骚话@Autowired的底层工作原理，spring的自动装配

前情回顾

Spring拓展接口之BeanPostProcessor，我们来看看它的底层实现中讲到了spring对BeanPostProcessor的底层支持，并且知道了BeanPostProcessor的两个方法：postProcessBeforeInitialization、postProcessAfterInitialization的执行时机，没看的小伙伴可以回过头去看看。本来spring的自动装配是打算放到上一篇博文中详细讲解的，可后来觉得篇幅可能太大了，既然你们都感觉出来了，那我也就明人不说暗话了，之所以没放到上篇讲解，确实是因为篇幅太大了。好了，我们言归正传，之所以没放到上篇来讲，篇幅只是原因之

一，最主要的原因是发现我犯错了！ 犯什么错了呢？

我想当然了！ 理所当然的认为自动装配是在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization或postProcessAfterInitialization中实现的，我们来看下AutowiredAnnotationBeanPostProcessor类继承图

它间接实现了BeanPostProcessor，我们再去看下那两个方法（在父类InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter中）

@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
 return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
 return bean;
}
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竟然啥也没干，只是简单的return bean； 当自己深以为然的认知被推翻时，那感觉真是毙了狗了

所以自动装配不能和BeanPostProcessor放一块讲，不得不开两篇来分开讲，我们都知道：强扭的瓜不甜！

自动装配简单示例

我们先来看一个简单的自动装配的示例，完整实例代码：spring-boot-BeanPostProcessor

AnimalServiceImpl

@Service
public class AnimalServiceImpl implements IAnimalService {
 @Autowired
 private Dog dog;
 @Resource
 private Cat cat;
 @Inject
 private Pig pig;
 @Override
 public void printName() {
 System.out.println(dog.getName());
 System.out.println(cat.getName());
 System.out.println(pig.getName());
 }
}
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AnimalTest

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes={Application.class})
public class AnimalTest {
 @Autowired
 private IAnimalService animalService;
 @Test
 public void test() {
 animalService.printName();
 }
}
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运行结果

我们在AnimalConfig中只是将Dog、Cat、Pig的实例注册到了spring容器，那为什么AnimalServiceImpl实例能够直接应用这些实例了，我们并没有手动的将这些实例赋值到AnimalServiceImpl实例呀？ 这其实就是spring提供的自动装配功能，虽然我们没有手动的将这些实例赋值到AnimalServiceImpl实例，但是我们发现AnimalServiceImpl的属性实例上多了一些注解：@Autowired、@Resource、@Inject，spring通过这些注解自动完成了属性实例的注入，而不需要我们手动的去赋值了；那么spring是如何实现自动装配的呢？ 我们慢慢往下看（注意：后文主要以@Autowired为例来讲解）

自动装配源码解析

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的实例化与注册

不管怎么说，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor终归还是一个BeanPostProcessor，那么它的实例化与注册（注册到spring的beanFactory）过程与BeanPostProcessor的实例化与注册一样，在spring的启动过程中，刷新上下文（refresh）的时候，会调用registerBeanPostProcessors(beanFactory)方法完成BeanPostProcessor的实例化与注册，后续再调用finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)实例化非延迟加载的单例bean时，会用到上述注册的BeanPostProcessor

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的构造方法值得我们看看

public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() {
 this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class);
 this.autowiredAnnotationTypes.add(Value.class);
 try {
 this.autowiredAnnotationTypes.add((Class<? extends Annotation>)
 ClassUtils.forName("javax.inject.Inject", AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class.getClassLoader()));
 logger.info("JSR-330 'javax.inject.Inject' annotation found and supported for autowiring");
 }
 catch (ClassNotFoundException ex) {
 // JSR-330 API not available - simply skip.
 }
}
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默认情况下，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor支持@Autowired和@Value，如果类路径下有java.inject.Inject(也就是引入了javax.inject.jar)，那么也支持@Inject注解，是不是与我们最初的认知有些不一样？

将支持的注解放到了autowiredAnnotationTypes属性中，后续会用到该属性

bean的实例化与依赖注入

默认情况下，spring会把spring容器中的bean当成non-lazy-init singleton来处理（有些特殊的bean除外），也就是说会在spring的启动过程中就会逐个实例化这些bean，并对这些bean进行依赖注入；当我们真正用到这些bean的时候，直接用就行，不用再去实例化，也不用再去注入bean的相关依赖，spring是不是很厉害？

