spring如何实现bean注入（Spring源码分析之bean）

spring如何实现bean注入（Spring源码分析之bean）1. 核心容器ApplicationContext 有了以上几个功能之后Spring ioc 就能够控制bean的流程了，这不控制反转了么。而我们只需用注解或者配置文件配置bean的特性以及依赖关系即可。下面说一下有关ApplicationContext 和 BeanDefinition： 准备Bean 整个生命周期需要的数据 这一步是Spring 容器启动的时候会 定位 我们的配置文件， 加载 文件，并 解析 成Bean的定义文件 BeanDefinition 来为下一步作准备，这个 BeanDefinition 会贯穿Spring 启动初始化的整个流程，非常重要，因为他是数据基础。 管理Bean的整个生命周期

最近在研究Spring bean 生命周期相关知识点以及源码，所以打算写一篇 Spring bean生命周期相关的文章，但是整理过程中发现涉及的点太多而且又很复杂，很难在一篇文章中把Spring bean 的生命周期讲清楚，所以最后决定分解成几个模块来写，最后在写一篇文章把各个内容串联起来，这样可以讲的更细更深入不会犹豫篇幅而讲的太笼统。bean 生命周期所涉及的主要流程如下图所示。

本文想写bean 生命周期的第二阶段 bean 的依赖注入(注入属性)部分按下面几个步骤来讲解。

• Spring容器与依赖注入
• 什么时候会触发依赖注入？
• 关于依赖注入与属性注入的几点说明
• 解析Spring 依赖注入源码部分
• 总结

一. Spring容器与依赖注入

Spring最有名的高级特性非ioc莫属了，虽然ioc 不是本次要讨论的重点，但还是有必要说一下。对于Spring的ioc我不想过多教科书式的解释这名次，我也相信每个使用Spring的程序员都有自己的理解，只是有时很难把自己的理解清楚的解释给别人而已。下面我说说我自己的理解，有说错的地方欢迎大家指正。Spring ioc 至少要具备一下两点功能：

准备Bean 整个生命周期需要的数据

这一步是Spring 容器启动的时候会 定位 我们的配置文件， 加载 文件，并 解析 成Bean的定义文件 BeanDefinition 来为下一步作准备，这个 BeanDefinition 会贯穿Spring 启动初始化的整个流程，非常重要，因为他是数据基础。

管理Bean的整个生命周期

• 需要具备创建一个Bean的功能
• 需要具备根据Bean与Bean之间的关系依赖注入功能（本次要讲的内容）
• 需要能够执行初始化方法以及销毁方法

有了以上几个功能之后Spring ioc 就能够控制bean的流程了，这不控制反转了么。而我们只需用注解或者配置文件配置bean的特性以及依赖关系即可。下面说一下有关ApplicationContext 和 BeanDefinition：

1. 核心容器ApplicationContext

上述这些功能都可以由Spring容器(比如 ApplicationContext )来实现 Spring启动时会把所有需要的bean扫描并注册到容器里，在这个过程当中Spring会根据我们定义的bean之间的依赖关系来进行注入，依赖关系的维护方式有两种即 XML配置 文件或者 注解 ，Spring启动时会把这些依赖关系转化成Spring能够识别的数据结构 BeanDefinition 并根据它来进行bean的初始化，依赖注入等操作。下面看看一个简单的Spring容器如下图：

Spring 依赖注入的实现是由像ApplicationContext这种容器来实现的，右边的Map里存储这bean之间的依赖关系的定义BeanDefinition，比如OrderController依赖OrderService这种，具体定义下面介绍。

结论:BeanDefinition提供了原材料数据基础 而ApplicationContext 提供了流程的设计与实现的算法

2. Bean依赖关系的定义

我们需要为Spring容器提供所有bean的定义以及bean之间的依赖关系，从而进行bean的依赖注入通常有两种方式， XML配置 或者 注解 ，不管是那种最终都会解析成BeanDefinition。

通过XML配置Bean依赖关系

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"> <!-- orderDao 不需要任何的依赖 --> <bean id="orderDao" class="spring.DI.OrderDao"/> <!-- orderService 需要依赖orderDao --> <bean id="orderService" class="spring.DI.OrderService"> <property name="orderDao" ref="orderDao"/> </bean> <!-- orderController orderService 也间接依赖了orderDao --> <bean id="orderController" class="spring.DI.OrderController"> <property name="orderService" ref="orderService"/> </bean> </beans> 复制代码 public class OrderController { private OrderService orderService; public OrderService getOrderService() { return orderService; } public void setOrderService(OrderService orderService) { this.orderService = orderService; } } 复制代码

