转载

剑指Spring源码（一）

Spring，相信每个Java开发都用过，而且是每天都在用，那强大又神秘的IoC，AOP，让我们的开发变得越来越简单，只需要一个注解搞定一切，但是它内部到底是什么样子的呢？跟着我，一起探究Spring源码把。

写在前面的话：Spring项目距今已有15年左右的历史了，是众多Java大神们的杰作，由于我个人水平有限，时间有限，不保证我说的全部都是正确的，但是我可以保证每一句话都是反复推敲，经过验证，绝没有复制粘贴。当然在这里，也不可能把每个方法都进行深层次的分析，只能把重点集中在重要的方法上，有些（其实是绝大部分）只能采取黑盒理论，即：不去探究方法内部到底做了什么，只大概的知道执行这个方法后发生了什么。

本文中采用的Spring版本是5.0.0

由于现在JavaConfig风格+注解的方式来使用Spring，是Spring官方主推的，也是现在的主流方式，所以我们从这里出发：

AnnotationConfigApplicationContext context=new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
复制代码

让我们先来看看AnnotationConfigApplicationContext的关系图：

可以看到这个关系够复杂的，我们现在完全不需要特意全部记住，只要有一个大概的印象就可以了，后面随着源码分析的深入，自然而然会记住其中的一些关系。

创建AnnotationConfigApplicationContext对象，首先会跑到这里：

//根据参数类型可以知道，其实可以传入多个annotatedClasses，但是这种情况出现的比较少
	public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) {
		//调用无参构造函数，会先调用父类GenericApplicationContext的构造函数
		//父类的构造函数里面就是初始化DefaultListableBeanFactory，并且赋值给beanFactory
		//本类的构造函数里面，初始化了一个读取器：AnnotatedBeanDefinitionReader read，一个扫描器ClassPathBeanDefinitionScanner scanner
		//scanner的用处不是很大，它仅仅是在我们外部手动调用 .scan 等方法才有用，常规方式是不会用到scanner对象的
		this();
		//把传入的类进行注册，这里有两个情况，
		//传入传统的配置类
		//传入bean（虽然一般没有人会这么做
		//看到后面会知道spring把传统的带上@Configuration的配置类称之为FULL配置类，不带@Configuration的称之为Lite配置类
		//但是我们这里先把带上@Configuration的配置类称之为传统配置类，不带的称之为普通bean
		register(annotatedClasses);
		//刷新
		refresh();
	}
复制代码

这个方法第一眼看上去，很简单，无非就是三行代码，但是这三行代码包含了大千世界。

我们先来为构造方法做一个简单的说明：

这是一个有参的构造方法，可以接收多个配置类，不过一般情况下，只会传入一个配置类。
这个配置类有两种情况，一种是传统意义上的带上@Configuration注解的配置类，还有一种是没有带上@Configuration，但是带有@Component，@Import，@ImportResouce，@Service，@ComponentScan等注解的配置类，在Spring内部把前者称为Full配置类，把后者称之为Lite配置类。在本源码分析中，有些地方也把Lite配置类称为普通Bean。

我们先来看一下第一行代码：通过this()调用此类无参的构造方法，代码会跑到下面：

public class AnnotationConfigApplicationContext extends GenericApplicationContext implements AnnotationConfigRegistry {

	//注解bean定义读取器，主要作用是用来读取被注解的了bean
	private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader;

	//扫描器，它仅仅是在我们外部手动调用 .scan 等方法才有用，常规方式是不会用到scanner对象的
	private final ClassPathBeanDefinitionScanner scanner;

	/**
	 * Create a new AnnotationConfigApplicationContext that needs to be populated
	 * through {@link #register} calls and then manually {@linkplain #refresh refreshed}.
	 */
	public AnnotationConfigApplicationContext() {
		//会隐式调用父类的构造方法，初始化DefaultListableBeanFactory

		//初始化一个Bean读取器
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);

		//初始化一个扫描器，它仅仅是在我们外部手动调用 .scan 等方法才有用，常规方式是不会用到scanner对象的
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}
}
复制代码

首先映入眼帘的是reader和scanner，无参构造方法中就是对reader和scanner进行了实例化，reader的类型是AnnotatedBeanDefinitionReader，从字面意思就可以看出它是一个 “打了注解的Bean定义读取器”，scanner的类型是ClassPathBeanDefinitionScanner，其实这个字段并不重要，它仅仅是在我们外面手动调用.scan方法，或者调用参数为String的构造方法，传入需要扫描的包名，才会用到，像我们这样传入配置类是不会用到这个scanner对象的。

AnnotationConfigApplicationContext类是有继承关系的，会隐式调用父类的构造方法：

public class GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext implements BeanDefinitionRegistry {
	private final DefaultListableBeanFactory beanFactory;
	public GenericApplicationContext() {
		this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
	}
}
复制代码

这个代码很简单，就是初始化了DefaultListableBeanFactory。

我们再来看看DefaultListableBeanFactory的关系图：

DefaultListableBeanFactory是相当重要的，从字面意思就可以看出它是一个Bean的工厂，什么是Bean的工厂？当然就是用来生产和获得Bean的。

