曹工说Spring Boot源码（28）-- Spring的component-scan机制，让你自己来进行简单实现，怎么办

写在前面的话

相关背景及资源：

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工程代码地址 思维导图地址

工程结构图：

概要

本讲相对独立，我们也不爱说废话，直接说本讲要做啥。

大家知道，@Component-scan注解，在注解时代，最主要的用法就是指定一个package的名称，然后spring就会去对应的包下面，扫描注解了@Controller、@Service、@Repository等注解的类，然后注册为bean。

spring boot时代，这个注解则站到了幕后，如下：

@Target({ElementType.TYPE})
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Documented
  @Inherited
  @SpringBootConfiguration
  @EnableAutoConfiguration
  @ComponentScan(
      excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM,classes = {TypeExcludeFilter.class}),    
        @Filter( type = FilterType.CUSTOM,classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class})
      }
  )
  public @interface SpringBootApplication {
}

总之，这个注解大家再熟悉不过了。我们本讲，最核心的目标是，让大家更懂spring，方法呢，就是让我们自己来实现以下目标：

1. 定义main类

   @MyConfiguration
   @MyComponentScan(value = "org.springframework.test")
   public class BootStrap {
       public static void main(String[] args) {
            ...
   }

   这个上面定义了2个自定义的注解，都加了个前缀"My"。下面简单看看。

   @Target(ElementType.TYPE)
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Documented
   public @interface MyConfiguration {
   	
   }

   这个的效果，类似于@configuration，表示我们是一个配置类，配置类上一般会有一堆其他注解，来引入其他bean definition。

   然后是MyComponentScan 注解：

   @Target(ElementType.TYPE)
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Documented
   public @interface MyComponentScan {
   
       /*
        * 要扫描的包名
        */
       String value();
   
   }

2. 我们的target包下，有一个需要我们扫描的bean，如下：

   package org.springframework.test;
   
   @MyComponent
   @MyComponentScan(value = "org.springframework.test1")
   public class PersonService {
       private String personname1;
   }

   这里使用MyComponent注解，这个注解，用来注解我们要扫描为bean的那些类。比如这里，我们希望PersonService这个类，被扫描为bean。

   其次，我们还定义了一个 @MyComponentScan(value = "org.springframework.test1") ，这个主要是：我们要能够支持递归处理。

   当然，现在可以先忽略，权且当它不存在。

3. 最终的测试效果如下：

   import org.springframework.beans.factory.annotation.AnnotatedGenericBeanDefinition;
   import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
   import org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition;
   import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
   import org.springframework.custom.MyConfigurationClassPostProcessor;
   import org.springframework.custom.annotation.MyComponentScan;
   import org.springframework.custom.annotation.MyConfiguration;
   import org.springframework.test1.AnotherPersonService;
   
   @MyConfiguration
   @MyComponentScan(value = "org.springframework.test")
   public class BootStrap {
       public static void main(String[] args) {
           AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
           AnnotatedGenericBeanDefinition beanDefinition = new AnnotatedGenericBeanDefinition(BootStrap.class);
           context.registerBeanDefinition(BootStrap.class.getName(), beanDefinition);
   
           /**
            * 注册一个beanFactoryPostProcessor,用来处理MyComponentScan注解
            */
           RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class);
           def.setSource(null);
           context.registerBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class.getName(),
                   def);
   
           context.refresh();
   
           PersonService bean = context.getBean(PersonService.class);
           System.out.println(bean);
       }
   }

   输出如下：

   12:39:27.259 [main] DEBUG o.s.b.f.s.DefaultListableBeanFactory - Returning cached instance of singleton bean 'personService'  org.springframework.test.PersonService@71ba5790
   

可以看到，我们的目标就是以上这样。为了实现这个目标，其实我们是仿照spring的实现，自己ctrl c/v了一把，其中进行了大量的简化。

实现思路

思路基本等同于spring的实现，因为本系列教程的目的就是让大家更懂Spring，所以没必要另辟蹊径。

用@MyConfiguration注解一个起点配置类

指定一个用 @MyConfiguration 注解的类，这个类一开始就会被注册为bean definition，类似于spring boot中的启动类，大家知道，spring boot中，启动类也是间接注解了 @SpringBootConfiguration，而 @SpringBootConfiguration呢，大家看看：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {

}

该注解，是注解了@configuration。

其实就是手动指定一个配置类，这个配置类，源码里好像是叫做startUp config，作为一个起点，通过这个起点，我们能发现在这个起点类上的，更多的元注解，比如，在我们公司的真实项目中，启动类就配置了一堆东西：

@SpringBootApplication
@EnableTransactionManagement
@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)
@MapperScan("com.xxx.cad.mapper")
@ComponentScan("com.xxx")
@EnableFeignClients
//@Slf4j
@Controller
@EnableScheduling
public class CadWebService {

