Spring IoC 属性赋值阶段

前言

本系列全部基于 Spring 5.2.2.BUILD-SNAPSHOT 版本。因为 Spring 整个体系太过于庞大，所以只会进行关键部分的源码解析。

本篇文章主要介绍 Spring IoC 容器中 bean 的属性赋值阶段。

正文

我们在Spring IoC bean 的创建一文中分析创建 bean 实例的主要流程，此时创建出来的 bean 还是个属性未赋值的实例，在创建完之后会进入 populateBean() 方法，即进入属性赋值阶段。我们简单回顾一下，上次分析过的 doCreateBean() 方法：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {

    // 实例化 bean
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (mbd.isSingleton()) {
        // 如果bean的作用域是singleton，则需要移除未完成的FactoryBean实例的缓存
        instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
    }
    if (instanceWrapper == null) {
        // 通过构造函数反射创建bean的实例，但是属性并未赋值，见下文详解
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    // 获取bean的实例
    final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance(); 
    // 获取bean的类型
    Class beanType = instanceWrapper.getWrappedClass(); 
    if (beanType != NullBean.class) {
        mbd.resolvedTargetType = beanType;
    }

    synchronized (mbd.postProcessingLock) {
        if (!mbd.postProcessed) {
            try {
                // BeanDefinition 合并后的回调，见下文详解
                applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
            } 
            // 省略异常处理...
            mbd.postProcessed = true;
        }
    }

    // bean的作用域是单例 && 允许循环引用 && 当前bean正在创建中
    boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
    // 如果允许bean提前曝光
    if (earlySingletonExposure) {
        // 将beanName和ObjectFactory形成的key-value对放入singletonFactories缓存中
        addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    }

    Object exposedObject = bean;
    try {
        // 给 bean 的属性赋值
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        // 初始化 bean
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    } 
    // 省略部分代码
}

属性赋值

AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
    if (bw == null) {
        if (mbd.hasPropertyValues()) {
            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
        } else {
            return;
        }
    }
  
    // 给InstantiationAwareBeanPostProcessors最后一次机会在属性设置前来改变bean
    // 例如：可以用来支持属性注入的类型
    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
        for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                // 这里会调用bean实例化后的生命周期回调，返回false会跳过下面的属性赋值阶段
                InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                if (!ibp.postProcessAfterInstantiation(bw.getWrappedInstance(), beanName)) {
                    return;
                }
            }
        }
    }
    // 获取PropertyValues
    PropertyValues pvs = (mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null);
    // 获取依赖注入类型
    int resolvedAutowireMode = mbd.getResolvedAutowireMode();
  	// 如果依赖注入类型是 byName 或者 byType
    if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME || resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
      	// 赋值pvs到可修改的MutablePropertyValues
        MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
        // 根据名称自动注入，见下文详解
        if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_NAME) {
            autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
        }
        // 根据类型自动注入，见下文详解
        if (resolvedAutowireMode == AUTOWIRE_BY_TYPE) {
            autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
        }
        pvs = newPvs;
    }

    // 是否有注册InstantiationAwareBeanPostProcessors的实现类
    boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
    boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != AbstractBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);

    PropertyDescriptor[] filteredPds = null;
    if (hasInstAwareBpps) {
        if (pvs == null) {
            pvs = mbd.getPropertyValues();
        }
        // 遍历并找到InstantiationAwareBeanPostProcessor的实现类，调用处理属性值的后置处理方法
        for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
                if (pvsToUse == null) {
                    if (filteredPds == null) {
                        filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
                    }
                    pvsToUse = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
                    // 如果属性值的后置处理方法返回null，直接返回，不会进行底下的属性值应用阶段
                    if (pvsToUse == null) {
                        return;
                    }
                }
                pvs = pvsToUse;
            }
        }
    }
    if (needsDepCheck) {
        if (filteredPds == null) {
            filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
        }
        checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
    }

    if (pvs != null) {
        // 属性填充，见下文详解
        applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
    }
}

上面方法首先会调用 bean 的实例化后生命周期回调方法，如果返回 false 会跳过下面的属性赋值阶段。关于 InstantiationAwareBeanPostProcessors 接口在Spring IoC bean 的创建一文中介绍过，这里不再赘述。接着判断是否是按 名称 或者 类型 自动注入属性并填入 newPvs 中，接着调用 bean 属性填充前的生命周期回调。属性填充前生命周期回调方法有两个 postProcessProperties() 和 postProcessPropertyValues()，第一个是 Spring 5.1 新加的，后面的是老的，已经被标记为过时；首先会调用 postProcessProperties() 如果返回空调用 postProcessPropertyValues()，否则直接使用返回的 PropertyValues；postProcessPropertyValues() 如果返回空会直接跳过属性填充阶段，不为空直接使用返回的 PropertyValues。

按照名称依赖注入

AbstractAutowireCapableBeanFactory#autowireByName

protected void autowireByName(String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {
    // 寻找bw中需要依赖注入的属性名称
    String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
    // 遍历需要注入的bean
    for (String propertyName : propertyNames) {
        if (containsBean(propertyName)) {
          	// 调用getBean()方法获取bean
            Object bean = getBean(propertyName);
            // 将需要注入bean的实例加入到pvs
            pvs.add(propertyName, bean);
            // 注册依赖关系
            registerDependentBean(propertyName, beanName);
        }
    }
}

上面的方法很简单，就是寻找 bean 的非简单类型并且不存在于 mbd.getPropertyValues() 中的属性，然后遍历调用 getBean() 方法去获取实例，完成注入。