具体是不是说的这样，大家准备好花生、瓜子和啤酒，好戏即将开始

我们先找到正确的入口，然后用下图省略掉无聊的前戏，直接进入高潮： doCreateBean

doCreateBean内容如下

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实例
 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
 }
 final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
 Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
 if (beanType != NullBean.class) {
 mbd.resolvedTargetType = beanType;
 }
 // Allow post-processors to modify the merged bean definition.
 // 允许后置处理器来修改bean定义
 synchronized (mbd.postProcessingLock) {
 if (!mbd.postProcessed) {
 try {
 // 调用MergedBeanDefinitionPostProcessor的postProcessMergedBeanDefinition方法
 // AutowiredAnnotationBeanPostProcessor实现了MergedBeanDefinitionPostProcessor，即MergedBeanDefinitionPostProcessor的MergedBeanDefinitionPostProcessor会被调用
 applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
 }
 catch (Throwable ex) {
 throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
 "Post-processing of merged bean definition failed", ex);
 }
 mbd.postProcessed = true;
 }
 }
 // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references 立即缓存单例以便能够解析循环引用
 // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
 isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
 if (earlySingletonExposure) {
 if (logger.isDebugEnabled()) {
 logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
 "' to allow for resolving potential circular references");
 }
 addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
 }
 // Initialize the bean instance.
 Object exposedObject = bean;
 try {
 // 填充bean，包含依赖注入
 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
 // 初始化bean，BeanPostProcessor的两个方法在此中被调用
 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);
 }
 }
 if (earlySingletonExposure) {
 Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
 if (earlySingletonReference != null) {
 if (exposedObject == bean) {
 exposedObject = earlySingletonReference;
 }
 else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
 String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
 Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
 for (String dependentBean : dependentBeans) {
 if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
 actualDependentBeans.add(dependentBean);
 }
 }
 if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
 throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
 "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
 StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
 "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
 "wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
 "bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
 "'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
 }
 }
 }
 }
 // Register bean as disposable.
 try {
 registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
 }
 catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
 throw new BeanCreationException(
 mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
 }
 return exposedObject;
}
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我们重点看下posProcessMergedBeanDefinition方法和populateBean方法

posProcessMergedBeanDefinition

可以看到会读取bean的field和method上的注解，并判断该注解是否在autowiredAnnotationTypes中，如果在则将field封装成AutowiredFiledElement对象、将method封装成AutoWiredMethodElement对象，并存放到InjectionMetadata对象的Set<InjectedElement> checkedElements属性中，最后将该InjectionMetadata对象缓存到了AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的Map<String, InjectionMetadata> injectionMetadataCache属性中；说白了就是将bean中被@Autowried（当然还包括@Value、@Inject）修饰的field、method找出来，封装成InjectionMetadata对象并缓存起来，就这么简单。不仅仅是上图中的animalServiceImpl这一个bean，spring中所有的非延迟加载的bean都会走这个创建流程。是不是很简单，是不是干劲十足了

populateBean

调用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessPropertyValues方法，从injectionMetadataCache中获取当前bean的依赖信息，比如animalServiceImpl依赖的dog、pig（有人可能会有这样的疑问：cat呢？ cat是被@Resource修饰的，而@Resource不是由AutowiredAnnotationBeanPostProcessor支持，后续会讲由谁支持），然后逐个将依赖bean注入到目标bean（将dog、pig实例注入到animalServiceImpl实例中）；依赖bean从哪来呢？还是从beanFactory中获取，如果不存在，则又回到bean的创建过程把依赖bean（dog、pig）创建出来，流程与创建animalServiceImpl实例一模一样，也就说在animalServiceImpl实例的依赖注入过程中会把dog、pig对象也创建出来，而不是等到spring逐个实例化bean的过程中轮到dog、pig才实例化dog、pig，那后续轮到dog、pig时怎么办了，spring会把创建的bean缓存起来，下次就直接从缓存中取了。上图只演示Field的，Method也差不太多，就不演示了，都是通过反射实现的 。

总结

1、bean的创建与初始化

（1）instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args) 创建目标bean实例；

（2）applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName) 寻找目标bean的依赖；

（3）populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper) 填充目标bean，完成依赖注入； （这里的循环依赖，有兴趣的可以自行去琢磨下）

（4）initializeBean(beanName, exposedObject, mbd) 初始化目标bean

2、自动装配与自动配置

自动配置一般而言说的是spring的@Autowired，是spring的特性之一，而自动配置是springboot的@Configuration，是springboot的特性之一

3、Spring支持几下几种自动装配的注解

@Autowired、@Inject、@Resource以及@Value，用的最多的应该是@Autowired（至少我是这样的），@Inject和@Value也是由AutowiredAnnotationBeanPostProcessor支持，而@Resource是由CommonAnnotationBeanPostProcessor支持（还支持@PostConstruct、@PreDestroy等注解）

关于@Value与@Autowired，不知道大家是否清楚他们之间的区别，不清楚的可以看看：Spring: @Value vs. @Autowired或者spring的官方文档，总结下：@Value >= @Autowired，只是平时应用中，@Value更多的是用来注入配置值（如：@Value("${db.url}")），而@Autowired则是bean对象的注入