死磕Spring之IoC篇 - BeanDefinition 的解析过程（面向注解）

该系列文章是本人在学习 Spring 的过程中总结下来的，里面涉及到相关源码，可能对读者不太友好，请结合我的源码注释 Spring 源码分析 GitHub 地址 进行阅读

Spring 版本：5.1.14.RELEASE

开始阅读这一系列文章之前，建议先查看《深入了解 Spring IoC（面试题）》这一篇文章

该系列其他文章请查看：《死磕 Spring 之 IoC 篇 - 文章导读》

BeanDefinition 的解析过程（面向注解）

前面的几篇文章对 Spring 解析 XML 文件生成 BeanDefinition 并注册的过程进行了较为详细的分析，这种定义 Bean 的方式是面向资源（XML）的方式。面向注解定义 Bean 的方式 Spring 的处理过程又是如何进行的？本文将会分析 Spring 是如何将 @Component 注解或其派生注解 标注的 Class 类解析成 BeanDefinition（Bean 的“前身”）并注册。

在上一篇 《解析自定义标签（XML 文件）》文章中提到了处理 <context:component-scan /> 标签的过程中，底层借助于 ClassPathBeanDefinitionScanner 扫描器，去扫描指定路径下符合条件的 BeanDefinition 们，这个类就是处理 @Component 注解定义 Bean 的底层实现。关于 @ComponentScan 注解的原理也是基于这个扫描器来实现的，我们先来看看这个扫描器的处理过程。

类图

ClassPathBeanDefinitionScanner

org.springframework.context.annotation.ClassPathBeanDefinitionScanner，继承 ClassPathScanningCandidateComponentProvider，classpath 下 BeanDefinition 的扫描器，支持设置过滤器

默认有三个过滤器： @Component 注解的过滤器，Java EE 6 的 javax.annotation.ManagedBean 注解过滤器，JSR-330 的 javax.inject.Named 注解过滤器，这里我们重点关注第一个过滤器

构造函数

public class ClassPathBeanDefinitionScanner extends ClassPathScanningCandidateComponentProvider {

	/** BeanDefinition 注册中心 DefaultListableBeanFactory */
	private final BeanDefinitionRegistry registry;

	/** BeanDefinition 的默认配置 */
	private BeanDefinitionDefaults beanDefinitionDefaults = new BeanDefinitionDefaults();

	@Nullable
	private String[] autowireCandidatePatterns;

	/** Bean 的名称生成器 */
	private BeanNameGenerator beanNameGenerator = new AnnotationBeanNameGenerator();

	private ScopeMetadataResolver scopeMetadataResolver = new AnnotationScopeMetadataResolver();

	/** 是否注册几个关于注解的 PostProcessor 处理器 */
	private boolean includeAnnotationConfig = true;

	public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry) {
		this(registry, true);
	}

	public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters) {
		this(registry, useDefaultFilters, getOrCreateEnvironment(registry));
	}

	public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters,
			Environment environment) {
		this(registry, useDefaultFilters, environment,
				(registry instanceof ResourceLoader ? (ResourceLoader) registry : null));
	}

	public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters,
			Environment environment, @Nullable ResourceLoader resourceLoader) {

		Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
		this.registry = registry;

		if (useDefaultFilters) {
			// 注册默认的过滤器，@Component 注解的过滤器（具有层次性）
			registerDefaultFilters();
		}
		setEnvironment(environment);
		// 设置资源加载对象，会尝试加载出 CandidateComponentsIndex 对象（保存 `META-INF/spring.components` 文件中的内容，不存在该对象为 `null`）
		setResourceLoader(resourceLoader);
	}
}

属性不多，构造函数都会进入最下面这个构造方法，主要调用了两个方法，如下：

  1. 调用父类的 registerDefaultFilters() 方法，注册几个默认的过滤器，方法如下：

    protected void registerDefaultFilters() {
    // 添加 @Component 注解的过滤器（具有层次性），@Component 的派生注解都符合条件
    this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));
    ClassLoader cl = ClassPathScanningCandidateComponentProvider.class.getClassLoader();
    try {
        this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
                ((Class<? extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.annotation.ManagedBean", cl)), false));
        logger.trace("JSR-250 'javax.annotation.ManagedBean' found and supported for component scanning");
    }
    catch (ClassNotFoundException ex) {
        // JSR-250 1.1 API (as included in Java EE 6) not available - simply skip.
    }
    try {
        this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
                ((Class<? extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.inject.Named", cl)), false));
        logger.trace("JSR-330 'javax.inject.Named' annotation found and supported for component scanning");
    }
    catch (ClassNotFoundException ex) {
        // JSR-330 API not available - simply skip.
    }
}