非简单类型就是指除去8个原始类型、String类型、Number类型、Date类型、URL类型、URI类型的其它类型。

registerDependentBean() 方法在Spring IoC bean 的加载一文中有分析过，这里不再赘述。

按照类型依赖注入

AbstractAutowireCapableBeanFactory#autowireByType

protected void autowireByType(String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {

    TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
    if (converter == null) {
        converter = bw;
    }

    Set autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>(4);
    // 获取bean中非简单属性
    String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
    for (String propertyName : propertyNames) {
        try {
            PropertyDescriptor pd = bw.getPropertyDescriptor(propertyName);
            // 根据类型注入永远不要注入Object类型，你细细地品一下
            if (Object.class != pd.getPropertyType()) {
                // 获取属性的可写方法，一般是set方法
                MethodParameter methodParam = BeanUtils.getWriteMethodParameter(pd);
                boolean eager = !(bw.getWrappedInstance() instanceof PriorityOrdered);
                DependencyDescriptor desc = new AutowireByTypeDependencyDescriptor(methodParam, eager);
                // 依赖解决，最后返回符合条件需要注入的bean实例
                Object autowiredArgument = resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, converter);
                if (autowiredArgument != null) {
                    // 需要注入的bean实例不为空，加入到pvc
                    pvs.add(propertyName, autowiredArgument);
                }
                for (String autowiredBeanName : autowiredBeanNames) {
                    // 注册依赖关系
                    registerDependentBean(autowiredBeanName, beanName);
                }
                autowiredBeanNames.clear();
            }
        } catch (BeansException ex) {
            throw new UnsatisfiedDependencyException(mbd.getResourceDescription(), beanName, propertyName, ex);
        }
    }
}

上面方法中的 resolveDependency() 方法在Spring IoC bean 的创建一文中介绍过，这里不再赘述。

属性赋值

AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyPropertyValues

protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
    // 属性为空，直接返回
    if (pvs.isEmpty()) {
        return;
    }

    if (System.getSecurityManager() != null && bw instanceof BeanWrapperImpl) {
        ((BeanWrapperImpl) bw).setSecurityContext(getAccessControlContext());
    }

    MutablePropertyValues mpvs = null;
    List original;

    if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
        mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
        // 快捷方式，如果属性已经转换过，直接填充进BeanWrapper
        if (mpvs.isConverted()) {
            try {
                bw.setPropertyValues(mpvs);
                return;
            } catch (BeansException ex) {
                throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
            }
        }
        // 属性没有转换过，获取属性列表
        original = mpvs.getPropertyValueList();
    } else {
        // 获取属性列表
        original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
    }

    TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
    if (converter == null) {
        converter = bw;
    }
    // 获取对应的解析器
    BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);

    // 创建深拷贝，解决引用的问题
    List deepCopy = new ArrayList<>(original.size());
    boolean resolveNecessary = false;
    // 遍历属性，将属性转换为对应的类型
    for (PropertyValue pv : original) {
        // 如果pv类型转换过，直接添加进deepCopy
        if (pv.isConverted()) {
            deepCopy.add(pv);
        } else {
            // 进行转换
            // 拿到pv原始属性名和属性值
            String propertyName = pv.getName();
            Object originalValue = pv.getValue();
            if (originalValue == AutowiredPropertyMarker.INSTANCE) {
                Method writeMethod = bw.getPropertyDescriptor(propertyName).getWriteMethod();
                if (writeMethod == null) {
                    throw new IllegalArgumentException("Autowire marker for property without write method: " + pv);
                }
                originalValue = new DependencyDescriptor(new MethodParameter(writeMethod, 0), true);
            }
            // 进行类型转换
            Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
            Object convertedValue = resolvedValue;
            boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) &&
                !PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
            if (convertible) {
                // 如果可转换，则转换指定目标属性的给定值
                convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
            }
            // 在合并的BeanDefinition中存储转换后的值，以避免为每个创建的bean实例重新转换
            if (resolvedValue == originalValue) {
                if (convertible) {
                    pv.setConvertedValue(convertedValue);
                }
                deepCopy.add(pv);
            } else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
                       !((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
                       !(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) {
                pv.setConvertedValue(convertedValue);
                deepCopy.add(pv);
            } else {
                resolveNecessary = true;
                deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
            }
        }
    }
    if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
        mpvs.setConverted();
    }

    try {
        // 填充bean属性值
        bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
    } catch (BeansException ex) {
        throw new BeanCreationException(
					mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
    }
}

上面代码中的 bw.setPropertyValues() 方法最终会调用 BeanWrapperImpl#setVlaue() 方法，如下：

public void setValue(final @Nullable Object value) throws Exception {
    // 这里一般就是set方法
    final Method writeMethod = (this.pd instanceof GenericTypeAwarePropertyDescriptor ?
((GenericTypeAwarePropertyDescriptor)this.pd).getWriteMethodForActualAccess() : this.pd.getWriteMethod());
    // 利用反射调用set方法给属性赋值
    ReflectionUtils.makeAccessible(writeMethod);
    writeMethod.invoke(getWrappedInstance(), value);

}

下图是我 debug 时的截图，可以看到基本上就是在调用属性的 setter 方法：

注意：没有 setter 方法时会抛出异常。

总结

本篇文章主要分析了 Spring IoC 的属性赋值阶段的流程，Spring 在此阶段也提供了2个扩展点；分别是 bean 的实例化后和属性赋值前，即 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口的 postProcessAfterInstantiation() 方法和 postProcessProperties() 方法。需要注意的是在 XML 中配置的 autowire 属性，不管是 byName 还是 byType 都需要 setter 方法，但是我们平时在使用 @Autowire 注解时并不需要 settter 方法，原因会在分析 @Autowire 注解时讲述。

最后，我模仿 Spring 写了一个精简版，代码会持续更新。地址：https://github.com/leisurexi/tiny-spring。