引言
我們使用Spring開發過程中經常會用到Autowired註解注入依賴的bean，這部分也是面試的熱點問題之一。今天咱們一起來深入研究下自動注入的背後實現原理。首先上一個例子，如下所示：
@RestController
public class TestController {
@Autowired
List<ICheckRuleService> checkRuleService;
@RequestMapping("/test")
public void test(){
checkRuleService.forEach(x->x.valid());
}
}
從填充Bean開始
Autowired是怎麼實現自動注入的呢，今天我們來通過源碼分析一下。當Spring創建 TestController Bean時，會調用AbstractBeanFactory#doGetBean(如果對Spring創建Bean流程不熟的讀者，可以給我留言，後面考慮是否寫個IOC系列)，doGetBean裏面會調用doCreateBean()方法去創建Bean，創建Bean之後，會對Bean進行填充
try {
this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
populateBean 里有這樣一段代碼，看起來是處理Autowired的，分別是autowireByName 和 autowireByType
PropertyValues pvs = mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null;
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == 1 || mbd.getResolvedAutowireMode() == 2) {
MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues((PropertyValues)pvs);
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == 1) {
this.autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
if (mbd.getResolvedAutowireMode() == 2) {
this.autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
}
pvs = newPvs;
}
我們來驗證一下，通過斷點調試我們發現並不會進入if里，所以自動注入並不是這裏實現的。那這裡有什麼用呢，先放一放，後面再說。
後置處理器屬性填充
那麼到底是哪裡注入進去的呢？我們繼續往下看，在這段代碼下方有個BeanPostProcessor的邏輯，通過斷點我們發現有個AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 的後置處理器，當這個BeanPostProcessor執行完 postProcessPropertyValues方法后，testController的checkRuleService 屬性就有了值了，說明屬性值注入肯定和 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 有關，我們跟進去看一下
進入AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessPropertyValues 方法里，裏面主要有兩部分邏輯
public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeanCreationException {
InjectionMetadata metadata = this.findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
try {
metadata.inject(bean, beanName, pvs);
return pvs;
} catch (BeanCreationException var7) {
throw var7;
} catch (Throwable var8) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", var8);
}
}
我們先來看第一部分：findAutowiringMetadata
我們進入findAutowiringMetadata，看下它的邏輯，先從 injectionMetadataCache 緩存里取，如果取不到值，則調用buildAutowiringMetadata 構建 InjectionMetadata ，構建成功後設置到緩存里。
private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
String cacheKey = StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName();
InjectionMetadata metadata = (InjectionMetadata)this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
synchronized(this.injectionMetadataCache) {
metadata = (InjectionMetadata)this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
if (metadata != null) {
metadata.clear(pvs);
}
metadata = this.buildAutowiringMetadata(clazz);
this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
}
}
}
return metadata;
}
我們來看下 buildAutowiringMetadata，繼續跟進去，源碼如下：
裏面是通過當前Bean的Class反射獲取 Field 和 Method ，然後對 Field 和 Method 分別調 findAutowiredAnnotation 方法獲取自動注入的註解，然後根據註解類型是否required構建不同類型的InjectedElement。
boolean required = this.determineRequiredStatus(ann);
currElements.add(new AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement(field, required));
boolean required = this.determineRequiredStatus(ann);
PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
currElements.add(new AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredMethodElement(method, required, pd));
補充：通過AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 構造函數我們知道，自動注入處理的是被 @Autowired 和 @Value 這兩個註解標註的屬性(Field)或方法(Method)：
public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() {
this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class);
this.autowiredAnnotationTypes.add(Value.class);
//......