    添加 @Component 注解的过滤器（具有层次性），@Component 的派生注解都符合条件

    也会添加 Java EE 6 的 javax.annotation.ManagedBean 注解过滤器，JSR-330 的 javax.inject.Named 注解过滤器

  2. 调用父类的 setResourceLoader(@Nullable ResourceLoader resourceLoader) 方法，设置资源加载对象并尝试加载出 CandidateComponentsIndex 对象，方法如下：

    @Override
public void setResourceLoader(@Nullable ResourceLoader resourceLoader) {
    this.resourcePatternResolver = ResourcePatternUtils.getResourcePatternResolver(resourceLoader);
    this.metadataReaderFactory = new CachingMetadataReaderFactory(resourceLoader);
    // 获取所有 `META-INF/spring.components` 文件中的内容
    this.componentsIndex = CandidateComponentsIndexLoader.loadIndex(this.resourcePatternResolver.getClassLoader());
}

    这里有个关键的步骤，加载出 CandidateComponentsIndex 对象，尝试去获取所有 META-INF/spring.components 文件中的内容，后续进行分析

1. scan 方法

scan(String... basePackages) 方法，扫描出包路径下符合条件 BeanDefinition 并注册，方法如下：

public int scan(String... basePackages) {
    // <1> 获取扫描前的 BeanDefinition 数量
    int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();

    // <2> 进行扫描，将过滤出来的所有的 .class 文件生成对应的 BeanDefinition 并注册
    doScan(basePackages);

    // Register annotation config processors, if necessary.
    // <3> 如果 `includeAnnotationConfig` 为 `true`（默认），则注册几个关于注解的 PostProcessor 处理器（关键）
    // 在其他地方也会注册，内部会进行判断，已注册的处理器不会再注册
    if (this.includeAnnotationConfig) {
        AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
    }

    // <4> 返回本次扫描注册的 BeanDefinition 数量
    return (this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart);
}

过程如下：

  1. 获取扫描前的 BeanDefinition 数量

  2. 进行扫描，将过滤出来的所有的 .class 文件生成对应的 BeanDefinition 并注册，调用 doScan(String... basePackages) 方法

  3. 如果 includeAnnotationConfig 为 true（默认），则注册几个关于注解的 PostProcessor 处理器（关键），在其他地方也会注册，内部会进行判断，已注册的处理器不会再注册，记住这个 AnnotationConfigUtils 类

  4. 返回本次扫描注册的 BeanDefinition 数量

2. doScan 方法

doScan(String... basePackages) 方法，扫描出包路径下符合条件 BeanDefinition 并注册，方法如下：

protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
    Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
    // <1> 定义个 Set 集合 `beanDefinitions`，用于保存本次扫描成功注册的 BeanDefinition 们
    Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();
    for (String basePackage : basePackages) { // 遍历需要扫描的包名
        // <2> 【核心】扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出所有符合条件的 BeanDefinition
        Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
        // <3> 对第 `2` 步解析出来的 BeanDefinition 依次处理，并注册
        for (BeanDefinition candidate : candidates) {
            // <3.1> 解析出 @Scope 注解的元信息并设置
            ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
            candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());

            // <3.2> 获取或者生成一个的名称 `beanName`
            String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);

            // <3.3> 设置相关属性的默认值
            if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
                postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
            }

            // <3.4> 根据这个类的相关注解设置属性值（存在则会覆盖默认值）
            if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
            }

            // <3.5> 检查 beanName 是否已存在，已存在但是不兼容则会抛出异常
            if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
                // <3.6> 将 BeanDefinition 封装成 BeanDefinitionHolder 对象，这里多了一个 `beanName`
                BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
                // <3.7> 如果代理模式是 `TARGET_CLASS`，则再创建一个 BeanDefinition 代理对象（重新设置了相关属性），原始 BeanDefinition 已注册
                definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
                // <3.8> 添加至 `beanDefinitions` 集合
                beanDefinitions.add(definitionHolder);
                // <3.9> 注册该 BeanDefinition
                registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
            }
        }
    }
    // <4> 返回 `beanDefinitions`（已注册的 BeanDefinition 集合）
    return beanDefinitions;
}

