Spring MVC 解读——@Autowired

Spring MVC 解读——@Autowired

一、@Autowired

    作为一个Spring开发者对@Autowired注解必定是非常了解了, 顾名思义自动装配，应该是Spring会自动将我们标记为@Autowired的元素装配好，与其猜测不如看看它的定义：

@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.FIELD, ElementType.METHOD,
                         ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
    boolean required() default true;
}

 

   很明显这个注解可以用到构造器，变量域，方法，注解类型上。文档上这样描述：将一个构造器，变量域，setter方法，config方法标记为被Spring DI 工具自动装配。换句话说，我们视图从bean 工厂中获取一个bean时，Spring会自动为我们装配该bean中标记为@Autowired的元素，而无需我们手动完成。这些相信大家都明白，但问题是，Spring是怎样做到的？在Spring MVC中怎样做到的？什么时候进行的自动装配？下面我们就来探究下这些问题。

二、BeanPostProcessor

    在@Autowired的定义中有下面一段话：

Note that actual injection is performed through a BeanPostProcessor 
which in turn means that you cannot use @Autowired to inject references into BeanPostProcessor
or BeanFactoryPostProcessor types. 
Please consult the javadoc for the AutowiredAnnotationBeanPostProcessor class 
(which, by default, checks for the presence of this annotation).

 

   意思是：实际的注入装配动作是由BeanPostProcessor执行的，翻过来说你不能将@Autowired注解用于BeanPostProcessor或BeanFactoryPostProcessor类型上。请查看AutowiredAnnotationBeanPostProcessor文档（默认情况下，被用来检查@Autowired注解）。

    文档说的很清楚了，BeanPostProcessor来执行自动装配，并且默认情况下使用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor实现类完成。那我们不妨看一下他们的定义：

public interface BeanPostProcessor {
    Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
    Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException;
}

 

   BeanPostProcessor就一个回调接口，定义了两个方法声明，一个是实例化前被调用，一个是实例化后被调用，没啥好看的，我们直接看看它的实现类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：

BeanPostProcessor implementation that autowires annotated fields, setter methods and arbitrary 
config methods. Such members to be injected are detected through a Java 5 annotation: 
by default, Spring's @Autowired and @Value annotations.Also supports JSR-330's @Inject 
annotation, if available, as a direct alternative to Spring's own @Autowired.

Note: A default AutowiredAnnotationBeanPostProcessor will be registered by 
the "context:annotation-config" and "context:component-scan" XML tags.

NOTE: Annotation injection will be performed before XML 
injection; thus the latter configuration will override the former for properties 
wired through both approaches.

 

   上面是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor类的描述文档摘要，大致意思是：这是BeanPostProcessor接口的一个实现，用来自动装配注解的变量域，setter方法和任意的config方法。这些被注入的元素是通过检测Java 5的注解完成的：默认情况下是@Autowired和@Value注解。同样也支持JSR-330的@Inject注解。并且，<context:annotation-config/>和<context:component-scan/>XML标签可以默认注册AutowiredAnnotationBeanPostProcessor到bean工厂中。最后，注解注入会在XML注入之前执行；因此后面的配置会覆盖前面已经装配好的元素。

    是不是很清楚了？Spring的文档总是这么详细，要么说是教科书呢，废话不多说，我们才刚进正题呢，既然我们清楚了是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor实例执行了自动装配，那么它做了什么呢？

三、磨刀砍柴    

在正式查看源码前，我先大致的讲一下整个装配的过程，以便后面理解起来轻松些。其实整体思路还是很简单的，我们举个简单的例子：

//==================================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）在某一时刻Spring调用了 Bean工厂 的 getBean(beanName) 方法。beanName可能是simpleController，或者simpleService，simpleDao，顺序没关系（因为后面会有依赖关系的处理）。我们假设simpleController吧。

2）getBean方法首先会调用Bean工厂中定义的getSingleton(beanName)方法，来判断是否存在该名字的bean单例，若果存在则返回，方法调用结束。