这种注入方式叫做set 方法注入，只需xml配置 加上对引用的bean的get set方法即可

通过注解定义置Bean依赖关系

<context:component-scan base-package="xxx.yyy"/> 复制代码 @Controller public class OrderController { @Autowired private OrderService orderService; public OrderController() { } } 复制代码 @Service public class OrderService { @Autowired private OrderDao orderDao; public OrderService() { } } 复制代码 @Repository public class OrderDao { public OrderDao() { } } 复制代码

Spring 启动时会把我们的定义信息转化成Spring能看懂的BeanDefinition 然后就可以由容器来创建bean以及依赖注入了，具体依赖注入的时候对于配置文件和注解的处理手段还不同，这个一会儿在解释。

二. 什么时候会触发依赖注入？

• Spring 容器启动初始化的时候(所有单例非懒加载的bean)
• 懒加载(lazy-init)的bean 第一次进行getBean的时候

1.Spring 容器启动初始化的时候

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-beans.xml"); 复制代码 public ClassPathXmlApplicationContext(String[] configLocations boolean refresh ApplicationContext parent)throws BeansException { super(parent); setConfigLocations(configLocations); if (refresh) { // 容器初始化入口 refresh(); } } 复制代码 public void refresh() throws BeansException IllegalStateException { synchronized (this.startupShutdownMonitor) { prepareRefresh(); // Prepare the bean factory for use in this context. prepareBeanFactory(beanFactory); // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses. postProcessBeanFactory(beanFactory); // Invoke factory processors registered as beans in the context. invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); // Register bean processors that intercept bean creation. registerBeanPostProcessors(beanFactory); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons. // 初始化所有非 懒加载的bean！！！！ finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); // Last step: publish corresponding event. finishRefresh(); } } 复制代码

finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// 初始化所有非 懒加载的bean！！!

protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) { // Stop using the temporary ClassLoader for type matching. beanFactory.setTempClassLoader(null); // 此处省略多行与本次无关代码 // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons. beanFactory.preInstantiateSingletons(); } 复制代码 public void preInstantiateSingletons() throws BeansException { // 所有beanDefinition集合 List<String> beanNames = new ArrayList<String>(this.beanDefinitionNames); // 触发所有非懒加载单例bean的初始化 for (String beanName : beanNames) { RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName); // 判断是否是懒加载单例bean，如果是单例的并且不是懒加载的则在Spring 容器 if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) { // 判断是否是FactoryBean if (isFactoryBean(beanName)) { // 对FactoryBean的处理 }else { // 如果是普通bean则进行初始化依赖注入，此 getBean(beanName)接下来触发的逻辑跟 // context.getBean("beanName") 所触发的逻辑是一样的 getBean(beanName); } } } } 复制代码 @Override public Object getBean(String name) throws BeansException { return doGetBean(name null null false); } 复制代码

2.懒加载(lazy-init)的bean 第一次进行getBean

懒加载的bean 第一次进行getBean的操作调用的也是同一个方法

@Override public Object getBean(String name) throws BeansException { return doGetBean(name null null false); } 复制代码

doCreateBean是依赖注入的入口，也是我们本次要谈的核心函数。该方法具体实现在AbstractAutowireCapableBeanFactory类，感兴趣的朋友可以进去看看调用链。下面才刚刚开始进入依赖注入源码阶段。

三. 关于依赖注入与属性注入的几点说明

依赖注入其实是属性注入的一种特殊类型，他的特殊之处在于他要注入的是Bean，同样由Spring管理的Bean，而不是其他的参数，如String List Set Array这种。

普通的属性的值用 value

（类型包括 String list set map ...）

Bean类型的属性的引用ref 这种注入属于依赖注入

四. 解析Spring 依赖注入源码部分

• 依赖注入实现的入口
• 注解形式注入的源码
• xml 配置形式注入的源码

1. 依赖注入实现的入口

protected Object doCreateBean(final String beanName final RootBeanDefinition mbd final Object[] args) { //第一步 创建bean实例 还未进行属性填充和各种特性的初始化 BeanWrapper instanceWrapper = null; if (instanceWrapper == null) { instanceWrapper = createBeanInstance(beanName mbd args); } final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null); Class<?> beanType = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null); Object exposedObject = bean; try { // 第二步 进行依赖注入(注入属性) populateBean(beanName mbd instanceWrapper); if (exposedObject != null) { // 第三步 执行bean的初始化方法 exposedObject = initializeBean(beanName exposedObject mbd); } }catch (Throwable ex) { // 抛相应的异常 } return exposedObject; } 复制代码