过程如下：

  1. 定义个 Set 集合 beanDefinitions，用于保存本次扫描成功注册的 BeanDefinition 们
  2. 【核心】扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出所有符合条件的 BeanDefinition，调用父类的 findCandidateComponents(String basePackage) 方法
  3. 对第 2 步解析出来的 BeanDefinition 依次处理，并注册
    1. 解析出 @Scope 注解的元信息并设置
    2. 获取或者生成一个的名称 beanName
    3. 设置相关属性的默认值
    4. 根据这个类的相关注解设置属性值（存在则会覆盖默认值）
    5. 检查 beanName 是否已存在，已存在但是不兼容则会抛出异常
    6. 将 BeanDefinition 封装成 BeanDefinitionHolder 对象，这里多了一个 beanName
    7. 如果代理模式是 TARGET_CLASS，则再创建一个 BeanDefinition 代理对象（重新设置了相关属性），原始 BeanDefinition 已注册
    8. 添加至 beanDefinitions 集合
    9. 注册该 BeanDefinition
  4. 返回 beanDefinitions（已注册的 BeanDefinition 集合）

第 2 步是这个扫描过程的核心步骤，在父类 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 中进行分析，接下来的处理过程不复杂，获取相关属性进行配置

第 7 步创建代理对象，和 AOP 相关，感兴趣的可自行查看

ClassPathScanningCandidateComponentProvider

org.springframework.context.annotation.ClassPathScanningCandidateComponentProvider，classpath 下扫描符合条件的 BeanDefinition

构造函数

public class ClassPathScanningCandidateComponentProvider implements EnvironmentCapable, ResourceLoaderAware {

	static final String DEFAULT_RESOURCE_PATTERN = "**/*.class";
	private String resourcePattern = DEFAULT_RESOURCE_PATTERN;

	/** 包含过滤器 */
	private final List<TypeFilter> includeFilters = new LinkedList<>();
	/** 排除过滤器 */
	private final List<TypeFilter> excludeFilters = new LinkedList<>();

	@Nullable
	private Environment environment;

	/** {@link Condition} 注解计算器 */
	@Nullable
	private ConditionEvaluator conditionEvaluator;

	/** 资源加载器，默认 PathMatchingResourcePatternResolver */
	@Nullable
	private ResourcePatternResolver resourcePatternResolver;

	/** MetadataReader 工厂 */
	@Nullable
	private MetadataReaderFactory metadataReaderFactory;

	/** 所有 `META-INF/spring.components` 文件的内容 */
	@Nullable
	private CandidateComponentsIndex componentsIndex;

	protected ClassPathScanningCandidateComponentProvider() {
	}

	public ClassPathScanningCandidateComponentProvider(boolean useDefaultFilters) {
		this(useDefaultFilters, new StandardEnvironment());
	}

	public ClassPathScanningCandidateComponentProvider(boolean useDefaultFilters, Environment environment) {
		if (useDefaultFilters) {
			registerDefaultFilters();
		}
		setEnvironment(environment);
		setResourceLoader(null);
	}
    
    @Override
	public void setResourceLoader(@Nullable ResourceLoader resourceLoader) {
		this.resourcePatternResolver = ResourcePatternUtils.getResourcePatternResolver(resourceLoader);
		this.metadataReaderFactory = new CachingMetadataReaderFactory(resourceLoader);
		// 获取所有 `META-INF/spring.components` 文件中的内容
		this.componentsIndex = CandidateComponentsIndexLoader.loadIndex(this.resourcePatternResolver.getClassLoader());
	}
}

构造函数在上一小节的 ClassPathBeanDefinitionScanner 的构造函数中都已经讲过了

我们来看到 componentsIndex 属性，调用 CandidateComponentsIndexLoader#loadIndex(@Nullable ClassLoader classLoader) 方法生成的

