@Autowired注解到底怎么實(shí)現(xiàn)的,你能說清楚么?
前言
使用spring開發(fā)時(shí)，進(jìn)行配置主要有兩種方式，一是xml的方式，二是java config的方式。
spring技術(shù)自身也在不斷的發(fā)展和改變，從當(dāng)前springboot的火熱程度來看，java config的應(yīng)用是越來越廣泛了，在使用java config的過程當(dāng)中，我們不可避免的會(huì)有各種各樣的注解打交道，其中，我們使用最多的注解應(yīng)該就是@Autowired注解了。這個(gè)注解的功能就是為我們注入一個(gè)定義好的bean。
那么，這個(gè)注解除了我們常用的屬性注入方式之外還有哪些使用方式呢？它在代碼層面又是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？這是本篇文章著重想討論的問題。
@Autowired注解用法
在分析這個(gè)注解的實(shí)現(xiàn)原理之前，我們不妨先來回顧一下@Autowired注解的用法。
將@Autowired注解應(yīng)用于構(gòu)造函數(shù)，如以下示例所示
public?class?MovieRecommender?{
?
????private?final?CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao;
?
????@Autowired
????public?MovieRecommender(CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao)?{
????????this.customerPreferenceDao?=?customerPreferenceDao;
????}
?
????//?...
}
將@Autowired注釋應(yīng)用于setter方法
public?class?SimpleMovieLister?{
?
????private?MovieFinder?movieFinder;
?
????@Autowired
????public?void?setMovieFinder(MovieFinder?movieFinder)?{
????????this.movieFinder?=?movieFinder;
????}
?
????//?...
}
將@Autowired注釋應(yīng)用于具有任意名稱和多個(gè)參數(shù)的方法
public?class?MovieRecommender?{
?
????private?MovieCatalog?movieCatalog;
?
????private?CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao;
?
????@Autowired
????public?void?prepare(MovieCatalog?movieCatalog,
????????????CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao)?{
????????this.movieCatalog?=?movieCatalog;
????????this.customerPreferenceDao?=?customerPreferenceDao;
????}
?
????//?...
}
您也可以將@Autowired應(yīng)用于字段，或者將其與構(gòu)造函數(shù)混合，如以下示例所示
public?class?MovieRecommender?{
?
????private?final?CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao;
?
????@Autowired
????private?MovieCatalog?movieCatalog;
?
????@Autowired
????public?MovieRecommender(CustomerPreferenceDao?customerPreferenceDao)?{
????????this.customerPreferenceDao?=?customerPreferenceDao;
????}
?
????//?...
}
直接應(yīng)用于字段是我們使用的最多的一種方式，但是使用構(gòu)造方法注入從代碼層面卻是更加好的。除此之外，還有以下不太常見的幾種方式
將@Autowired注釋添加到需要該類型數(shù)組的字段或方法，則spring會(huì)從ApplicationContext中搜尋符合指定類型的所有bean，如以下示例所示：
public?class?MovieRecommender?{
?
????@Autowired
????private?MovieCatalog[]?movieCatalogs;
?
????//?...
}
數(shù)組可以，我們可以馬上舉一反三，那容器也可以嗎，答案是肯定的，下面是set以及map的例子：
public?class?MovieRecommender?{
?
????private?Set<MovieCatalog>?movieCatalogs;
?
????@Autowired
????public?void?setMovieCatalogs(Set<MovieCatalog>?movieCatalogs)?{
????????this.movieCatalogs?=?movieCatalogs;
????}
?
????//?...
}
public?class?MovieRecommender?{
?
????private?Map<String,?MovieCatalog>?movieCatalogs;
?
????@Autowired
????public?void?setMovieCatalogs(Map<String,?MovieCatalog>?movieCatalogs)?{
????????this.movieCatalogs?=?movieCatalogs;
????}
?
????//?...
}
以上就是@Autowired注解的主要使用方式，經(jīng)常使用spring的話應(yīng)該對其中常用的幾種不會(huì)感到陌生。
@Autowired注解的作用到底是什么
@Autowired這個(gè)注解我們經(jīng)常在使用，現(xiàn)在，我想問的是，它的作用到底是什么呢?
