Spring MVC 解讀——@Autowired
一、@Autowired
作爲一個Spring開發者對@Autowired註解必定是非常瞭解了, 顧名思義自動裝配，應該是Spring會自動將我們標記爲@Autowired的元素裝配好，與其猜測不如看看它的定義：
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.FIELD, ElementType.METHOD,
ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
boolean required() default true;
}很明顯這個註解可以用到構造器，變量域，方法，註解類型上。文檔上這樣描述：將一個構造器，變量域，setter方法，config方法標記爲被Spring DI 工具自動裝配。換句話說，我們視圖從bean 工廠中獲取一個bean時，Spring會自動爲我們裝配該bean中標記爲@Autowired的元素，而無需我們手動完成。這些相信大家都明白，但問題是，Spring是怎樣做到的？在Spring MVC中怎樣做到的？什麼時候進行的自動裝配？下面我們就來探究下這些問題。
二、BeanPostProcessor
在@Autowired的定義中有下面一段話：
意思是：實際的注入裝配動作是由BeanPostProcessor執行的，翻過來說你不能將@Autowired註解用於BeanPostProcessor或BeanFactoryPostProcessor類型上。請查看AutowiredAnnotationBeanPostProcessor文檔（默認情況下，被用來檢查@Autowired註解）。
文檔說的很清楚了，BeanPostProcessor來執行自動裝配，並且默認情況下使用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor實現類完成。那我們不妨看一下他們的定義：
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BeanPostProcessor就一個回調接口，定義了兩個方法聲明，一個是實例化前被調用，一個是實例化後被調用，沒啥好看的，我們直接看看它的實現類AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：
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上面是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor類的描述文檔摘要，大致意思是：這是BeanPostProcessor接口的一個實現，用來自動裝配註解的變量域，setter方法和任意的config方法。這些被注入的元素是通過檢測Java 5的註解完成的：默認情況下是@Autowired和@Value註解。同樣也支持JSR-330的@Inject註解。並且，<context:annotation-config/>和<context:component-scan/>XML標籤可以默認註冊AutowiredAnnotationBeanPostProcessor到bean工廠中。最後，註解注入會在XML注入之前執行；因此後面的配置會覆蓋前面已經裝配好的元素。
是不是很清楚了？Spring的文檔總是這麼詳細，要麼說是教科書呢，廢話不多說，我們纔剛進正題呢，既然我們清楚了是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor實例執行了自動裝配，那麼它做了什麼呢？
三、磨刀砍柴
在正式查看源碼前，我先大致的講一下整個裝配的過程，以便後面理解起來輕鬆些。其實整體思路還是很簡單的，我們舉個簡單的例子：
//==================================Controller
@Controller
public class SimpleController {
@Autowired
private SimpleService simpleService;
}
//==================================Service
@Service("simpleService")
public class SimpleServiceImpl implements SimpleService {
@Autowired
private SimpleDao simpleDao;
}
//===================================Repository
@Repository("simpleDao")
public class SimpleDaoImpl implements SimpleDao {
}1）在某一時刻Spring調用了 Bean工廠 的 getBean(beanName) 方法。beanName可能是simpleController，或者simpleService，simpleDao，順序沒關係（因爲後面會有依賴關係的處理）。我們假設simpleController吧。
2）getBean方法首先會調用Bean工廠中定義的getSingleton(beanName)方法，來判斷是否存在該名字的bean單例，若果存在則返回，方法調用結束。
3）否則，Spring會檢查是否存在父工廠，如果有則返回，方法調用結束。
4）否則，Spring 會檢查該bean 定義（BeanDefinition實例，用來描述Bean結構，上篇文章講到過，component-scan 掃描後，就是將beanDefinition實例放入Bean工廠，此時Bean還沒有被實例化。）是否有依賴關係，如果有，執行1）步，獲取依賴的bean實例。
5）否則，Spring會嘗試創建這個bean實例，創建實例前，Spring會檢查確定調用的構造器，並實例化該Bean。
6）實例化完成後，Spring會調用Bean工廠的populateBean方法來填充bean實例的屬性，也就是我們前面提到的自動轉配了。populateBean方法便是調用了BeanPostProcessor實例來完成屬性元素的自動裝配工作。
7）在元素裝配過程中，Spring會檢查被裝配的屬性是否存在自動裝配的其他屬性，然後遞歸調用getBean方法，直到所有@Autowired的元素都被裝配完成。如在裝配simpleController中的simpleService屬性時，發現SimpleServiceImpl實例中存在@Autowired屬性simpleDao，然後調用getBean（simpleDao）方法，同樣會執行1）-7）整個過程。所以可以看成一個遞歸過程。
8）裝配完成後，Bean工廠會將所有的bean實例都添加到工廠中來。
注：我們知道Spring MVC是多線程單實例的MVC框架，就是說，對於同一個Controller，只會生成一個實例來處理所有的請求，因此bean實例只會實例化一次，並被存放在工廠中，以供其他請求使用。
好了，大致瞭解整個流程後我們看一下Spring的具體行爲吧。
四、Bean 工廠