让我们把目光回到AnnotationConfigApplicationContext的无参构造方法，让我们看看Spring在初始化AnnotatedBeanDefinitionReader的时候做了什么：

public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry) {
		this(registry, getOrCreateEnvironment(registry));
	}
复制代码

这里的BeanDefinitionRegistry当然就是AnnotationConfigApplicationContext的实例了，这里又直接调用了此类其他的构造方法：

public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, Environment environment) {
		Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
		Assert.notNull(environment, "Environment must not be null");
		this.registry = registry;
		this.conditionEvaluator = new ConditionEvaluator(registry, environment, null);
		AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
	}
复制代码

让我们把目光移动到这个方法的最后一行，进入registerAnnotationConfigProcessors方法：

public static void registerAnnotationConfigProcessors(BeanDefinitionRegistry registry) {
		registerAnnotationConfigProcessors(registry, null);
	}
复制代码

这又是一个门面方法，再点进去，这个方法的返回值Set，但是上游方法并没有去接收这个返回值，所以这个方法的返回值也不是很重要了，当然方法内部给这个返回值赋值也不重要了。由于这个方法内容比较多，这里就把最核心的贴出来，这个方法的核心就是注册Spring内置的多个Bean：

if (!registry.containsBeanDefinition(CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
			RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(ConfigurationClassPostProcessor.class);
			def.setSource(source);
			beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
}
复制代码

判断容器中是否已经存在了ConfigurationClassPostProcessor Bean
如果不存在（当然这里肯定是不存在的），就通过RootBeanDefinition的构造方法获得ConfigurationClassPostProcessor的BeanDefinition，RootBeanDefinition是BeanDefinition的子类：

执行registerPostProcessor方法，registerPostProcessor方法内部就是注册Bean。

当然这里注册其他Bean也是一样的流程。

BeanDefinition是什么，顾名思义，它是用来描述Bean的，里面存放着关于Bean的一系列信息，比如Bean的作用域，Bean所对应的Class，是否懒加载，是否Primary等等，这个BeanDefinition也相当重要，我们以后会常常和它打交道。

registerPostProcessor方法：

private static BeanDefinitionHolder registerPostProcessor(
			BeanDefinitionRegistry registry, RootBeanDefinition definition, String beanName) {

		definition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
		registry.registerBeanDefinition(beanName, definition);
		return new BeanDefinitionHolder(definition, beanName);
	}
复制代码

这方法为BeanDefinition设置了一个Role，ROLE_INFRASTRUCTURE代表这是spring内部的，并非用户定义的，然后又调用了registerBeanDefinition方法，再点进去，Oh No，你会发现它是一个接口，没办法直接点进去了，首先要知道registry实现类是什么，那么它的实现是什么呢？答案是DefaultListableBeanFactory：

public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
			throws BeanDefinitionStoreException {
		this.beanFactory.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition);
	}
复制代码

这又是一个门面方法，再点进去，核心在于下面两行代码：

//beanDefinitionMap是Map<String, BeanDefinition>，
//这里就是把beanName作为key，ScopedProxyMode作为value，推到map里面
this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);

//beanDefinitionNames就是一个List<String>,这里就是把beanName放到List中去
this.beanDefinitionNames.add(beanName);
复制代码

从这里可以看出DefaultListableBeanFactory就是我们所说的容器了，里面放着beanDefinitionMap，beanDefinitionNames，beanDefinitionMap是一个hashMap，beanName作为Key,beanDefinition作为Value，beanDefinitionNames是一个集合，里面存放了beanName。打个断点，第一次运行到这里，监视这两个变量：

DefaultListableBeanFactory中的beanDefinitionMap，beanDefinitionNames也是相当重要的，以后会经常看到它，最好看到它，第一时间就可以反应出它里面放了什么数据

这里仅仅是注册，可以简单的理解为把一些原料放入工厂，工厂还没有真正的去生产。

上面已经介绍过，这里会一连串注册好几个Bean，在这其中最重要的一个Bean（没有之一）就是BeanDefinitionRegistryPostProcessor Bean。

ConfigurationClassPostProcessor实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口，BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口又扩展了BeanFactoryPostProcessor接口，BeanFactoryPostProcessor是Spring的扩展点之一，ConfigurationClassPostProcessor是Spring极为重要的一个类，必须牢牢的记住上面所说的这个类和它的继承关系。

除了注册了ConfigurationClassPostProcessor，还注册了其他Bean，其他Bean也都实现了其他接口，比如BeanPostProcessor接口。

BeanPostProcessor接口也是Spring的扩展点之一。

至此，实例化AnnotatedBeanDefinitionReader reader分析完毕。

由于常规使用方式是不会用到AnnotationConfigApplicationContext里面的scanner的，所以这里就不看scanner是如何被实例化的了。