首先，我們從所屬范圍來看，事實(shí)上這個(gè)注解是屬于spring的容器配置的一個(gè)注解，與它同屬容器配置的注解還有：@Required,@Primary, @Qualifier等等。因此@Autowired注解是一個(gè)用于容器(container)配置的注解。
其次，我們可以直接從字面意思來看，@autowired注解來源于英文單詞autowire,這個(gè)單詞的意思是自動(dòng)裝配的意思。自動(dòng)裝配又是什么意思？這個(gè)詞語本來的意思是指的一些工業(yè)上的用機(jī)器代替人口，自動(dòng)將一些需要完成的組裝任務(wù)，或者別的一些任務(wù)完成。而在spring的世界當(dāng)中，自動(dòng)裝配指的就是使用將Spring容器中的bean自動(dòng)的和我們需要這個(gè)bean的類組裝在一起。
因此，筆者個(gè)人對這個(gè)注解的作用下的定義就是:將Spring容器中的bean自動(dòng)的和我們需要這個(gè)bean的類組裝在一起協(xié)同使用。
接下來，我們就來看一下這個(gè)注解背后到底做了些什么工作。
@Autowired注解是如何實(shí)現(xiàn)的
事實(shí)上，要回答這個(gè)問題必須先弄明白的是java是如何支持注解這樣一個(gè)功能的。
java的注解實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)是反射，讓我們通過一些例子以及自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)注解來理解它工作的原理。
例如注解@Override
@Override注解的定義如下:
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public?@interface?Override?{
}
@Override注解使用java官方提供的注解，它的定義里面并沒有任何的實(shí)現(xiàn)邏輯。注意，所有的注解幾乎都是這樣的，注解只能是被看作元數(shù)據(jù)，它不包含任何業(yè)務(wù)邏輯。 注解更像是一個(gè)標(biāo)簽，一個(gè)聲明，表面被注釋的這個(gè)地方，將具有某種特定的邏輯。
那么，問題接踵而至，注解本身不包含任何邏輯，那么注解的功能是如何實(shí)現(xiàn)的呢？答案必然是別的某個(gè)地方對這個(gè)注解做了實(shí)現(xiàn)。以@Override注解為例，他的功能是重寫一個(gè)方法，而他的實(shí)現(xiàn)者就是JVM，java虛擬機(jī)，java虛擬機(jī)在字節(jié)碼層面實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能。
但是對于開發(fā)人員，虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)是無法控制的東西，也不能用于自定義注解。所以，如果是我們自己想定義一個(gè)獨(dú)一無二的注解的話，則我們需要自己為注解寫一個(gè)實(shí)現(xiàn)邏輯，換言之，我們需要實(shí)現(xiàn)自己注解特定邏輯的功能。
自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)注解
在自己寫注解之前我們有一些基礎(chǔ)知識(shí)需要掌握，那就是我們寫注解這個(gè)功能首先是需要java支持的，java在jdk5當(dāng)中支持了這一功能，并且在java.lang.annotation包中提供了四個(gè)注解，僅用于編寫注解時(shí)使用，他們是：
下面我們開始自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)注解，注解僅支持 primitives, string和 enumerations這三種類型。注解的所有屬性都定義為方法，也可以提供默認(rèn)值。我們先實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡單的注解。
import?java.lang.annotation.ElementType;
import?java.lang.annotation.Retention;
import?java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import?java.lang.annotation.Target;
?
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public?@interface?SimpleAnnotation?{
????String?value();
}
上面這個(gè)注釋里面只定義了一個(gè)字符傳，它的目標(biāo)注釋對象是方法，保留策略是在運(yùn)行期間。下面我們定義一個(gè)方法來使用這個(gè)注解：
public?class?UseAnnotation?{
?
????@SimpleAnnotation("testStringValue")
????public?void?testMethod(){
????????//do?something?here
????}
?
