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。

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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