CandidateComponentsIndexLoader

org.springframework.context.index.CandidateComponentsIndexLoader，CandidateComponentsIndexLoader 的加载器，代码如下：

public final class CandidateComponentsIndexLoader {

	public static final String COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.components";

	public static final String IGNORE_INDEX = "spring.index.ignore";

	private static final boolean shouldIgnoreIndex = SpringProperties.getFlag(IGNORE_INDEX);

	private static final Log logger = LogFactory.getLog(CandidateComponentsIndexLoader.class);

	/** CandidateComponentsIndex 的缓存，与 ClassLoader 对应 */
	private static final ConcurrentMap<ClassLoader, CandidateComponentsIndex> cache = new ConcurrentReferenceHashMap<>();

	private CandidateComponentsIndexLoader() {
	}
    
	@Nullable
	public static CandidateComponentsIndex loadIndex(@Nullable ClassLoader classLoader) {
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			classLoaderToUse = CandidateComponentsIndexLoader.class.getClassLoader();
		}
		// 获取所有 `META-INF/spring.components` 文件中的内容
		return cache.computeIfAbsent(classLoaderToUse, CandidateComponentsIndexLoader::doLoadIndex);
	}

	@Nullable
	private static CandidateComponentsIndex doLoadIndex(ClassLoader classLoader) {
		// 是否忽略 Index 的提升，通过配置 `spring.index.ignore` 变量，默认为 `false`
		if (shouldIgnoreIndex) {
			return null;
		}

		try {
			// 获取所有的 `META-INF/spring.components` 文件
			Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION);
			if (!urls.hasMoreElements()) {
				return null;
			}
			// 加载所有 `META-INF/spring.components` 文件的内容
			List<Properties> result = new ArrayList<>();
			while (urls.hasMoreElements()) {
				URL url = urls.nextElement();
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url));
				result.add(properties);
			}
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Loaded " + result.size() + "] index(es)");
			}
			// 总共配置多少个 component 组件
			int totalCount = result.stream().mapToInt(Properties::size).sum();
			// 如果配置了 component 组件，则封装成 CandidateComponentsIndex 对象并返回
			return (totalCount > 0 ? new CandidateComponentsIndex(result) : null);
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalStateException("Unable to load indexes from location [" +
					COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
	}
}

CandidateComponentsIndexLoader 被 final 修饰，也不允许实例化，提供 loadIndex(@Nullable ClassLoader classLoader) 静态方法，获取所有 META-INF/spring.components 文件中的内容，存在文件并包含内容则创建对应的 CandidateComponentsIndex 对象

整过过程不复杂，如下：

  1. 根据 spring.index.ignore 变量判断是否需要忽略本次加载过程，默认为 false
  2. 获取所有的 META-INF/spring.components 文件
  3. 加载出所有 META-INF/spring.components 文件的内容，并生成多个 key-value
  4. 内容不为空则创建对应的 CandidateComponentsIndex 对象返回

例如 META-INF/spring.components 文件这样配置：

example.scannable.AutowiredQualifierFooService=example.scannable.FooService
example.scannable.DefaultNamedComponent=org.springframework.stereotype.Component
example.scannable.NamedComponent=org.springframework.stereotype.Component
example.scannable.FooService=example.scannable.FooService
example.scannable.FooServiceImpl=org.springframework.stereotype.Component,example.scannable.FooService
example.scannable.ScopedProxyTestBean=example.scannable.FooService
example.scannable.StubFooDao=org.springframework.stereotype.Component
example.scannable.NamedStubDao=org.springframework.stereotype.Component
example.scannable.ServiceInvocationCounter=org.springframework.stereotype.Component
example.scannable.sub.BarComponent=org.springframework.stereotype.Component