我们这里需要关注的是第二步关于依赖注入这一块，下面这行代码

populateBean(beanName mbd instanceWrapper); 复制代码 protected void populateBean(String beanName RootBeanDefinition mbd BeanWrapper bw) { // 所有的属性 PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues(); // 这里是处理自动装配类型的 autowire=byName 或者byType。如果不配置不走这个分支，xml或注解都可配 if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME || mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) { pvs = newPvs; } // 后处理器是否已经准备好（后处理器会处理已@Autowired 形式来注入的bean， 有一个 // 子类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor来处理@Autowired注入的bean） boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors(); // 是否需要依赖检查 boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE); if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) { PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw mbd.allowCaching); if (hasInstAwareBpps) { for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) { if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) { InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor)bp; // 这里会处理对注解形式的注入 重点！！！！ pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs filteredPds bw.getWrappedInstance() beanName); if (pvs == null) { return; } } } } } // 注入参数的方法（注解的Bean的依赖注入除外） applyPropertyValues(beanName mbd bw pvs); } 复制代码

2. 注解形式注入的源码

// 后处理器是否已经准备好（后处理器会处理已@Autowired 形式来注入的bean， 有一个 // 子类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor来处理@Autowired注入的bean） boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors(); // 是否需要依赖检查 boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE); if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) { PropertyDescriptor[] filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw mbd.allowCaching); if (hasInstAwareBpps) { for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) { if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) { InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor)bp; // 这里会处理对注解形式的注入，比如 @Autowired注解 由类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor来处理 pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs filteredPds bw.getWrappedInstance() beanName); if (pvs == null) { return; } } } } } 复制代码 pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs filteredPds bw.getWrappedInstance() beanName); 复制代码

@Override public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs PropertyDescriptor[] pds Object bean String beanName) throws BeansException { // 这里定义了把谁注入到哪里 InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName bean.getClass() pvs); try { // 进行注入 metadata.inject(bean beanName pvs); }catch (Throwable ex) { throw new BeanCreationException(beanName "Injection of autowired dependencies failed" ex); } return pvs; } 复制代码

InjectionMetadata在这个类里头封装了依赖的bean与被依赖的bean的信息，比如orderCcontroller 依赖orderService，需要把orderService 注入到orderController。下面贴一下我debug的图片

injectedElements

就是所有需要被注入的bean

protected void inject(Object target String requestingBeanName PropertyValues pvs) throws Throwable { if (this.isField) { Field field = (Field) this.member; ReflectionUtils.makeAccessible(field); field.set(target getResourceToInject(target requestingBeanName)); }else { if (checkPropertySkipping(pvs)) { return; } try { Method method = (Method) this.member; ReflectionUtils.makeAccessible(method); method.invoke(target getResourceToInject(target requestingBeanName)); }catch (InvocationTargetException ex) { throw ex.getTargetException(); } } } 复制代码

3. xml 配置形式注入的源码

applyPropertyValues(beanName mbd bw pvs); 复制代码

这个步骤主要做的就是把属性转 换成 相对应的类的属性类型，并最后注入到依赖的bean里头，由一下步骤组成：

• 判断是否已转换
• 进行转换
• 注入到bean

protected void applyPropertyValues(String beanName BeanDefinition mbd BeanWrapper bw PropertyValues pvs) { MutablePropertyValues mpvs = null; List<PropertyValue> original; if (pvs instanceof MutablePropertyValues) { mpvs = (MutablePropertyValues) pvs; // 判断是否已转换，已经转换了则return if (mpvs.isConverted()) { // Shortcut: use the pre-converted values as-is. bw.setPropertyValues(mpvs); return; } original = mpvs.getPropertyValueList(); } TypeConverter converter = getCustomTypeConverter(); BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this beanName mbd converter); // Create a deep copy resolving any references for values. List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<PropertyValue>(original.size()); boolean resolveNecessary = false; for (PropertyValue pv : original) { if (pv.isConverted()) { deepCopy.add(pv); } else { // 属性名 如（name orderService） String propertyName = pv.getName(); // 未转换前的值，稍后贴出debug时的图 Object originalValue = pv.getValue(); // 转换后的值 进行转换处理(重要！！！！) Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv originalValue); Object convertedValue = resolvedValue; // if (resolvedValue == originalValue) { if (convertible) { pv.setConvertedValue(convertedValue); } deepCopy.add(pv); } else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue && !((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() && !(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) { pv.setConvertedValue(convertedValue); deepCopy.add(pv); } else { resolveNecessary = true; deepCopy.add(new PropertyValue(pv convertedValue)); } } } // 转换完成 if (mpvs != null && !resolveNecessary) { mpvs.setConverted(); } // 这里就是进行属性注入的地方，跟上面的inject方法类似 try { bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy)); } catch (BeansException ex) { throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription() beanName "Error setting property values" ex); } } 复制代码