3）否则，Spring会检查是否存在父工厂，如果有则返回，方法调用结束。

4）否则，Spring 会检查该bean 定义（BeanDefinition实例，用来描述Bean结构，上篇文章讲到过，component-scan 扫描后，就是将beanDefinition实例放入Bean工厂，此时Bean还没有被实例化。）是否有依赖关系，如果有，执行1）步，获取依赖的bean实例。

5）否则，Spring会尝试创建这个bean实例，创建实例前，Spring会检查确定调用的构造器，并实例化该Bean。

6）实例化完成后，Spring会调用Bean工厂的populateBean方法来填充bean实例的属性，也就是我们前面提到的自动转配了。populateBean方法便是调用了BeanPostProcessor实例来完成属性元素的自动装配工作。

7）在元素装配过程中，Spring会检查被装配的属性是否存在自动装配的其他属性，然后递归调用getBean方法，直到所有@Autowired的元素都被装配完成。如在装配simpleController中的simpleService属性时，发现SimpleServiceImpl实例中存在@Autowired属性simpleDao，然后调用getBean（simpleDao）方法，同样会执行1）-7）整个过程。所以可以看成一个递归过程。

8）装配完成后，Bean工厂会将所有的bean实例都添加到工厂中来。

注：我们知道Spring MVC是多线程单实例的MVC框架，就是说，对于同一个Controller，只会生成一个实例来处理所有的请求，因此bean实例只会实例化一次，并被存放在工厂中，以供其他请求使用。

好了，大致了解整个流程后我们看一下Spring的具体行为吧。

四、Bean 工厂

    前面多次提到了Bean工厂，但一直没有说它到底是个什么，这里我们就彻底弄清楚吧，省的云里雾里，这样我们后面讲到Bean工厂就不会晕了。看过上一篇博客（<context:component-scan/>）的朋友可能记得DefaultListableBeanFactory这个类，当时是它保存了扫描到的组件--Bean Definition实例。那他是否是我们所说的Bean工厂呢？是否保存了Bean实例呢？答案是：对。

我们可以看到DefaultLiableBeanFactory继承自DefaultSingletonBeanRegistry，AbstractBeanFactory，AbstractAutowireCapableBeanFactory。下面就列出了一下相关的Bean工厂中的属性和方法：

//==========================================================================================
//==============================DefaultListableBeanFactory================================
//==========================================================================================
//beanName-beanDefinition 的映射表
private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = 
                                            new ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition>(64);
//beanName 列表
private final List<String> beanDefinitionNames = new ArrayList<String>();
//==========================================================================================
//=============================AbstractBeanFactory=================================
//==========================================================================================
//注册了所有的BeanPostProcessor实例，包括前面提到的用来处理@Autowired注解的
//AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 
private final List<BeanPostProcessor> beanPostProcessors = new ArrayList<BeanPostProcessor>();
//可能存在的父亲Bean工厂
private BeanFactory parentBeanFactory;
//==========================================================================================
//==============================DefaultSingletonBeanRegistry================================
//==========================================================================================
//beanName--bean单例的映射表
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(64);
//注册过的beanName集合
private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<String>(64);
//beanName与该bean所依赖的Beans集合的映射表，如simpleDao依赖与simpleService，如果还有其他
service使用该Dao，如simpleService2那么是simpleDao->[simpleService,simpleService2]
private final Map<String, Set<String>> dependentBeanMap 
                                            = new ConcurrentHashMap<String, Set<String>>(64);
//恰好与上面相反，beanName与该bean所包含的beans的集合映射表，如simpleController->[simpleService]
private final Map<String, Set<String>> dependenciesForBeanMap 
                                            = new ConcurrentHashMap<String, Set<String>>(64);

 

   可以看到Bean工厂中即存有bean definition的映射表，也存有bean name的别表，以及bean实例的映射表，还有依赖关系图。理解了这个对下面的实例化以及装配过程会有很大帮助。

