RequiredArgsConstructor修饰在类上，在想要依赖注入的字段上使用@NonNul，或者将该字段定义成final