Spring 之 IoC 源碼分析 (基於註解方式)

1、 IoC 理論

IoC 全稱爲 Inversion of Control，翻譯爲 「控制反轉」，它還有一個別名爲 DI（Dependency Injection）,即依賴注入。

2、IoC方式

Spring爲IoC提供了2種方式，一種是基於xml，另外一種是基於註解。

• <Bean>標籤來定義bean，進行管理。
• @Bean註解來定義bean，進行管理。

本次文章咱們就來分析下基於註解的IoC原理，在看文章以前咱們能夠帶一些疑問，這樣有助於咱們更好的理解。

1. @Bean是幹什麼用的？
2. @Controller、@Service又是幹啥的？
3. @CompoentScan註解是怎麼起做用的？
4. Spring是怎麼發現@Bean、@Controller、@Service這些註解修飾的類的？
5. 發現以後是怎麼註冊到IOC容器中的？
6. IOC容器究竟是個啥？

3、源碼分析

首先看下段代碼：

AnnotationConfigApplicationContext aac =
				new AnnotationConfigApplicationContext("com.mydemo");

AnnotationConfigApplicationContext能夠實現基於Java的配置類（包括各類註解）加載Spring的應用上下文。避免使用application.xml進行配置。相比XML配置，更加便捷。

3.一、類結構圖

主要類或接口說明：

• GenericApplicationContext——通用應用上下文，內部持有一個DefaultListableBeanFactory實例，這個類實現了BeanDefinitionRegistry接口，能夠在它身上使用任意的bean definition讀取器。典型的使用案例是：經過BeanFactoryRegistry接口註冊bean definitions，而後調用refresh()方法來初始化那些帶有應用上下文語義（org.springframework.context.ApplicationContextAware）的bean，自動探測org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor等。

• BeanDefinitionRegistry——用於持有像RootBeanDefinition和 ChildBeanDefinition實例的bean definitions的註冊表接口。DefaultListableBeanFactory實現了這個接口，所以能夠經過相應的方法向beanFactory裏面註冊bean。GenericApplicationContext內置一個DefaultListableBeanFactory實例，它對這個接口的實現其實是經過調用這個實例的相應方法實現的。

• AbstractApplicationContext——ApplicationContext接口的抽象實現，沒有強制規定配置的存儲類型，僅僅實現了通用的上下文功能。這個實現用到了模板方法設計模式，須要具體的子類來實現其抽象方法。自動經過registerBeanPostProcessors()方法註冊BeanFactoryPostProcessor, BeanPostProcessor和ApplicationListener的實例用來探測bean factory裏的特殊bean——對比1分析

• AnnotationConfigRegistry——註解配置註冊表。用於註解配置應用上下文的通用接口，擁有一個註冊配置類和掃描配置類的方法。

3.2 構造函數

//默認構造函數，初始化一個空容器，容器不包含任何 Bean 信息，須要在稍後經過調用其register()
	//方法註冊配置類，並調用refresh()方法刷新容器，觸發容器對註解Bean的載入、解析和註冊過程
	public AnnotationConfigApplicationContext() {
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}

	
	public AnnotationConfigApplicationContext(DefaultListableBeanFactory beanFactory) {
		super(beanFactory);
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}

	
	//最經常使用的構造函數，經過將涉及到的配置類傳遞給該構造函數，以實現將相應配置類中的Bean自動註冊到容器中
	public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) {
		//調用無參構造函數，初始化AnnotatedBeanDefinitionReader 和 ClassPathBeanDefinitionScanner
		this();
		register(annotatedClasses);
		refresh();
	}

	
	//該構造函數會自動掃描以給定的包及其子包下的全部類，並自動識別全部的Spring Bean，將其註冊到容器中
	public AnnotationConfigApplicationContext(String... basePackages) {
	        //初始化ClassPathBeanDefinitionScanner和AnnotatedBeanDefinitionReader
		this();//step1
		//掃描包、註冊bean
		scan(basePackages);//step2
	        refresh();//step3
	}

主要屬性：

• AnnotatedBeanDefinitionReader——BeanDefinition解析器用來解析帶註解的bean

• ClassPathBeanDefinitionScanner——bean的掃描器 用來掃描類

• 註冊解析傳入的配置類（使用類配置的方式進行解析）

• 調用容器的refresh方法初始化容器

這裏咱們用的是最後一種構造函數，即傳入一個包路徑。

3.3 IoC 之 構造函數初始化

首先看step1，調用了本類的無參構造函數：

public AnnotationConfigApplicationContext() {
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}

而後初始化AnnotatedBeanDefinitionReader和ClassPathBeanDefinitionScanner
咱們來看下ClassPathBeanDefinitionScanner的構造函數

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

繼續跟蹤下去，最後調用的是這個方法：

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

		Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
		//爲容器設置加載Bean定義的註冊器
		this.registry = registry;

		//是否使用默認過濾規則
		if (useDefaultFilters) {
			registerDefaultFilters();
		}
		//設置環境
		setEnvironment(environment);
		//爲容器設置資源加載器
		setResourceLoader(resourceLoader);
	}

這裏面最主要的是registerDefaultFilters()方法，初始化spring掃描默認過濾規則，對應@ComponentScan註解，若是沒有自定義規則，就初始化默認過濾規則。
這裏調用的是ClassPathScanningCandidateComponentProvider類中的registerDefaultFilters()方法：

//向容器註冊過濾規則
@SuppressWarnings("unchecked")
protected void registerDefaultFilters() {
	//向要包含的過濾規則中添加@Component註解類
	//@Service和@Controller都是Component，由於這些註解都添加了@Component註解
	this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));
	//獲取當前類的類加載器
	ClassLoader cl = ClassPathScanningCandidateComponentProvider.class.getClassLoader();
	try {
		//向要包含的過濾規則添加JavaEE6的@ManagedBean註解
		this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
				((Class<? extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.annotation.ManagedBean", cl)), false));
		logger.debug("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 {
		//向要包含的過濾規則添加@Named註解
		this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
				((Class<? extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.inject.Named", cl)), false));
		logger.debug("JSR-330 'javax.inject.Named' annotation found and supported for component scanning");
	}
	catch (ClassNotFoundException ex) {
		// JSR-330 API not available - simply skip.
	}
}

這裏面有兩個關鍵變量：

• private final List<TypeFilter> includeFilters = new LinkedList<>();

• private final List<TypeFilter> excludeFilters = new LinkedList<>();

includeFilters表示要包含的註解，即只有包含includeFilters中的註解，纔會被掃描
excludeFilters表示要排除的註解，即包含excludeFilters中的註解不會被掃描

在這個方法中，includeFilters集合中添加了@Component、JavaEE6的@ManagedBean和JSR-330的@Named註解
而excludeFilters集合沒作任何變更，即沒有要排除的註解

總結：
因此默認規則就是，只要包含了@Component、JavaEE6的@ManagedBean和JSR-330的@Named這3個註解中的任意一個，就會被掃描

下一篇文章，咱們將看一下spring具體的包掃描過程Spring IoC 源碼分析 (基於註解) 之 包掃描