springboot 版本： 2.x
spring 版本 5.x
本篇文章主要分析下 Bean 属性的自动注入过程，并且会概要的分析下 Bean的实例化过程。
在上一篇文章中介绍了 springboot启动过程，其中也介绍了 bean的创建时机。其创建代码为 AbstractApplicationContext类refresh()方法中的如下代码：
Java bean 的初始化以及 field 的注入，都是通过这个方法完成的。
在这之前我们首先要熟悉几个类：
DefaultListableBeanFactory ：默认的 bean工厂，看下这个类的继承结构：
AbstractAutowireCapableBeanFactory：负责创建 bean。
DefaultSingletonBeanRegistry：负责存储已经创建出来的 bean。
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor： BeanPostProcessor的派生类， 会被 AbstractAutowireCapableBeanFactory调用并负责注入 bean 的属性。(BeanPostProcessor 的注册时机可以参考上一篇文章https://www.jianshu.com/p/5d75c9bdf0c6)
OK，一些必要的概念已经介绍完了，总结下DefaultListableBeanFactory本质上是一个容器，它会负责创建bean，存储 bean, 还会负责给 bean 注入属性。
接下来 ， It’s show time.
AbstractApplicationContext finishBeanFactoryInitialization() 方法：
protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// 忽略代码。。。
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
//负责创建非懒加载的单例的bean
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}DefaultListableBeanFactory preInstantiateSingletons() 方法：
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
// 忽略代码。。。
// Iterate over a copy to allow for init methods which in turn register new bean definitions.
// While this may not be part of the regular factory bootstrap, it does otherwise work fine.
// 获取所有需要通过工程实例化的 bean 定义。
List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);
// Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
for (String beanName : beanNames) {
RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
//非抽象类， 并且是单例的， 并且是非懒加载的，才会创建
if (isFactoryBean(beanName)) {
//如果是 FactoryBean
//忽略代码。。。
}
else {
//非 FactoryBean, 也就是我们的 controller、service、dao 等等。。
//创建 bean
getBean(beanName);
}
}
}
// Trigger post-initialization callback for all applicable
// 忽略代码
}进入 getBean 方法，一路跟踪下去
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}进入 AbstractBeanFactory doGetBean()方法
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
// 去缓存中获取 bean, 判断 bean 是否已经被创建
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
//忽略代码。。。。。
//如果已经创建了，则直接将sharedInstance转为 bean, 一般情况下（service, controller...）这里的 bean 和sharedInstance指向的是同一个对象
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
} else {
//如果此 bean 没有被创建，则执行下面常见 bean 的逻辑
// 忽略代码。。。
try {
// 忽略代码。。。 话说 spring 的设计很精妙，但是代码实现确实不算优雅，一个方法太长了。。。。
// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) {
// 创建 bean， 这里用了 lamda表达式的匿名内部类的实现方式
// 这个匿名内部类是ObjectFactory， 只有一个方法，getObject(), 其实先就是下面的代码
// getSingleton()方法里面会调用 objectFactory.getObject()方法，实际执行的也就是createBean()方法。
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
// Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
// eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
// Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// 忽略代码。。。。
}
catch (BeansException ex) {
cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
throw ex;
}
}
//忽略代码。。。
return (T) bean;
}进入 createBean方法，即AbstractAutowireCapableBeanFactory类的 createBean() 方法
@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// 忽略一切。。。。
try {
//重点部分， 创建 bean
Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Finished creating instance of bean '" + beanName + "'");
}
return beanInstance;
}
catch (BeanCreationException | ImplicitlyAppearedSingletonException ex) {
// A previously detected exception with proper bean creation context already,
// or illegal singleton state to be communicated up to DefaultSingletonBeanRegistry.
throw ex;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(
mbdToUse.getResourceDescription(), beanName, "Unexpected exception during bean creation", ex);
}
}进入 doCreateBean()方法，也在AbstractAutowireCapableBeanFactory中。
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// Instantiate the bean.
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
//创建bean, 也就是会调用 bean 的构造方法。 注意，这个方法虽然实例化了 bean，但是并没有给 bean 注入属性
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
//忽略代码。。。
// Allow post-processors to modify the merged bean definition.