生成的 CandidateComponentsIndex 对象如下所示：

3. findCandidateComponents 方法

findCandidateComponents(String basePackage) 方法，解析出包路径下所有符合条件的 BeanDefinition，方法如下：

public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
    /*
     * 2. 扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出符合条件的 AnnotatedGenericBeanDefinition 们，并返回
     * 说明：
     * 针对 `1` 解析过程中去扫描指定路径下的 .class 文件的性能问题，从 Spring 5.0 开始新增了一个 @Indexed 注解（新特性），
     * @Component 注解上面就添加了 @Indexed 注解
     * 
     * 这里不会去扫描指定路径下的 .class 文件，而是读取所有 `META-INF/spring.components` 文件中符合条件的类名，
     * 直接添加 .class 后缀就是编译文件，而不要去扫描
     *
     * 没在哪看见这样使用过，可以参考 ClassPathScanningCandidateComponentProviderTest#customAnnotationTypeIncludeFilterWithIndex 测试方法
     */
    if (this.componentsIndex != null // `componentsIndex` 不为空，存在 `META-INF/spring.components` 文件并且解析出数据则会创建
            && indexSupportsIncludeFilters()) // `includeFilter` 过滤器的元素（注解或类）必须标注 @Indexed 注解
    {
        return addCandidateComponentsFromIndex(this.componentsIndex, basePackage);
    }
    else {
        /*
         * 1. 扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出符合条件的 ScannedGenericBeanDefinition 们，并返回
         * 首先需要去扫描指定路径下所有的 .class 文件，该过程对于性能有不少的损耗
         * 然后通过 ASM 根据 .class 文件可以获取到这个类的所有元信息，也就可以解析出对应的 BeanDefinition 对象
         */
        return scanCandidateComponents(basePackage);
    }
}

这个方法的实现有两种方式，都是基于 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）实现的，默认情况下都是第 1 种，分别如下：

  • 1，调用 scanCandidateComponents(String basePackage) 方法，默认

    扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出符合条件的 ScannedGenericBeanDefinition 们，并返回。首先需要去扫描指定路径下所有的 .class 文件，该过程对于性能有不少的损耗；然后通过 ASM 根据 .class 文件可以获取到这个类的所有元信息，也就可以解析出对应的 BeanDefinition 对象

  • 2，componentsIndex 不为空，也就是说是通过 META-INF/spring.components 文件配置的 Bean，并且定义 Bean 的注解必须标注 @Index 注解，则调用 addCandidateComponentsFromIndex(CandidateComponentsIndex index, String basePackage) 方法进行解析

    扫描包路径，通过 ASM（Java 字节码的操作和分析框架）解析出符合条件的 AnnotatedGenericBeanDefinition 们，并返回。针对 1 解析过程中去扫描指定路径下的 .class 文件的性能问题，从 Spring 5.0 开始新增了一个 @Index 注解（新特性），@Component 注解上面就添加了 @Index 注解；这里不会去扫描指定路径下的 .class 文件，而是读取所有 META-INF/spring.components 文件中符合条件的类名，直接添加 .class 后缀就是编译文件，而不要去扫描，提高性能。

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。Java Class 被存储在严格格式定义的 .class 文件里，这些类文件拥有足够的元数据来解析类中的所有元素：类名称、方法、属性以及 Java 字节码（指令）。ASM 从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。

Spring 在很多地方都使用到了 ASM

4. scanCandidateComponents 方法

scanCandidateComponents(String basePackage) 方法，解析出包路径下所有符合条件的 BeanDefinition，方法如下：

private Set<BeanDefinition> scanCandidateComponents(String basePackage) {
    // <1> 定义 `candidates` 用于保存符合条件的 BeanDefinition
    Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<>();
    try {
        // <2> 根据包名生成一个扫描的路径，例如 `classpath*:包路径/**/*.class`
        String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
                resolveBasePackage(basePackage) + '/' + this.resourcePattern;
        // <3> 扫描到包路径下所有的 .class 文件
        Resource[] resources = getResourcePatternResolver().getResources(packageSearchPath);
        boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
        boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
        // <4> 开始对第 `3` 步扫描到的所有 .class 文件（需可读）进行处理，符合条件的类名会解析出一个 ScannedGenericBeanDefinition
        for (Resource resource : resources) {
            if (resource.isReadable()) { // 文件资源可读
                try {
                    // <4.1> 根据这个类名找到 `.class` 文件，通过 ASM（Java 字节码操作和分析框架）获取这个类的所有信息
                    // `metadataReader` 对象中包含 ClassMetadata 类元信息和 AnnotationMetadata 注解元信息
                    // 也就是说根据 `.class` 文件就获取到了这个类的元信息，而不是在 JVM 运行时通过 Class 对象进行操作，提高性能
                    MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(resource);
                    // <4.2> 根据所有的过滤器判断这个类是否符合条件（例如必须标注 @Component 注解或其派生注解）
                    if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
                        // <4.3> 如果符合条件，则创建一个 ScannedGenericBeanDefinition 对象
                        ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);
                        // 来源和源对象都是这个 .class 文件资源
                        sbd.setResource(resource);
                        sbd.setSource(resource);
                        /*
                         * <4.4> 再次判断这个类是否符合条件（不是内部类并且是一个具体类）
                         * 具体类：不是接口也不是抽象类，如果是抽象类则需要带有 @Lookup 注解
                         */
                        if (isCandidateComponent(sbd)) {
                            // <4.5> 符合条件，则添加至 `candidates` 集合
                            candidates.add(sbd);
                        }
                    }
                } catch (Throwable ex) {
                    throw new BeanDefinitionStoreException(
                            "Failed to read candidate component class: " + resource, ex);
                }
            }
        }
    } catch (IOException ex) {
        throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
    }
    // <5> 返回 `candidates` 集合
    return candidates;
}