下面介绍上述步骤中的两个核心的流程：

• 进行转换操作，生成最终需要注入的类型的对象
• 进行注入操作

1.进行转换操作，生成最终需要注入的类型的对象

这个方法会返回一个我们最终要注入的一个属性对应类的一个对象

Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv originalValue); 复制代码

根据参数类型做具体的转换处理，参数类型包括 1.Bean 2.Array 3.List 4.Set 5.Map 6.String 等等。

public Object resolveValueIfNecessary(Object argName Object value) { // Bean 类型 if (value instanceof RuntimeBeanReference) { RuntimeBeanReference ref = (RuntimeBeanReference) value; return resolveReference(argName ref); } else if (value instanceof ManagedArray) { // 处理数组 return resolveManagedArray(argName (List<?>) value elementType); } else if (value instanceof ManagedList) { // 处理list return resolveManagedList(argName (List<?>) value); } else if (value instanceof ManagedSet) { // 处理set return resolveManagedSet(argName (Set<?>) value); } else if (value instanceof ManagedMap) { // 处理map return resolveManagedMap(argName (Map<? ?>) value); } else if (value instanceof TypedStringValue) { // 处理字符串 } else { return evaluate(value); } } 复制代码 private Object resolveReference(Object argName RuntimeBeanReference ref) { try { String refName = ref.getBeanName(); refName = String.valueOf(doEvaluate(refName)); if (ref.isToParent()) { if (this.beanFactory.getParentBeanFactory() == null) { throw new BeanCreationException(""); } return this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName); }else { Object bean = this.beanFactory.getBean(refName); this.beanFactory.registerDependentBean(refName this.beanName); return bean; } }catch (BeansException ex) {throw new BeanCreationException(this.beanDefinition.getResourceDescription() this.beanName "Cannot resolve reference to bean '" ref.getBeanName() "' while setting " argName ex); } } 复制代码 Object bean = this.beanFactory.getBean(refName); 复制代码 this.beanFactory.getParentBeanFactory().getBean(refName); 复制代码

从sprig ioc 容器的双亲中获取bean(被依赖的bean)，假如orderCcontroller依赖orderService 则从容器中获取orderService。这里有个关键点，也就是这个获取bean的过程也是一个依赖注入的过程，换句话说依赖注入是个递归的过程!!!!!!知道被依赖的bean不依赖任何bean。

• orderCcontroller 依赖 orderService 的操作会触发 orderService 依赖 orderDao的操作

2.进行注入操作

这一步是通过Java的反射机制根据set 方法把属性注入到bean里。

bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy)); 复制代码 protected void setPropertyValue(AbstractNestablePropertyAccessor.PropertyTokenHolder tokens PropertyValue pv) throws BeansException { String propertyName = tokens.canonicalName; String actualName = tokens.actualName; if (tokens.keys != null) { // 处理集合类型 } else { // 对非集合类型的处理 AbstractNestablePropertyAccessor.PropertyHandler ph = getLocalPropertyHandler(actualName); Object oldValue = null; try { Object originalValue = pv.getValue(); Object valueToApply = originalValue; if (!Boolean.FALSE.equals(pv.conversionNecessary)) { if (pv.isConverted()) { valueToApply = pv.getConvertedValue(); }else { if (isExtractOldValueForEditor() && ph.isReadable()) { try { oldValue = ph.getValue(); }catch (Exception ex) {} } valueToApply = convertForProperty(propertyName oldValue originalValue ph.toTypeDescriptor()); } pv.getOriginalPropertyValue().conversionNecessary = (valueToApply != originalValue); } // 通过反射注入 ph.setValue(object valueToApply); } } } 复制代码 public void setValue(final Object object Object valueToApply) throws Exception { final Method writeMethod = this.pd.getWriteMethod(); if (!Modifier.isPublic(writeMethod.getDeclaringClass().getModifiers()) && !writeMethod.isAccessible()) { if (System.getSecurityManager() != null) { AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() { @Override public Object run() { writeMethod.setAccessible(true); return null; } }); } else { writeMethod.setAccessible(true); } } final Object value = valueToApply; if (System.getSecurityManager() != null) { } else { // 通过反射 用set 方法注入属性 writeMethod.invoke(getWrappedInstance() value); } } 复制代码

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