这个类，就是我们这里的起点类。这个起点类，然后被注册为一个bean。

注册一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor，用来处理配置类上的@MyComponentScan，以发现更多bean

大家知道@configuration配置类，是怎么被处理的呢？就是通过 org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor 。

这个类呢，实现了如下接口：

public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {

	/**
	 * Modify the application context's internal bean definition registry after its
	 * standard initialization. All regular bean definitions will have been loaded,
	 * but no beans will have been instantiated yet. This allows for adding further
	 * bean definitions before the next post-processing phase kicks in.
	 * @param registry the bean definition registry used by the application context
	 * @throws org.springframework.beans.BeansException in case of errors
	 */
	void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;

}

这个接口的这个方法的调用时机，是在：截止目前，通过配置(不论是xml，还是像上面第一步这样，去手动注册bean definition)的方式，能够找到的bean definition都已经找到了；本来，下一步就是找出其中的要eager-init的单例bean，去初始化了。

但是呢，在这之前，我们还有一个步骤，也算是一个扩展点吧，可以让我们去修改目前的bean definition集合。

如果举个通俗的例子，大概是这样的，比如，一个公司，组织大家出去玩，大家自愿报名，一开始假设报了10个人，预定周六出发；在此之前呢，公司再让大家确认一下，大家可以

1. 增，带家属，带男女朋友；
2. 删，自己不去了
3. 改，我周六好像还要写bug，但我另一个同事没啥事，他可以去

而要实现这些，只要你实现前面我们提到的那个接口的方法即可，大家可以再观察下这个方法：

void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;

入参是registry，也就是当前的报名表，报名表都给你了，你还有啥不能干的？

public interface BeanDefinitionRegistry extends AliasRegistry {
	void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
			throws BeanDefinitionStoreException;
	void removeBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;

	
	BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;

	...
}

就拿上面那几个方法举例：

1. registerBeanDefinition，这个就是往名单上加人
2. removeBeanDefinition，这个就是自己不去了
3. BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName)，这个可以用自己名字查到报名信息，改个名字，没问题吧？

@Configuration注解的处理，就是依赖于一个实现了 BeanDefinitionRegistry 接口的类，在这个类里，它干了很多事：

假如现在的名单里，只有我们的启动类，对吧，上面标了一坨注解，什么各种Enable，什么Component-scan啦，都有。但我们标注这些，比如component-scan，不是摆着玩的，是要去对应的package下，帮我们扫描bean的；这就是相当于说，要往名单上加人。

大致的逻辑可以理解为：

1. 拿到初始名单，这里就是启动类的bean definition，以及一些其他手动弄进去的bean definition

2. 通过实现了 BeanDefinitionRegistry 的 ConfigurationClassPostProcessor ，来看看第一步的初始名单中，有没有注解@Component-scan，如果没注解，直接返回；如果注解了，进入第三步；

3. 拿到@component-scan里配置的要扫描的package名，然后获取这个package下的全部class，然后看看这些class满不满足条件（比如，只认注解了controller、service等注解的）

4. 第三步筛出来的，满足条件的class，它们本身合格了，可以作为bean了；然后看看它们有没有作为配置类的资格，我拿下面的举例：

   @Component
   @ComponentScan(value = "xxxx.xxxx")
   public class PersonService {
       private String personname1;
   }

   本身，上面这个例子中，PersonService因为component-scan的功劳，已经被收为bean了，但是，这不是结束，因为它自己上面还注解了@ComponentScan注解，而这，就需要去递归处理。

   有些同学会觉得有点极端，maybe，但是，下面的例子极端吗：

   @Component
   @Import({MainClassForTestAnnotationConfig.class})
   public class PersonService {
       private String personname1;

   如果觉得@Import极端，那么@ImportResource去导入xml文件里的bean，这个场景，有些时候还是会遇到吧，比如，要兼容老程序的时候。

   而我要说的就是，在 ConfigurationClassPostProcessor 处理@configuration注解的过程中，如果发现这个类上有以下行为，都会递归处理：

   PropertySource
   ComponentScan
   Import
   ImportResource
   Bean
   

   总体来说，这个类还是比较难的，而且会递归处理。

我们今天的demo，为了聚焦，也为了实现简单，先只处理了@component-scan本身的递归。

接下来，就来看看具体实现。

具体实现

测试类，主逻辑，驱动整体流程

@MyConfiguration
@MyComponentScan(value = "org.springframework.test")
public class BootStrap {
    public static void main(String[] args) {
        // 1
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        AnnotatedGenericBeanDefinition beanDefinition = new AnnotatedGenericBeanDefinition(BootStrap.class);
        context.registerBeanDefinition(BootStrap.class.getName(), beanDefinition);