前面多次提到了Bean工廠，但一直沒有說它到底是個什麼，這裏我們就徹底弄清楚吧，省的雲裏霧裏，這樣我們後面講到Bean工廠就不會暈了。看過上一篇博客（<context:component-scan/>）的朋友可能記得DefaultListableBeanFactory這個類，當時是它保存了掃描到的組件--Bean Definition實例。那他是否是我們所說的Bean工廠呢？是否保存了Bean實例呢？答案是：對。
我們可以看到DefaultLiableBeanFactory繼承自DefaultSingletonBeanRegistry，AbstractBeanFactory，AbstractAutowireCapableBeanFactory。下面就列出了一下相關的Bean工廠中的屬性和方法：
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可以看到Bean工廠中即存有bean definition的映射表，也存有bean name的別表，以及bean實例的映射表，還有依賴關係圖。理解了這個對下面的實例化以及裝配過程會有很大幫助。
五，實例化與裝配
下面我們就從頭到尾看一下整個的實例化和裝配過程：
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
protected <T> T doGetBean(final String name, final Class<T> requiredType,
final Object[] args, boolean typeCheckOnly)throws BeansException {
//去掉工廠bean的前綴或者將別名轉化爲規範名
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// 檢查是否有已經註冊的bean實例
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
//如果是工廠bean，獲取工廠bean創建的bean
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {
//判斷是否有父工廠，並且其中是否存在該bean實例？
BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
String nameToLookup = originalBeanName(name);
if (args != null) {
return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
}
else {
return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
}
}
if (!typeCheckOnly) {
markBeanAsCreated(beanName);//將該beanName標記爲已經實例化
}
//獲取該beanName對應的BeanDefinition實例，從上面說到的beanDefinitionMap表中查找
final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
//判斷是否有依賴bean
String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
if (dependsOn != null) {
for (String dependsOnBean : dependsOn) {
getBean(dependsOnBean);//如果有依賴bean，遞歸調用getBean方法
registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);//將依賴關係保存到 上面提到的
//dependBeanMap和dependencyForBeanMap中。
}
}
// 真正的開始牀架bean實例了。激動吧
if (mbd.isSingleton()) {//beanDefinition中指定該實例爲單例
//去工廠中獲取單例，如果沒有創建一個，然後添加到工廠中，否則直接返回
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
public Object getObject() throws BeansException {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
else if (mbd.isPrototype()) {//原型方式，每次都創建一個新的實例
Object prototypeInstance = null;
try {
beforePrototypeCreation(beanName);
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
else {//其他方式，如目前主體無關，不贅述
}
}
return (T) bean;
}這個方法好長，真的好長，我還刪除了一些與當前主體無關的代碼呢，好吧，不要被嚇住，如果是自己寫的代碼，再長都很容易弄懂，類的繼承關係再複雜都能輕車熟路，那是因爲我們都清楚的知道每一行的用意，看別人的代碼一樣，多看幾遍就明白了，再複雜都一樣。
首先Spring會檢查beanName，獲取規範的beanName，然後它會檢查是否存在已經註冊的單例（查詢上面提到的singletonObjects映射表），如果有的話就直接返回了，一切就結束了，否則的話，會查看是否存在父工廠，如果有調用父工廠的getBean方法，如果沒有呢？
好吧那就要着手創建實例了，首先查看beanDefinitionMap查找該beanName對應的beanDefinition實例，然後根據該實例判斷是否存在依賴關係，如果存在在遞歸的調用getBean方法，直到所有的依賴關係都正確的實例化和裝配完成，並且將這些依賴關係保存到上面提到的dependencyForBeanMap 和dependentBeanMap中。
接下來，Spring查看BeanDefinition來確定該Bean應該是單例方式創建還是原型方式創建？如果是單例的話，Spring會調用getSingleton方法查找或創建一個單例（下面會詳聊），如果是原型的話，每次調用getBean方法都會創建一個新的實例，看上面代碼便會一清二楚了。
那下面我們就看看這個getSingleton方法做了什麼？
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這裏稍微清晰了，查看singletonObjects映射表，看是否存在已經註冊的單例，如果沒有調用createBean方法創建一個，並且註冊到singletonObjects映射表中，否則直接返回就Ok了。
下面就是createBean了， we are close。
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比較清晰（同樣去除了一些我們不關心的代碼），上面的方法分了我們期望的兩部執行，第一實例化Bean，第二裝配Bean。