五，实例化与装配

  下面我们就从头到尾看一下整个的实例化和装配过程：

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 {
        //去掉工厂bean的前缀或者将别名转化为规范名
        final String beanName = transformedBeanName(name);
        Object bean;
        // 检查是否有已经注册的bean实例
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        if (sharedInstance != null && args == null) {
            //如果是工厂bean，获取工厂bean创建的bean
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
        }
        else {
            //判断是否有父工厂，并且其中是否存在该bean实例？
            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);//将该beanName标记为已经实例化
            }
            //获取该beanName对应的BeanDefinition实例，从上面说到的beanDefinitionMap表中查找
            final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
            //判断是否有依赖bean
            String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
            if (dependsOn != null) {
                for (String dependsOnBean : dependsOn) {
                    getBean(dependsOnBean);//如果有依赖bean，递归调用getBean方法
                    registerDependentBean(dependsOnBean, beanName);//将依赖关系保存到 上面提到的
                    //dependBeanMap和dependencyForBeanMap中。
                }
            }
            // 真正的开始床架bean实例了。激动吧
            if (mbd.isSingleton()) {//beanDefinition中指定该实例为单例
                //去工厂中获取单例，如果没有创建一个，然后添加到工厂中，否则直接返回
                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，每次都创建一个新的实例
                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，如目前主体无关，不赘述
            }
        }
        return (T) bean;
    }

 

   这个方法好长，真的好长，我还删除了一些与当前主体无关的代码呢，好吧，不要被吓住，如果是自己写的代码，再长都很容易弄懂，类的继承关系再复杂都能轻车熟路，那是因为我们都清楚的知道每一行的用意，看别人的代码一样，多看几遍就明白了，再复杂都一样。

    首先Spring会检查beanName，获取规范的beanName，然后它会检查是否存在已经注册的单例（查询上面提到的singletonObjects映射表），如果有的话就直接返回了，一切就结束了，否则的话，会查看是否存在父工厂，如果有调用父工厂的getBean方法，如果没有呢？

    好吧那就要着手创建实例了，首先查看beanDefinitionMap查找该beanName对应的beanDefinition实例，然后根据该实例判断是否存在依赖关系，如果存在在递归的调用getBean方法，直到所有的依赖关系都正确的实例化和装配完成，并且将这些依赖关系保存到上面提到的dependencyForBeanMap 和dependentBeanMap中。

    接下来，Spring查看BeanDefinition来确定该Bean应该是单例方式创建还是原型方式创建？如果是单例的话，Spring会调用getSingleton方法查找或创建一个单例（下面会详聊），如果是原型的话，每次调用getBean方法都会创建一个新的实例，看上面代码便会一清二楚了。

那下面我们就看看这个getSingleton方法做了什么？

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
        //这不就是上面说的bean实例映射表吗？哈，被同步了，保证线程安全啊
        synchronized (this.singletonObjects) {
            Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null) {//第一次创建当然是空
                beforeSingletonCreation(beanName);//这个是看看当前的beanName是否在排除列表中，如果是
                //则抛出异常
                boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
                try {//这里调用了上面的匿名内部类的getObject方法了，实则调用了createBean方法
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                }//这不，添加到了singleObjects映射表中了，以备下次使用
                addSingleton(beanName, singletonObject);
            }
            return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
        }
    }

 

   这里稍微清晰了，查看singletonObjects映射表，看是否存在已经注册的单例，如果没有调用createBean方法创建一个，并且注册到singletonObjects映射表中，否则直接返回就Ok了。

下面就是createBean了， we are close。

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, 
                                                                    final Object[] args) {
        // Instantiate the bean.
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (mbd.isSingleton()) {
            instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
        }
        if (instanceWrapper == null) {//实例化动作
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        //.....some codes we don't care.
        //......
        // Initialize the bean instance.
        Object exposedObject = bean;
        try {/////装配动作
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            if (exposedObject != null) {//后面会讲到，暂时不关心
                exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
            }
        }
        //........some codes we don't care.
        return exposedObject;
    }

 