把目光回到最开始，再分析第二行代码：

register(annotatedClasses);
复制代码

这里传进去的是一个数组，最终会循环调用如下方法：

<T> void doRegisterBean(Class<T> annotatedClass, @Nullable Supplier<T> instanceSupplier, @Nullable String name,
			@Nullable Class<? extends Annotation>[] qualifiers, BeanDefinitionCustomizer... definitionCustomizers) {
		//AnnotatedGenericBeanDefinition可以理解为一种数据结构，是用来描述Bean的，这里的作用就是把传入的标记了注解的类
		//转为AnnotatedGenericBeanDefinition数据结构，里面有一个getMetadata方法，可以拿到类上的注解
		AnnotatedGenericBeanDefinition abd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(annotatedClass);

		//判断是否需要跳过注解，spring中有一个@Condition注解，当不满足条件，这个bean就不会被解析
		if (this.conditionEvaluator.shouldSkip(abd.getMetadata())) {
			return;
		}

		abd.setInstanceSupplier(instanceSupplier);

		//解析bean的作用域，如果没有设置的话，默认为单例
		ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(abd);
		abd.setScope(scopeMetadata.getScopeName());

		//获得beanName
		String beanName = (name != null ? name : this.beanNameGenerator.generateBeanName(abd, this.registry));

		//解析通用注解，填充到AnnotatedGenericBeanDefinition，解析的注解为Lazy，Primary，DependsOn，Role，Description
		AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);

		//限定符处理，不是特指@Qualifier注解，也有可能是Primary,或者是Lazy，或者是其他（理论上是任何注解，这里没有判断注解的有效性），如果我们在外面，以类似这种
		//AnnotationConfigApplicationContext annotationConfigApplicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(Appconfig.class);常规方式去初始化spring，
		//qualifiers永远都是空的，包括上面的name和instanceSupplier都是同样的道理
		//但是spring提供了其他方式去注册bean，就可能会传入了
		if (qualifiers != null) {
			//可以传入qualifier数组，所以需要循环处理
			for (Class<? extends Annotation> qualifier : qualifiers) {
				//Primary注解优先
				if (Primary.class == qualifier) {
					abd.setPrimary(true);
				}
				//Lazy注解
				else if (Lazy.class == qualifier) {
					abd.setLazyInit(true);
				}
				//其他，AnnotatedGenericBeanDefinition有个Map<String,AutowireCandidateQualifier>属性，直接push进去
				else {
					abd.addQualifier(new AutowireCandidateQualifier(qualifier));
				}
			}
		}

		for (BeanDefinitionCustomizer customizer : definitionCustomizers) {
			customizer.customize(abd);
		}

		//这个方法用处不大，就是把AnnotatedGenericBeanDefinition数据结构和beanName封装到一个对象中
		BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(abd, beanName);

		definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);

		//注册，最终会调用DefaultListableBeanFactory中的registerBeanDefinition方法去注册，
		//DefaultListableBeanFactory维护着一系列信息，比如beanDefinitionNames，beanDefinitionMap
		//beanDefinitionNames是一个List<String>,用来保存beanName
		//beanDefinitionMap是一个Map,用来保存beanName和beanDefinition
		BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
	}
复制代码

在这里又要说明下，以常规方式去注册配置类，此方法中除了第一个参数，其他参数都是默认值。

通过AnnotatedGenericBeanDefinition的构造方法，获得配置类的BeanDefinition，这里是不是似曾相似，在注册ConfigurationClassPostProcessor类的时候，也是通过构造方法去获得BeanDefinition的，只不过当时是通过RootBeanDefinition去获得，现在是通过AnnotatedGenericBeanDefinition去获得。
判断需不需要跳过注册，Spring中有一个@Condition注解，如果不满足条件，就会跳过这个类的注册。
然后是解析作用域，如果没有设置的话，默认为单例。
获得BeanName。
解析通用注解，填充到AnnotatedGenericBeanDefinition，解析的注解为Lazy，Primary，DependsOn，Role，Description。
限定符处理，不是特指@Qualifier注解，也有可能是Primary，或者是Lazy，或者是其他（理论上是任何注解，这里没有判断注解的有效性）。
把AnnotatedGenericBeanDefinition数据结构和beanName封装到一个对象中（这个不是很重要，可以简单的理解为方便传参）。
注册，最终会调用DefaultListableBeanFactory中的registerBeanDefinition方法去注册：

public static void registerBeanDefinition(
			BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
			throws BeanDefinitionStoreException {

		//获取beanName
		// Register bean definition under primary name.
		String beanName = definitionHolder.getBeanName();

		//注册bean
		registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
                
                //Spring支持别名
		// Register aliases for bean name, if any.
		String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
		if (aliases != null) {
			for (String alias : aliases) {
				registry.registerAlias(beanName, alias);
			}
		}
	}
复制代码

这个registerBeanDefinition是不是又有一种似曾相似的感觉，没错，在上面注册Spring内置的Bean的时候，已经解析过这个方法了，这里就不重复了，此时，让我们再观察下beanDefinitionMap beanDefinitionNames两个变量，除了Spring内置的Bean，还有我们传进来的Bean，这里的Bean当然就是我们的配置类了：