从源码深处体验Spring核心技术--基于注解的IOC初始化

Annotation 的前世今生

从 Spring2.0 以后的版本中，Spring 也引入了基于注解(Annotation)方式的配置，注解(Annotation)是 JDK1.5 中引入的一个新特性，用于简化 Bean 的配置，可以取代 XML 配置文件。

开发人员对注解(Annotation)的态度也是萝卜青菜各有所爱，个人认为注解可以大大简化配置，提高开发速度，但也给后期维护增加了难度。目前来说 XML 方式发展的相对成熟，方便于统一管理。

随着 Spring Boot 的兴起，基于注解的开发甚至实现了零配置。但作为个人的习惯而言，还是倾向于 XML 配置文件和注解(Annotation)相互配合使用。

Spring IOC 容器对于类级别的注解和类内部的注解分以下两种处理策略：

1)、类级别的注解：如@Component、@Repository、@Controller、@Service 以及 JavaEE6 的 @ManagedBean 和@Named 注解，都是添加在类上面的类级别注解，Spring 容器根据注解的过滤规则扫描读取注解 Bean 定义类，并将其注册到 Spring IOC 容器中。

2)、类内部的注解：如@Autowire、@Value、@Resource 以及 EJB 和 WebService 相关的注解等，都是添加在类内部的字段或者方法上的类内部注解，SpringIOC 容器通过 Bean 后置注解处理器解析Bean 内部的注解。下面将根据这两种处理策略，分别分析 Spring 处理注解相关的源码。

定位 Bean 扫描路径

在 Spring 中管理注解 Bean 定义的容器有两个：

AnnotationConfigApplicationContext 和 AnnotationConfigWebApplicationContex。

这两个类是专门处理 Spring 注解方式配置的容器，直接依赖于注解作为容器配置信息来源的 IOC 容器。

AnnotationConfigWebApplicationContext是AnnotationConfigApplicationContext 的 Web 版本，两者的用法以及对注解的处理方式几乎没有差别。现在我们以AnnotationConfigApplicationContext 为例看看它的源码：

通过上面的源码分析，我们可以看啊到 Spring 对注解的处理分为两种方式：

1)、直接将注解 Bean 注册到容器中

可以在初始化容器时注册；也可以在容器创建之后手动调用注册方法向容器注册，然后通过手动刷新容器，使得容器对注册的注解 Bean 进行处理。

2)、通过扫描指定的包及其子包下的所有类

在初始化注解容器时指定要自动扫描的路径，如果容器创建以后向给定路径动态添加了注解 Bean，则需要手动调用容器扫描的方法，然后手动刷新容器，使得容器对所注册的 Bean 进行处理。

接下来，将会对两种处理方式详细分析其实现过程。

读取 Annotation 元数据

当创建注解处理容器时，如果传入的初始参数是具体的注解 Bean 定义类时，注解容器读取并注册。

1)、AnnotationConfigApplicationContext 通过调用注解 Bean 定义读取器

AnnotatedBeanDefinitionReader 的 register()方法向容器注册指定的注解 Bean，注解 Bean 定义读取器向容器注册注解 Bean 的源码如下：

从上面的源码我们可以看出，注册注解 Bean 定义类的基本步骤：

a、需要使用注解元数据解析器解析注解 Bean 中关于作用域的配置。

b、使用 AnnotationConfigUtils 的 processCommonDefinitionAnnotations()方法处理注解 Bean 定义类中通用的注解。

c、使用 AnnotationConfigUtils 的 applyScopedProxyMode()方法创建对于作用域的代理对象。

d、通过 BeanDefinitionReaderUtils 向容器注册 Bean。

下面我们继续分析这 4 步的具体实现过程

2)、AnnotationScopeMetadataResolver 解析作用域元数据

AnnotationScopeMetadataResolver 通过 resolveScopeMetadata()方法解析注解 Bean 定义类的作用域元信息，即判断注册的 Bean 是原生类型(prototype)还是单态(singleton)类型，其源码如下：

上述代码中的 annDef.getMetadata().getAnnotationAttributes()方法就是获取对象中指定类型的注解的值。

3)、AnnotationConfigUtils 处理注解 Bean 定义类中的通用注解

AnnotationConfigUtils 类的 processCommonDefinitionAnnotations()在向容器注册 Bean 之前，首先对注解 Bean 定义类中的通用 Spring 注解进行处理，源码如下：