到這裏，需要注入的元數據信息就已經構建完成了，接下來就要到注入部分了。來看下 postProcessPropertyValues 的第二部分。
再看第二部分：metadata.inject
前面獲取到了需要注入的元數據信息，接下來是元數據 inject 的實現，繼續跟進去，裏面是一個for循環，循環調用了element的inject方法
if (!((Collection)elementsToIterate).isEmpty()) {
for(Iterator var6 = ((Collection)elementsToIterate).iterator(); var6.hasNext(); element.inject(target, beanName, pvs)) {
element = (InjectionMetadata.InjectedElement)var6.next();
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Processing injected element of bean '" + beanName + "': " + element);
}
}
}
我們斷點調試進去，發現element的真實類型是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement，而當前element 真實類型是 TestController.checkRuleService 的集合。
我們進入AutowiredFieldElement#inject方法，首先嘗試從緩存里拿當前Field的值，肯定拿不到，所以走的是else分支，else分支里從beanFactory里解析當前Field屬性值
value = AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.this.beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
繼續跟進去，發現其實調用的 doResolveDependency 方法
越來越接近真相了，不要着急，繼續跟進去
發現一個類型為Object的 multipleBeans ，結果返回的也是這個Object，我們大膽猜測這個Object就是我們需要注入的List屬性，繼續跟進去驗證一下：
我們看一下 Collection 分支的源碼
else if (Collection.class.isAssignableFrom(type) && type.isInterface()) {
elementType = descriptor.getResolvableType().asCollection().resolveGeneric(new int[0]);
if (elementType == null) {
return null;
} else {
Map<String, Object> matchingBeans = this.findAutowireCandidates(beanName, elementType, new DefaultListableBeanFactory.MultiElementDescriptor(descriptor)); if (matchingBeans.isEmpty()) {
return null;
} else {
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.addAll(matchingBeans.keySet());
}
TypeConverter converter = typeConverter != null ? typeConverter : this.getTypeConverter();
Object result = converter.convertIfNecessary(matchingBeans.values(), type);
if (this.getDependencyComparator() != null && result instanceof List) {
((List)result).sort(this.adaptDependencyComparator(matchingBeans));
}
return result;
}
}
}
裏面是調用了 findAutowireCandidates 來獲取Bean，findAutowireCandidates 內部會獲取到依賴的BeanNames，然後根據beanName 循環調用beanFactory#getBean 獲取需要注入的bean
this.findAutowireCandidates(beanName,elementType,new DefaultListableBeanFactory.MultiElementDescriptor(descriptor))
beanFactory#getBean方法，最終會調用 AbstractBeanFactory#doGetBean，獲取到需要裝配進去的屬性bean。
public Object resolveCandidate(String beanName, Class<?> requiredType, BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
return beanFactory.getBean(beanName);
}
當所有的循環執行完畢，就獲取到了 multipleBeans ，驗證了前面的猜測。真是太不容易，趕緊設置緩存
最終通過field.set 將獲取到的List屬性值value設置到當前bean里，代碼如下：
if (value != null) {
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(bean, value);
}
執行field的set方法后，再來看checkRuleService屬性就有值了
如果是Method注入，對應的就是通過反射調用 method.invoke 將屬性設置到方法參數里，大致流程差不多。到此，Autowired 裝配流程也就結束了。
前面在講到 populateBean 的時候，有個根據 autowireMode 判斷是否執行屬性注入，當時獲取的autowireMode==0，那麼什麼時候autowireMode 會有值並且會根據autowireByName 和 autowireByType來裝配呢？
protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw)
其實也很好理解，通過源碼我們知道，這裏的 mbd 是一個 RootBeanDefinition ，也就是說這裏的 mbd.getResolvedAutowireMode()獲取的值是通過Bean定義或者通過PostProcessor拿到BeanDefinition，然後設置了AutowireMode屬性才會有值。當我們查看這裏的autowireByType源碼（AbstractAutowireCapableBeanFactory#autowireByType）可以發現，其實autowireByType也是會調用resolveDependency，繼續跟進去，發現其實調用的 doResolveDependency 方法，而AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 也是通過這個方法實現的自動注入，後面的流程就都一樣了。
最後總結一下
1、bean創建完成后，會調用 populateBean() 填充Bean，在populateBean()方法里會獲取所有的BeanPostProcessor，並循環執行 BeanPostProcessor#postProcessPropertyValues() 設置屬性
2、其中有個AutowiredAnnotationBeanPostProcessor，這個處理器里會根據當前Bean的Class，通過反射獲取 Field 和 Method ，分別獲取 Field 和 Method 上的自動注入的註解(@Autowired 和 @Value)，構建注入元數據InjectionMetadata
3、調用注入元數據InjectionMetadata的 inject() 方法，裝配屬性(有兩種：AutowiredFieldElement 和AutowiredMethodElement)，會調用this.beanFactory.resolveDependency(desc,beanName,autowiredBeanNames, typeConverter) 解析依賴的屬性值
4、resolveDependency 最終會調用到 resolveMultipleBeans ，而 resolveMultipleBeans 會根據當前注入屬性的類型分別按 Array、Collection、Map 走不同的分支，在分支里調用 findAutowireCandidates 獲取注入bean的實例，最終回調到 AbstractBeanFactory#doGetBean
5、獲取到所有需要注入的屬性 bean 實例后，通過反射設置到對應的屬性或方法里去，就完成了自動注入全流程了
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