        /**
         * 2 注册一个beanFactoryPostProcessor
         */
        RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class);
        def.setSource(null);
        context.registerBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class.getName(),
                def);
		// 3 
        context.refresh();
		// 4
        PersonService bean = context.getBean(PersonService.class);
        System.out.println(bean);
        
        AnotherPersonService anotherPersonService = context.getBean(AnotherPersonService.class);
        System.out.println(anotherPersonService);
    }
}

• 1处，使用spring默认的注解驱动上下文，设置：config的起点类为当前类，注册到spring容器
• 2处，注册一个 MyConfigurationClassPostProcessor 到spring 容器，这个和前面讲的ConfigurationClassPostProcessor 效果类似，用于解析我们自己的@MyComponentScan
• 3处，加载上下文
• 4处，获取bean，检测效果。

MyConfigurationClassPostProcessor，解析@MyComponentScan

@Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
        log.info("postProcessBeanDefinitionRegistry...");
        
        /**
         * 1: 找到标注了{@link org.springframework.custom.annotation.MyConfiguration}注解的类
         * 这些类就是我们的配置类
         * 我们通过这些类，可以发现更多的bean definition
         */
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitionHolders = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();
        for (String beanName : registry.getBeanDefinitionNames()) {
            BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
            if (MyConfigurationUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef)) {
                beanDefinitionHolders.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
            }
        }
		// 2
        if (CollectionUtils.isEmpty(beanDefinitionHolders)) {
            return;
        }
		// 3
        MyConfigurationClassParser parser = new MyConfigurationClassParser(environment,registry);
        parser.parse(beanDefinitionHolders);
    }

• 1处，找到目前的，标注了 MyConfiguration注解的全部bean definition
• 2处，如果不存在，返回
• 3处，对第一步找到的集合，进行下一步处理

具体解析的工作，落在了第三步的身上，具体说，是MyConfigurationClassParser类的身上。

MyConfigurationClassParser具体执行者

public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {
        for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
            BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
            String className = bd.getBeanClassName();

            try {
                processConfigurationClass(className);
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException("Failed to load bean class: " + bd.getBeanClassName(), ex);
            }
        }
    }

这里就是对每个找到的配置类进行处理。比如，我们这里的demo，找到的就是启动类。

然后调用了下面的方法：

protected void processConfigurationClass(String className) throws IOException {
        MetadataReader metadataReader = MyConfigurationUtils.getMetadataReader(className);
        AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();

        /**
         * 1. 判断该类上，是否有标注{@link MyComponentScan}
         */
        Map<String, Object> annotationAttributes = annotationMetadata.getAnnotationAttributes(MyComponentScan.class.getName(), true);
        AnnotationAttributes componentScan = AnnotationAttributes.fromMap(annotationAttributes);

        /**
         * 2. 如果类上有这个{@link MyComponentScan},则需要进行处理
         */
        if (componentScan != null) {
            /**
             * 3. 马上扫描这个base package路径下的bean，在里面，会注册beanDefinition到bean registry
             */
            Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
                    this.componentScanParser.parse(componentScan, annotationMetadata.getClassName());

            /**
             * 4. 如果扫描回来的bean definition不为空，递归处理
             */
            if (!CollectionUtils.isEmpty(scannedBeanDefinitions)) {
                this.parse(scannedBeanDefinitions);
            }
        }

    }

• 1处，判断该类上，是否有标注 @MyComponentScan
• 2处，如果类上有这个 @MyComponentScan ,则需要进行处理
• 3处，马上扫描这个base package路径下的bean，在里面，会注册beanDefinition到bean registry
• 4处，对第三步扫描，得到bean，递归处理，查找更多bean

重点是这里的第三步，交给了一个叫componentScanParser的去处理，这个componentScanParser是在本类初始化的时候赋值的：

public MyConfigurationClassParser(Environment environment, BeanDefinitionRegistry registry) 	{
        this.environment = environment;
        this.registry = registry;
        this.componentScanParser = new MyComponentScanParser(componentScanBeanNameGenerator,
                environment,registry);
    }

MyComponentScanParser的处理过程

public Set<BeanDefinitionHolder> parse(AnnotationAttributes componentScan, String className) {
        // 1
        String basePackage = componentScan.getString("value");
        // 2
        includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(MyComponent.class));
        // 3
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();

        /**
         * 4 获取包下的全部bean definition
         */
        Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
        /**
         * 5 对扫描回来的bean，进行一定的处理，然后注册到bean registry
         */
        for (BeanDefinition candidate : candidates) {
            String generateBeanName = componentScanBeanNameGenerator.generateBeanName(candidate, registry);

            if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
                ((AbstractBeanDefinition)candidate).applyDefaults(this.beanDefinitionDefaults);
            }

            if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
            }

            boolean b = checkCandidate(generateBeanName, candidate);
            if (b) {
                // 6
                beanDefinitions.add(new BeanDefinitionHolder(candidate,generateBeanName));
            }
        }