4)、AnnotationConfigUtils 根据注解Bean定义类中配置的作用域为其应用相应的代理策略

AnnotationConfigUtils 类的 applyScopedProxyMode()方法根据注解 Bean 定义类中配置的作用域@Scope 注解的值，为 Bean 定义应用相应的代理模式，主要是在 Spring 面向切面编程(AOP)中使用。

源码如下：

这段为 Bean 引用创建相应模式的代理，这里不做深入的分析。

5)、BeanDefinitionReaderUtils 向容器注册 Bean

BeanDefinitionReaderUtils 主要是校验 BeanDefinition 信息，然后将 Bean 添加到容器中一个管理BeanDefinition 的 HashMap 中。

扫描指定包并解析为 BeanDefinition

当创建注解处理容器时，如果传入的初始参数是注解 Bean 定义类所在的包时，注解容器将扫描给定的包及其子包，将扫描到的注解 Bean 定义载入并注册。

1)、ClassPathBeanDefinitionScanner 扫描给定的包及其子包

AnnotationConfigApplicationContext 通过调用类路径 Bean 定义扫描器 ClassPathBeanDefinitionScanner 扫描给定包及其子包下的所有类，主要源码如下：

类路径 Bean 定义扫描器 ClassPathBeanDefinitionScanner 主要通过findCandidateComponents()

方法调用其父类 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 类来扫描获取给定包及其子包下的类。

2)、ClassPathScanningCandidateComponentProvider 扫描给定包及其子包的类

ClassPathScanningCandidateComponentProvider 类的 findCandidateComponents()方法具体实现扫描给定类路径包的功能，主要源码如下：

注册注解 BeanDefinition

AnnotationConfigWebApplicationContext 是 AnnotationConfigApplicationContext 的 Web 版，它们对于注解 Bean 的注册和扫描是基本相同的，但是AnnotationConfigWebApplicationContext 对注解 Bean 定义的载入稍有不同，AnnotationConfigWebApplicationContext 注入注解 Bean 定义源码如下：

以上就是解析和注入注解配置资源的全过程分析。

IOC 容器小结

现在通过上面的代码，总结一下 IOC 容器初始化的基本步骤：

1、初始化的入口在容器实现中的 refresh()调用来完成。

2、对 Bean 定义载入 IOC 容器使用的方法是 loadBeanDefinition(),

其中的大致过程如下：通过 ResourceLoader 来完成资源文件位置的定位，DefaultResourceLoader是默认的实现，同时上下文本身就给出了 ResourceLoader 的实现，可以从类路径，文件系统,URL 等方式来定为资源位置。

如果是 XmlBeanFactory 作为 IOC 容器，那么需要为它指定 Bean 定义的资源，也就是说 Bean 定义文件时通过抽象成 Resource 来被 IOC 容器处理的，容器通过BeanDefinitionReader 来完成定义信息的解析和 Bean 信息的注册 , 往往使用的是 XmlBeanDefinitionReader 来解析 Bean 的 XML 定义文件 - 实际的处理过程是委托给 BeanDefinitionParserDelegate 来完成的。

从而得到 bean 的定义信息，这些信息在 Spring 中使用 BeanDefinition对象来表示-这个名字可以让我们想到loadBeanDefinition(),registerBeanDefinition()这些相关方法。

它们都是为处理 BeanDefinitin 服务的，容器解析得到 BeanDefinition 以后，需要把它在 IOC 容器中注册，这由 IOC 实现 BeanDefinitionRegistry 接口来实现。注册过程就是在 IOC 容器内部维护的一个 HashMap 来保存得到的 BeanDefinition 的过程。

这个 HashMap 是 IOC 容器持有Bean 信息的场所，以后对 Bean 的操作都是围绕这个 HashMap 来实现的。

然后我们就可以通过 BeanFactory 和 ApplicationContext 来享受到 Spring IOC 的服务了,在使用 IOC容器的时候，我们注意到除了少量粘合代码，绝大多数以正确 IOC 风格编写的应用程序代码完全不用关心如何到达工厂，因为容器将把这些对象与容器管理的其他对象钩在一起。

基本的策略是把工厂放到已知的地方，最好是放在对预期使用的上下文有意义的地方，以及代码将实际需要访问工厂的地方。

Spring本身提供了对声明式载入web应用程序用法的应用程序上下文,并将其存储在ServletContext中的框架实现。

以下是容器初始化全过程的时序图

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