第一步實例化主要是通過確定調用的構造器來最終調用Class.newInstance(args)方法來實例化Bean。不做細究，有興趣可以自己看看，比較簡單，主要是第二部裝配，也就是處理我們的@Autowired註解（終於找到正題了）。
六、執行裝配
方法populateBean執行了最終的Autowired動作，我們看一下它做了什麼？話說這塊有點麻煩了，開始之前想講幾個比較重要的類和接口吧：
A) PropertyValue：這是一個用來表示Bean屬性的對象，其中定義了屬性的名字和值等信息，如simpleService，和simpleDao屬性。
B) PropertyDescriptor：這個事Bean屬性的描述符，其中定義了該屬性可能存在的setter和getter方法，以及所有Bean的Class對象。
C) InjectionMetadata：這個是注入元數據，包含了目標Bean的Class對象，和注入元素（InjectionElement）集合.
D) InjectionElement：這個是注入元素，包含了注入元素的java.lang.reflect.Member 的對象，以及一個PropertyDescriptor對象。就是對java.lang.reflect.Member的一個封裝，用來執行最終的注入動作，它有兩個子類，分別是：AutowiredFieldElement表示字段屬性，AutowiredMethodElement表示方法。
其實最終的目標就是將PropertyValue中的value值賦給InjectionElement中的Member對象。那它是怎麼做的呢？
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Spring 嘗試獲取bean definition的PropertyValue集合，開始當然是空的，然後下面便是進行根據名字或者類型爲我們的PropertyValue集合進行賦值了， 在不設置<beans default-autowire="byName/byType"/>的情況下是不會調用這個方法的，如果設置了byName，我們來看看做了什麼？
protected void autowireByName(
String beanName, AbstractBeanDefinition mbd,
BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {
//找到還沒賦值的屬性名稱，看下面方法
String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
for (String propertyName : propertyNames) {
if (containsBean(propertyName)) {
//遞歸調用getBean，如果沒有創建並註冊，有了直接返回。
Object bean = getBean(propertyName);
//將剛得到或創建的bean賦值給PropertyValue
pvs.add(propertyName, bean);
//並將該屬性名和實例註冊到依賴關係映射表dependentBeanMap和dependencyForBeanMap中
registerDependentBean(propertyName, beanName);
}
}
}
protected String[] unsatisfiedNonSimpleProperties(AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
Set<String> result = new TreeSet<String>();
PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
PropertyDescriptor[] pds = bw.getPropertyDescriptors();
//遍歷bean的所有屬性，並將符合條件的屬性名添加到結果列表中
for (PropertyDescriptor pd : pds) {
if (pd.getWriteMethod() != null
&& !isExcludedFromDependencyCheck(pd) && !pvs.contains(pd.getName()) &&
!BeanUtils.isSimpleProperty(pd.getPropertyType())) {
result.add(pd.getName());
}
}
return StringUtils.toStringArray(result);
}上面兩段代碼的意思是，查看當前bean的所有屬性（描述符），然後依次判斷查找符合條件的屬性，並添加到屬性名稱數組中，然後遍歷這個數組，對其中的屬性名依次調用getBean(propertyName)方法來獲取或創建該名稱的bean實例，並將該bean實例設爲PropertyValue的value值，最後添加到依賴關係映射表中（dependencyForBeanMap和dependentBeanMap）。好了此時PropertyValues有值了，後面就可以用它來注入到bean的屬性中了。我們接着看上面populateBean方法。
PropertyValue值設置後，Spring會調用getBeanPostProcessor方法遍歷Bean工廠中註冊的所有BeanPostProcessor，其中就包括AutowiredAnnotationBeanPostProcessor（這些BeanPostProcessor都是系統默認硬編碼註冊到bean工廠中的）。接着就會調用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessPropertyValues方法，並將之前的PropertyValues和bean實例傳遞進去。
//雖然PropertyValues屬性傳遞過去了，但是並沒有使用它直接賦值給屬性變量（還不清楚爲什麼會傳遞它，其實沒用到）
@Override
public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs,
PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
//調用下面的方法獲取InjectionMetadata對象（其實InjectionElement集合）
InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(bean.getClass());
try {
metadata.inject(bean, beanName, pvs);
}
return pvs;
}
private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(Class<?> clazz) {
// 先找緩存
InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(clazz);