}
我們在這里使用了這個(gè)注解，并把字符串賦值為:testStringValue,到這里,定義一個(gè)注解并使用它，我們就已經(jīng)全部完成。
簡單的不敢相信。但是，細(xì)心一想的話，我們雖然寫了一個(gè)注解也用了它，可是它并沒有產(chǎn)生任何作用啊。也沒有對我們這里方法產(chǎn)生任何效果啊。是的現(xiàn)在確實(shí)是這樣的，原因在于我們前面提到的一點(diǎn)，我們還沒有為這個(gè)注解實(shí)現(xiàn)它的邏輯，現(xiàn)在我們就來為這個(gè)注解實(shí)現(xiàn)邏輯。
應(yīng)該怎么做呢？我們不妨自己來想一想。首先，我想給標(biāo)注了這個(gè)注解的方法或字段實(shí)現(xiàn)功能，我們必須得知道，到底有哪些方法，哪些字段使用了這個(gè)注解吧，因此，這里我們很容易想到，這里應(yīng)該會(huì)用到反射。
其次，利用反射，我們利用反射拿到這樣目標(biāo)之后，得為他實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯，這個(gè)邏輯是這些方法本身邏輯之外的邏輯，這又讓我們想起了代理，aop等知識(shí)，我們相當(dāng)于就是在為這些方法做一個(gè)增強(qiáng)。事實(shí)上的實(shí)現(xiàn)主借的邏輯也大概就是這個(gè)思路。梳理一下大致步驟如下:
- 利用反射機(jī)制獲取一個(gè)類的Class對象
- 通過這個(gè)class對象可以去獲取他的每一個(gè)方法method，或字段Field等等
- Method，F(xiàn)ield等類提供了類似于getAnnotation的方法來獲取這個(gè)一個(gè)字段的所有注解
- 拿到注解之后，我們可以判斷這個(gè)注解是否是我們要實(shí)現(xiàn)的注解，如果是則實(shí)現(xiàn)注解邏輯
現(xiàn)在我們來實(shí)現(xiàn)一下這個(gè)邏輯，代碼如下:
private?static?void?annotationLogic()?{
?????Class?useAnnotationClass?=?UseAnnotation.class;
?????for(Method?method?:?useAnnotationClass.getMethods())?{
?????????SimpleAnnotation?simpleAnnotation?=?(SimpleAnnotation)method.getAnnotation(SimpleAnnotation.class);
?????????if(simpleAnnotation?!=?null)?{
?????????????System.out.println("?Method?Name?:?"?+?method.getName());
?????????????System.out.println("?value?:?"?+?simpleAnnotation.value());
?????????????System.out.println("?---------------------------?");
?????????}
?????}
?}
在這里我們實(shí)現(xiàn)的邏輯就是打印幾句話。從上面的實(shí)現(xiàn)邏輯我們不能發(fā)現(xiàn)，借助于java的反射我們可以直接拿到一個(gè)類里所有的方法，然后再拿到方法上的注解，當(dāng)然，我們也可以拿到字段上的注解。借助于反射我們可以拿到幾乎任何屬于一個(gè)類的東西。
一個(gè)簡單的注解我們就實(shí)現(xiàn)完了?，F(xiàn)在我們再回過頭來，看一下@Autowired注解是如何實(shí)現(xiàn)的。
@Autowired注解實(shí)現(xiàn)邏輯分析
知道了上面的知識(shí)，我們不難想到，上面的注解雖然簡單，但是@Autowired和他最大的區(qū)別應(yīng)該僅僅在于注解的實(shí)現(xiàn)邏輯，其他利用反射獲取注解等等步驟應(yīng)該都是一致的。先來看一下@Autowired這個(gè)注解在spring的源代碼里的定義是怎樣的，如下所示：
package?org.springframework.beans.factory.annotation;
?
import?java.lang.annotation.Documented;
import?java.lang.annotation.ElementType;
import?java.lang.annotation.Retention;
import?java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import?java.lang.annotation.Target;
?
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR,?ElementType.METHOD,?ElementType.PARAMETER,?ElementType.FIELD,?ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public?@interface?Autowired?{
????boolean?required()?default?true;
}
閱讀代碼我們可以看到，Autowired注解可以應(yīng)用在構(gòu)造方法，普通方法，參數(shù)，字段，以及注解這五種類型的地方，它的保留策略是在運(yùn)行時(shí)。下面，我們不多說直接來看spring對這個(gè)注解進(jìn)行的邏輯實(shí)現(xiàn).
在Spring源代碼當(dāng)中，Autowired注解位于包org.springframework.beans.factory.annotation之中，該包的內(nèi)容如下：
經(jīng)過分析，不難發(fā)現(xiàn)Spring對autowire注解的實(shí)現(xiàn)邏輯位于類:AutowiredAnnotationBeanPostProcessor之中,已在上圖標(biāo)紅。其中的核心處理代碼如下:
private?InjectionMetadata?buildAutowiringMetadata(final?Class<?>?clazz)?{
??LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>?elements?=?new?LinkedList<>();
??Class<?>?targetClass?=?clazz;//需要處理的目標(biāo)類
???????
??do?{
???final?LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>?currElements?=?new?LinkedList<>();
?
????????????/*通過反射獲取該類所有的字段，并遍歷每一個(gè)字段，并通過方法findAutowiredAnnotation遍歷每一個(gè)字段的所用注解，并如果用autowired修飾了，則返回auotowired相關(guān)屬性*/??
?
???ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass,?field?->?{
????AnnotationAttributes?ann?=?findAutowiredAnnotation(field);
????if?(ann?!=?null)?{//校驗(yàn)autowired注解是否用在了static方法上
?????if?(Modifier.isStatic(field.getModifiers()))?{
??????if?(logger.isWarnEnabled())?{
???????logger.warn("Autowired?annotation?is?not?supported?on?static?fields:?"?+?field);
??????}
??????return;
?????}//判斷是否指定了required
?????boolean?required?=?determineRequiredStatus(ann);
?????currElements.add(new?AutowiredFieldElement(field,?required));
????}
???});
????????????//和上面一樣的邏輯，但是是通過反射處理類的method
???ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass,?method?->?{
????Method?bridgedMethod?=?BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
????if?(!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method,?bridgedMethod))?{
?????return;
????}
????AnnotationAttributes?ann?=?findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
????if?(ann?!=?null?&&?method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method,?clazz)))?{
?????if?(Modifier.isStatic(method.getModifiers()))?{
??????if?(logger.isWarnEnabled())?{
???????logger.warn("Autowired?annotation?is?not?supported?on?static?methods:?"?+?method);
??????}
??????return;
?????}
?????if?(method.getParameterCount()?==?0)?{
??????if?(logger.isWarnEnabled())?{
???????logger.warn("Autowired?annotation?should?only?be?used?on?methods?with?parameters:?"?+
?????????method);
??????}
?????}
?????boolean?required?=?determineRequiredStatus(ann);
?????PropertyDescriptor?pd?=?BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod,?clazz);
???????????????????currElements.add(new?AutowiredMethodElement(method,?required,?pd));
????}
???});
????//用@Autowired修飾的注解可能不止一個(gè)，因此都加在currElements這個(gè)容器里面，一起處理??
???elements.addAll(0,?currElements);
???targetClass?=?targetClass.getSuperclass();
??}
??while?(targetClass?!=?null?&&?targetClass?!=?Object.class);
?
??return?new?InjectionMetadata(clazz,?elements);
?}
博主在源代碼里加了注釋，結(jié)合注釋就能看懂它做的事情了，最后這個(gè)方法返回的就是包含所有帶有autowire注解修飾的一個(gè)InjectionMetadata集合。這個(gè)類由兩部分組成:
public?InjectionMetadata(Class<?>?targetClass,?Collection<InjectedElement>?elements)?{
??this.targetClass?=?targetClass;
??this.injectedElements?=?elements;
?}
一是我們處理的目標(biāo)類，二就是上述方法獲取到的所以elements集合。
有了目標(biāo)類，與所有需要注入的元素集合之后，我們就可以實(shí)現(xiàn)autowired的依賴注入邏輯了，實(shí)現(xiàn)的方法如下:
@Override
public?PropertyValues?postProcessPropertyValues(
??PropertyValues?pvs,?PropertyDescriptor[]?pds,?Object?bean,?String?beanName)?throws?BeanCreationException?{
?InjectionMetadata?metadata?=?findAutowiringMetadata(beanName,?bean.getClass(),?pvs);
?try?{
??metadata.inject(bean,?beanName,?pvs);
?}
?catch?(BeanCreationException?ex)?{
??throw?ex;
?}
?catch?(Throwable?ex)?{
??throw?new?BeanCreationException(beanName,?"Injection?of?autowired?dependencies?failed",?ex);
?}
?return?pvs;
}
它調(diào)用的方法是InjectionMetadata中定義的inject方法，如下
public?void?inject(Object?target,?@Nullable?String?beanName,?@Nullable?PropertyValues?pvs)?throws?Throwable?{
??Collection<InjectedElement>?checkedElements?=?this.checkedElements;
??Collection<InjectedElement>?elementsToIterate?=
????(checkedElements?!=?null???checkedElements?:?this.injectedElements);
??if?(!elementsToIterate.isEmpty())?{
???for?(InjectedElement?element?:?elementsToIterate)?{
????if?(logger.isTraceEnabled())?{
?????logger.trace("Processing?injected?element?of?bean?'"?+?beanName?+?"':?"?+?element);
????}
????element.inject(target,?beanName,?pvs);
???}
??}
?}
其邏輯就是遍歷，然后調(diào)用inject方法，inject方法其實(shí)現(xiàn)邏輯如下:
/**
?*?Either?this?or?{@link?#getResourceToInject}?needs?to?be?overridden.