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
// 这里会缓存每个 bean的定义，也就是会初始化 bean 的元数据，其中包括 bean 有哪些需要注入的属性，
// 跟踪下去会发现其实调用的是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor postProcessMergedBeanDefinition()方法
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Post-processing of merged bean definition failed", ex);
}
mbd.postProcessed = true;
}
}
//忽略代码。。。
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
// 将实例化好的 bean，添加至缓存，也就是DefaultSingletonBeanRegistry singletonFactories属性中，
// singletonFactories是一个 map, key 是 beanName, value 是这个 bean 对应的工厂。
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
//此方法才是真正为 bean 注入属性的方法， 并且是递归注入，
//依赖的是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor ，这个类也是 BeanPostProcessor 的派生类。但是经过适配的，主要功能就是执行 autowired。
//再注入属性实例的过程中，首先会去 DefaultSingletonBeanRegistry 缓存中判断实例是否初始化，如果已经初始化则直接赋值，否则执行上面一些列的 createBean， doCreateBean 方法实例化对象
//因为实例化和注入是互相不依赖的， 所以即使出现循环依赖的情况： A 依赖 B， B 也依赖 A， 也不会出现问题。
//循环依赖的初始化过程如下，1. 初始化 A ； 2. 将 A 加入缓存； 3. 给 A 注入 B 对象； 4. 发现 B 没有初始化， 初始化 B.
//5. 给 B 注入 A 对象，获取 A 时，发现A 再缓存中， 直接将 A 的实例赋值给B，支持 B 初始化且注入完成。 6. 将 B 的实例注入给 A。
//至此 完成 A B 的初始化和注入。
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
}
}
// 忽略 忽略。。。。
return exposedObject;
}最后我们来看下是如何找到需要注入的 Autowired 属性的，也就是
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor postProcessMergedBeanDefinition()方法
@Override
public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, beanType, null);
metadata.checkConfigMembers(beanDefinition);
}进入findAutowiringMetadata()方法
private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
// Fall back to class name as cache key, for backwards compatibility with custom callers.
String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName());
// Quick check on the concurrent map first, with minimal locking.
//首先判断缓存中是否存在
InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
synchronized (this.injectionMetadataCache) {
metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
if (metadata != null) {
metadata.clear(pvs);
}
//如果不存在则新建元数据
metadata = buildAutowiringMetadata(clazz);
this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
}
}
}
return metadata;
}进入buildAutowiringMetadata()方法
private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz) {
LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new LinkedList<>();
Class<?> targetClass = clazz;
do {
final LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new LinkedList<>();
//又是一个匿名内部类，不过首先是doWithLocalFields()方法通过反射机制找到所有的 field
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
//再找到被 Autowired注解注释的 field
AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(field);
if (ann != null) {
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
}
return;
}
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
}
});
//忽略代码。。。。
}
while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
return new InjectionMetadata(clazz, elements);
}进入 ReflectionUtils.doWithLocalFields();
public static void doWithLocalFields(Class<?> clazz, FieldCallback fc) {
for (Field field : getDeclaredFields(clazz)) {
try {
fc.doWith(field);
}
catch (IllegalAccessException ex) {
throw new IllegalStateException("Not allowed to access field '" + field.getName() + "': " + ex);
}
}
}
private static Field[] getDeclaredFields(Class<?> clazz) {
Assert.notNull(clazz, "Class must not be null");
Field[] result = declaredFieldsCache.get(clazz);
if (result == null) {
try {
//最终还是反射
result = clazz.getDeclaredFields();
declaredFieldsCache.put(clazz, (result.length == 0 ? NO_FIELDS : result));
}
catch (Throwable ex) {
throw new IllegalStateException("Failed to introspect Class [" + clazz.getName() +
"] from ClassLoader [" + clazz.getClassLoader() + "]", ex);
}
}
return result;
}首先通过反射找到所有的 field，再区分出被 autowired注释的 field（本部分比较复杂，本文不做分析了），然后再通过反射给这些 field 的赋值（这部分也比较简单，就是 Invoke 一下 set方法）。bean 的注入就完成了。
还是有很多细节的部分没有分析到，但是面面俱到也不现实，重要是要知道其思想和大致原理。
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