if (metadata == null) {
synchronized (this.injectionMetadataCache) {
metadata = this.injectionMetadataCache.get(clazz);
if (metadata == null) {
//緩存沒有，調用buildAutowiringMetadata方法構建
metadata = buildAutowiringMetadata(clazz);
this.injectionMetadataCache.put(clazz, metadata);
}
}
}
return metadata;
}
private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(Class<?> clazz) {
LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> elements =
new LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>();
Class<?> targetClass = clazz;
do {//這裏一個循環，因爲要考慮父類的字段和方法
LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements =
new LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>();
for (Field field : targetClass.getDeclaredFields()) {
//遍歷每一個field，找到被標記爲@Autowired的field
Annotation annotation = findAutowiredAnnotation(field);
if (annotation != null) {
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
continue;//不可一世static的。
}
boolean required = determineRequiredStatus(annotation);
//創建AutowiredFieldElement。
currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
}
}
for (Method method : targetClass.getDeclaredMethods()) {
//遍歷所有方法，這裏有個橋方法的處理，我們不關心
Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
Annotation annotation = BridgeMethodResolver
.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod) ?
findAutowiredAnnotation(bridgedMethod) :
findAutowiredAnnotation(method);
if (annotation != null &&
method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) {
if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) {
continue;
}
if (method.getParameterTypes().length == 0) {
}
boolean required = determineRequiredStatus(annotation);
PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(method);
//創建AutowiredMethodElement。
currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
}
}
elements.addAll(0, currElements);
targetClass = targetClass.getSuperclass();
}
while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
//將InjectionElement集合添加到新建的InjectionMetadata中。
return new InjectionMetadata(clazz, elements);
}上面三個方法看似複雜其實很簡單，首先Spring嘗試調用findAutowiringMetadata方法獲取該bean的InjectionMetadata實例（也就是有哪些屬性需要被自動裝配，也就是查找被@Autowired註解標記的元素）。怎麼獲取呢？首先去緩存裏面找，找不到就遍歷bean的和父類的字段域和方法，如果別標記爲@Autowired並且不是靜態的就添加到InjectionMetadata中，並添加到緩存中(各種緩存啊)。獲得InjectionMetadata對象後便遍歷其中的所有InjectionElement對象，調用其中的inject方法。前面說了InjectionElement有兩個實現類，我們只看一個就可以，因爲基本相同：
@Override
protected void inject(Object bean, String beanName, PropertyValues pvs)
throws Throwable {
Field field = (Field) this.member;
try {
Object value;
if (this.cached) {
value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue);
}
else {
DependencyDescriptor descriptor
= new DependencyDescriptor(field, this.required);
Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<String>(1);
TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();
//這裏是重中之重，獲取真正的屬性值。
value = beanFactory.resolveDependency(descriptor, beanName,
autowiredBeanNames, typeConverter);
}
if (value != null) {
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(bean, value);//最終賦值結束。
}
}
}