?*/
protected?void?inject(Object?target,?@Nullable?String?requestingBeanName,?@Nullable?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();
??}
?}
}
在這里的代碼當(dāng)中我們也可以看到，是inject也使用了反射技術(shù)并且依然是分成字段和方法去處理的。在代碼里面也調(diào)用了makeAccessible這樣的可以稱之為暴力破解的方法，但是反射技術(shù)本就是為框架等用途設(shè)計(jì)的，這也無可厚非。
對于字段的話，本質(zhì)上就是去set這個(gè)字段的值，即對對象進(jìn)行實(shí)例化和賦值，例如下面代碼:
@Autowired
ObjectTest?objectTest;
那么在這里實(shí)現(xiàn)的就相當(dāng)于給這個(gè)objecTest引用賦值了。
對于方法的話，本質(zhì)就是去調(diào)用這個(gè)方法，因此這里調(diào)用的是method.invoke.
getResourceToInject方法的參數(shù)就是要注入的bean的名字，這個(gè)方法的功能就是根據(jù)這個(gè)bean的名字去拿到它。
以上，就是@Autowire注解實(shí)現(xiàn)邏輯的全部分析。結(jié)合源代碼再看一遍的話，會(huì)更加清楚一點(diǎn)。下面是spring容器如何實(shí)現(xiàn)@AutoWired自動(dòng)注入的過程的圖:
總結(jié)起來一句話：使用@Autowired注入的bean對于目標(biāo)類來說，從代碼結(jié)構(gòu)上來講也就是一個(gè)普通的成員變量，@Autowired和spring一起工作，通過反射為這個(gè)成員變量賦值，也就是將其賦為期望的類實(shí)例。
問題
注解的有效周期是什么？
各種注釋之間的第一個(gè)主要區(qū)別是，它們是在編譯時(shí)使用，然后被丟棄（如@Override），還是被放在編譯的類文件中，并在運(yùn)行時(shí)可用（如Spring的@Component）。這是由注釋的“@Retention”策略決定的。如果您正在編寫自己的注釋，則需要決定該注釋在運(yùn)行時(shí)（可能用于自動(dòng)配置）還是僅在編譯時(shí)（用于檢查或代碼生成）有用。
當(dāng)用注釋編譯代碼時(shí)，編譯器看到注釋就像看到源元素上的其他修飾符一樣，比如訪問修飾符（public/private）或.。當(dāng)遇到注釋時(shí)，它運(yùn)行一個(gè)注釋處理器，就像一個(gè)插件類，表示對特定的注釋感興趣。注釋處理器通常使用反射API來檢查正在編譯的元素，并且可以簡單地對它們執(zhí)行檢查、修改它們或生成要編譯的新代碼。
@Override是一個(gè)示例；它使用反射API來確保能夠在其中一個(gè)超類中找到方法簽名的匹配，如果不能，則使用@Override會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。
注入的bean和用它的bean的關(guān)系是如何維護(hù)的？
無論以何種方式注入，注入的bean就相當(dāng)于類中的一個(gè)普通對象應(yīng)用，這是它的實(shí)例化是spring去容器中找符合的bean進(jìn)行實(shí)例化，并注入到類當(dāng)中的。他們之間的關(guān)系就是普通的一個(gè)對象持有另一個(gè)對象引用的關(guān)系。只是這些對象都是spring當(dāng)中的bean而已。
為什么注入的bean不能被定義為static的？
從設(shè)計(jì)的角度來說 ，使用靜態(tài)字段會(huì)鼓勵(lì)使用靜態(tài)方法。靜態(tài)方法是evil的。依賴注入的主要目的是讓容器為您創(chuàng)建對象并進(jìn)行連接。而且，它使測試更加容易。
一旦開始使用靜態(tài)方法，您就不再需要?jiǎng)?chuàng)建對象的實(shí)例，并且測試變得更加困難。同樣，您不能創(chuàng)建給定類的多個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例都注入不同的依賴項(xiàng)（因?yàn)樵撟侄问请[式共享的，并且會(huì)創(chuàng)建全局狀態(tài)）。
靜態(tài)變量不是Object的屬性，而是Class的屬性。spring的autowire是在對象上完成的，這樣使得設(shè)計(jì)很干凈。?在spring當(dāng)中我們也可以將bean對象定義為單例，這樣就能從功能上實(shí)現(xiàn)與靜態(tài)定義相同的目的。
但是從純粹技術(shù)的層面，我們可以這樣做：
將@Autowired可以與setter方法一起使用，然后可以讓setter修改靜態(tài)字段的值。但是這種做法非常不推薦。
（感謝閱讀，希望對你所有幫助)來源：blog.csdn.net/topdeveloperr/article/details/87971446分享一下我寫的《10萬字Springboot經(jīng)典學(xué)習(xí)筆記》中，點(diǎn)擊下面小卡片，進(jìn)入【Java禿頭哥】，回復(fù)：筆記，即可免費(fèi)獲取。
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