过程如下：

  1. 定义 candidates 用于保存符合条件的 BeanDefinition
  2. 根据包名生成一个扫描的路径，例如 classpath*:包路径/**/*.class
  3. 扫描到包路径下所有的 .class 文件
  4. 开始对第 3 步扫描到的所有 .class 文件（需可读）进行处理，符合条件的类名会解析出一个 ScannedGenericBeanDefinition
    1. 根据这个类名找到 .class 文件，通过 ASM（Java 字节码操作和分析框架）获取这个类的所有信息，生成 metadataReader 对象。这个对象其中包含 ClassMetadata 类元信息和 AnnotationMetadata 注解元信息，也就是说根据 .class 文件就获取到了这个类的元信息，而不是在 JVM 运行时通过 Class 对象进行操作，提高性能
    2. 根据所有的过滤器判断这个类是否符合条件（例如必须标注 @Component 注解或其派生注解）
    3. 如果符合条件，则创建一个 ScannedGenericBeanDefinition 对象，来源和源对象都是这个 .class 文件资源
    4. 再次判断这个类是否符合条件（不是内部类并且是一个具体类），具体类：不是接口也不是抽象类，如果是抽象类则需要带有 @Lookup 注解
    5. 符合条件，则添加至 candidates 集合
  5. 返回 candidates 集合

关于 ASM 的实现本文不进行探讨，感兴趣的可自行研究

4. addCandidateComponentsFromIndex 方法

addCandidateComponentsFromIndex(CandidateComponentsIndex index, String basePackage) 方法，根据 META-INF/spring.components 文件，获取带有 @Indexed 注解的类名，然后解析出符合条件的 BeanDefinition，方法如下：

private Set<BeanDefinition> addCandidateComponentsFromIndex(CandidateComponentsIndex index, String basePackage) {
    // <1> 定义 `candidates` 用于保存符合条件的 BeanDefinition
    Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<>();
    try {
        Set<String> types = new HashSet<>();
        // <2> 根据过滤器从所有 `META-INF/spring.components` 文件中获取所有符合条件的**类名称**
        for (TypeFilter filter : this.includeFilters) {
            // <2.1> 获取过滤注解（或类）的名称（例如 `org.springframework.stereotype.Component`）
            String stereotype = extractStereotype(filter);
            if (stereotype == null) {
                throw new IllegalArgumentException("Failed to extract stereotype from " + filter);
            }
            // <2.2> 获取注解（或类）对应的条目，并过滤出 `basePackage` 包名下的条目（类的名称）
            types.addAll(index.getCandidateTypes(basePackage, stereotype));
        }
        boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
        boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
        // <3> 开始对第 `2` 步过滤出来类名进行处理，符合条件的类名会解析出一个 AnnotatedGenericBeanDefinition
        for (String type : types) {
            // <3.1> 根据这个类名找到 `.class` 文件，通过 ASM（Java 字节码操作和分析框架）获取这个类的所有信息
            // `metadataReader` 对象中包含 ClassMetadata 类元信息和 AnnotationMetadata 注解元信息
            // 也就是说根据 `.class` 文件就获取到了这个类的元信息，而不是在 JVM 运行时通过 Class 对象进行操作，提高性能
            MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(type);
            // <3.2> 根据所有的过滤器判断这个类是否符合条件（例如必须标注 @Component 注解或其派生注解）
            if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
                // <3.3> 如果符合条件，则创建一个 AnnotatedGenericBeanDefinition 对象
                AnnotatedGenericBeanDefinition sbd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(
                        metadataReader.getAnnotationMetadata());
                /*
                 * <3.4> 再次判断这个类是否符合条件（不是内部类并且是一个具体类）
                 * 具体类：不是接口也不是抽象类，如果是抽象类则需要带有 @Lookup 注解
                 */
                if (isCandidateComponent(sbd)) {
                    // <3.5> 符合条件，则添加至 `candidates` 集合
                    candidates.add(sbd);
                }
            }
        }
    } catch (IOException ex) {
        throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
    }
    // <4> 返回 `candidates` 集合
    return candidates;
}