}可以看到，雖然PropertyValues屬性傳遞過去了，但是並沒有使用它直接賦值給屬性變量（還不清楚爲什麼會傳遞它，其實沒用到），而是通過調用bean工廠的resolveDependency方法來獲取屬性值得。那我們看一下resolveDependency做了什麼？
protected Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor,
Class<?> type, String beanName,
Set<String> autowiredBeanNames,
TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
if (type.isArray()) {//如果屬性類型是數組
Class<?> componentType = type.getComponentType();
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, componentType, descriptor);
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.addAll(matchingBeans.keySet());
}
TypeConverter converter = (typeConverter != null ? typeConverter : getTypeConverter());
return converter.convertIfNecessary(matchingBeans.values(), type);
}//如果屬性是集合，並且是接口
else if (Collection.class.isAssignableFrom(type) && type.isInterface()) {
Class<?> elementType = descriptor.getCollectionType();
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, elementType, descriptor);
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.addAll(matchingBeans.keySet());
}
TypeConverter converter = (typeConverter != null ? typeConverter : getTypeConverter());
return converter.convertIfNecessary(matchingBeans.values(), type);
}//如果屬性是Map並且是接口
else if (Map.class.isAssignableFrom(type) && type.isInterface()) {
Class<?> keyType = descriptor.getMapKeyType();
Class<?> valueType = descriptor.getMapValueType();
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, valueType, descriptor);
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.addAll(matchingBeans.keySet());
}
return matchingBeans;
}//自定義類型了
else {//都調用了這個方法
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
if (matchingBeans.size() > 1) {
String primaryBeanName = determinePrimaryCandidate(matchingBeans, descriptor);
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.add(primaryBeanName);
}
return matchingBeans.get(primaryBeanName);
}
// We have exactly one match.
Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.add(entry.getKey());
}
return entry.getValue();
}
}這個方法其實就是根據類型到bean工廠中查找類型匹配的bean實例，然後就看到了這幾個條件分支語句，如果是數組，集合，映射表，自定義類型都執行了差不多的操作，findAutowireCandidate方法。這個方法會去工廠中執行類型匹配的查找，將匹配的結果集返回，不同的是，集合數組類型會通過TypeConverter進行結果的轉換。
到此爲止，找到了屬性的匹配值，然後反射賦值就完成了整個的自動裝配過程。可以看出，@Autowired是通過類型來進行自動裝配的。
上面是屬性的賦值過程也就是InjectionFieldElement的inject方法，InjectionMethodElement的inject方法大致相同只是對每一個方法參數執行一次resolveDependency方法來獲取參數值，然後反射執行方法。
到此爲止，整個實例化和裝配過程也就講完了，我們總結一下：
1）一切都是從bean工廠的getBean方法開始的，一旦該方法調用總會返回一個bean實例，無論當前是否存在，不存在就實例化一個並裝配，否則直接返回。
2）實例化和裝配過程中會多次遞歸調用getBean方法來解決類之間的依賴。
3）Spring幾乎考慮了所有可能性，所以方法特別複雜但完整有條理。
4）@Autowired最終是根據類型來查找和裝配元素的，但是我們設置了<beans default-autowire="byName"/>後會影響最終的類型匹配查找。因爲在前面有根據BeanDefinition的autowire類型設置PropertyValue值得一步，其中會有新實例的創建和註冊。就是那個autowireByName方法。
七、一切的開始
我們上面講完了整個Autowire過程了。那麼，還有一個問題，上一篇我們知道了什麼時候執行的配置文件讀取和組件掃描，但Spring MVC是在什麼時候開始執行真個實例化過程的呢？很簡單就在組件掃描完成之後，bean工廠的refresh方法中（還記得嗎？）
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就是上面的finishBeanFactoryInitialization方法執行了裝配工作，該方法會調用bean工廠的preInstantiateSingletons方法，這個方法會遍歷所有註冊的bean definition實例，如果是單例並且是非延遲加載的就調用getBean方法。
好了，到此爲止我們就清晰的瞭解了，Spring ＭＶＣ的實例化和自動裝配工作了，如有問題歡迎評論中提出，我們一起討論。
轉：http://my.oschina.net/HeliosFly/blog/203902