        /**
         * 7 注册到bean definition registry
         */
        for (BeanDefinitionHolder beanDefinitionHolder : beanDefinitions) {
            registry.registerBeanDefinition(beanDefinitionHolder.getBeanName(),beanDefinitionHolder.getBeanDefinition());
        }

        return beanDefinitions;
    }

• 1处，获取MyComponentScan注解中value信息，表示要扫描的package
• 2处，设置识别bean的规则，这里是把注解了@MyComponent的，认为是自己人
• 3处，定义变量，用于存放返回的结果
• 4处，扫描包下的全部满足条件的，bean definition
• 5处，处理第4步拿到的bean definition集合
• 6处，加到待返回的结果集
• 7处，注册到spring容器

以上，只有第4处需要再次说明，其他都比较简单。

获取满足条件的bean definition的过程

public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
    Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<BeanDefinition>();
    try {
        // 1
        String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
                resolveBasePackage(basePackage) + "/" + this.resourcePattern;
        Resource[] resources = this.resourcePatternResolver.getResources(packageSearchPath);
        // 2
        for (Resource resource : resources) {
            log.info("Scanning " + resource);

            if (!resource.isReadable()) {
                continue;
            }
			// 3
            MetadataReader metadataReader = MyConfigurationUtils.getMetadataReader(resource);
            // 4
            if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
                ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);
                sbd.setResource(resource);
                sbd.setSource(resource);
                // 5
                candidates.add(sbd);
            }
            else {
                log.info("Ignored because not matching any filter: " + resource);
            }
        }
    }
    ...

    return candidates;
}

• 1处，扫描包下的全部class
• 2处，遍历class
• 3处，获取该class的注解信息
• 4处，利用注解信息，判断是否是自己人（注解了@MyComponent）
• 5处，自己人，准备带走

其中，第4处，实现如下：

protected boolean isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader) throws IOException {
        for (TypeFilter tf : this.includeFilters) {
            if (tf.match(metadataReader, MyConfigurationUtils.getMetadataReaderFactory())) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

就是用includeFilters去匹配，大家还记得前面，我们设置了吧：

includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(MyComponent.class));

大致的过程，就是这样了。

dubbo中的实现，粗浅分析

我发现，好像和我上面说的，差得不太多，我也没用过dubbo，确实没参考dubbo的实现。

比如，它也定义了一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor的实现类，叫：

public class ServiceAnnotationBeanPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor, EnvironmentAware,
        ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware {

其实现如下：

@Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {

        registerBeans(registry, DubboBootstrapApplicationListener.class);
		// 1
        Set<String> resolvedPackagesToScan = resolvePackagesToScan(packagesToScan);

        if (!CollectionUtils.isEmpty(resolvedPackagesToScan)) {
            // 2
            registerServiceBeans(resolvedPackagesToScan, registry);
        } else {
            if (logger.isWarnEnabled()) {
                logger.warn("packagesToScan is empty , ServiceBean registry will be ignored!");
            }
        }

    }

• 1处，找到要扫描的package
• 2处，扫描指定包

上面的2处，实现如下：

private void registerServiceBeans(Set<String> packagesToScan, BeanDefinitionRegistry registry) {

        DubboClassPathBeanDefinitionScanner scanner =
                new DubboClassPathBeanDefinitionScanner(registry, environment, resourceLoader);
		
        BeanNameGenerator beanNameGenerator = resolveBeanNameGenerator(registry);

        scanner.setBeanNameGenerator(beanNameGenerator);
		// 1
        scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(Service.class));
		// 2
        scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class));
		// 3
        for (String packageToScan : packagesToScan) {

            // 4 Registers @Service Bean first
            scanner.scan(packageToScan);
			// 5
            Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitionHolders =
                    findServiceBeanDefinitionHolders(scanner, packageToScan, registry, beanNameGenerator);
			// 6
            if (!CollectionUtils.isEmpty(beanDefinitionHolders)) {

                for (BeanDefinitionHolder beanDefinitionHolder : beanDefinitionHolders) {
                    // 7
                    registerServiceBean(beanDefinitionHolder, registry, scanner);
                }

            }

        }

    }

org.apache.dubbo.config.annotation.Service

总结

经过前面的讲解，大家应该立即更清楚一些了吧，如果还是有点懵，那最好把demo拉下来试试。

https://gitee.com/ckl111/spring-boot-first-version-learn/tree/master/all-demo-in-spring-learning/spring-annotation-custom-component-scan

如果大家觉得还有点帮助，帮忙点个赞吧。