过程如下：

  1. 定义 candidates 用于保存符合条件的 BeanDefinition
  2. 根据过滤器从所有 META-INF/spring.components 文件中获取所有符合条件的类名称
    1. 获取过滤注解（或类）的名称（例如 org.springframework.stereotype.Component）
    2. 获取注解（或类）对应的条目，并过滤出 basePackage 包名下的条目（类的名称）
  3. 开始对第 2 步过滤出来类名进行处理，符合条件的类名会解析出一个 AnnotatedGenericBeanDefinition
    1. 根据这个类名找到 .class 文件，通过 ASM（Java 字节码操作和分析框架）获取这个类的所有信息，生成 metadataReader 对象。这个对象其中包含 ClassMetadata 类元信息和 AnnotationMetadata 注解元信息，也就是说根据 .class 文件就获取到了这个类的元信息，而不是在 JVM 运行时通过 Class 对象进行操作，提高性能
    2. 根据所有的过滤器判断这个类是否符合条件（例如必须标注 @Component 注解或其派生注解）
    3. 如果符合条件，则创建一个 AnnotatedGenericBeanDefinition 对象
    4. 再次判断这个类是否符合条件（不是内部类并且是一个具体类），具体类：不是接口也不是抽象类，如果是抽象类则需要带有 @Lookup 注解
    5. 符合条件，则添加至 candidates 集合
  4. 返回 candidates 集合

该过程不会去扫描到所有的 .class 文件，而是从 META-INF/spring.components 文件中读取，知道了类名称也就知道了 .class 文件的路径，然后可以通过 ASM 进行操作了。Spring 5.0 开始新增的一个 @Indexed 注解（新特性），目的为了提高性能。

总结

本文面向注解（@Component 注解或其派生注解）定义的 Bean，Spring 是如何将他们解析成 BeanDefinition（Bean 的“前身”）并注册的，大致过程如下：

  1. ClassPathBeanDefinitionScanner 会去扫描到包路径下所有的 .class 文件
  2. 通过 ASM（Java 字节码操作和分析框架）获取 .class 对应类的所有元信息
  3. 根据元信息判断是否符合条件（带有 @Component 注解或其派生注解），符合条件则根据这个类的元信息生成一个 BeanDefinition 进行注册

关于上面的第 1 步性能损耗不少，Spring 5.0 开始新增的一个 @Indexed 注解（新特性），@Indexed 派生注解（例如 @Component）或 @Indexed 注解的类可以定义在 META-INF/spring.components 文件中，Spring 会直接从文件中读取，找到符合条件的类名称，也就找到了 .class 文件。这样一来对于上面第 1 步来说在性能上得到了提升，目前还没见到这种方式，毕竟 还要再文件中定义类名，感觉太复杂了，启动过程慢就慢点😄

到这里，对于通过 面向资源（XML、Properties）、面向注解 两种定义 Bean 的方式，Spring 将定义的信息转换成 BeanDefinition（Bean 的“前身”）的过程差不多都分析了。我们接下来研究一下 Bean 的生命周期，BeanDefinition 是如何变成 Bean 的。

本文你是否还有疑惑，@Bean 注解定义的 Bean 怎么没有解析成 BeanDefinition 呢？别急，在后续的文章会进行分析

posted @ 2021-02-26 13:24  月圆吖  阅读(2765)  评论(0)  编辑  收藏  举报