   比较清晰（同样去除了一些我们不关心的代码），上面的方法分了我们期望的两部执行，第一实例化Bean，第二装配Bean。

    第一步实例化主要是通过确定调用的构造器来最终调用Class.newInstance(args)方法来实例化Bean。不做细究，有兴趣可以自己看看，比较简单，主要是第二部装配，也就是处理我们的@Autowired注解（终于找到正题了）。

六、执行装配

    方法populateBean执行了最终的Autowired动作，我们看一下它做了什么？话说这块有点麻烦了，开始之前想讲几个比较重要的类和接口吧：

    A) PropertyValue：这是一个用来表示Bean属性的对象，其中定义了属性的名字和值等信息，如simpleService，和simpleDao属性。

    B) PropertyDescriptor：这个事Bean属性的描述符，其中定义了该属性可能存在的setter和getter方法，以及所有Bean的Class对象。

    C) InjectionMetadata：这个是注入元数据，包含了目标Bean的Class对象，和注入元素（InjectionElement）集合.

    D) InjectionElement：这个是注入元素，包含了注入元素的java.lang.reflect.Member 的对象，以及一个PropertyDescriptor对象。就是对java.lang.reflect.Member的一个封装，用来执行最终的注入动作，它有两个子类，分别是：AutowiredFieldElement表示字段属性，AutowiredMethodElement表示方法。

    其实最终的目标就是将PropertyValue中的value值赋给InjectionElement中的Member对象。那它是怎么做的呢？

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {
        //尝试从BeanDefinition中获取PropertyValue的属性集合，很明显没有值呢还。
        PropertyValues pvs = mbd.getPropertyValues();
        //.....其中执行了一些BeanPostProcessor的postProcessAfterInstantiation动作，我们不关心。
        //.....移除了

        //这里比较重要，这里会设置上面的PropertyValues的值，默认情况下是getResolvedAutowiredMode方法返回
        //0， 但是我们可以在xml配置文件中设置<beans/>标签的default-autowire属性来改变它。
        if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME ||
                mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
            MutablePropertyValues newPvs = new MutablePropertyValues(pvs);
            // Add property values based on autowire by name if applicable.
            if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_NAME) {
                autowireByName(beanName, mbd, bw, newPvs);
            }
            // Add property values based on autowire by type if applicable.
            if (mbd.getResolvedAutowireMode() == RootBeanDefinition.AUTOWIRE_BY_TYPE) {
                autowireByType(beanName, mbd, bw, newPvs);
            }
            pvs = newPvs;
        }
        boolean hasInstAwareBpps = hasInstantiationAwareBeanPostProcessors();
        boolean needsDepCheck = (mbd.getDependencyCheck() != 
                                                RootBeanDefinition.DEPENDENCY_CHECK_NONE);
        if (hasInstAwareBpps || needsDepCheck) {
            PropertyDescriptor[] filteredPds = 
                            filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
            if (hasInstAwareBpps) {
                //这里便是最最最重要的了，也就是最终的Autowired了。
                for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
                    if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                        InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = 
                                                    (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                        pvs = ibp.postProcessPropertyValues(//瞅到没，这个方法哦~~~
                                        pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
                        if (pvs == null) {
                            return;
                        }
                    }
                }
            }
            if (needsDepCheck) {
                checkDependencies(beanName, mbd, filteredPds, pvs);
            }
        }
        applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
    }

 

   Spring 尝试获取bean definition的PropertyValue集合，开始当然是空的，然后下面便是进行根据名字或者类型为我们的PropertyValue集合进行赋值了， 在不设置<beans default-autowire="byName/byType"/>的情况下是不会调用这个方法的，如果设置了byName，我们来看看做了什么？

protected void autowireByName(
            String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, 
            BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {
        //找到还没赋值的属性名称，看下面方法
        String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
        for (String propertyName : propertyNames) {
            if (containsBean(propertyName)) {
                //递归调用getBean，如果没有创建并注册，有了直接返回。
                Object bean = getBean(propertyName);
                //将刚得到或创建的bean赋值给PropertyValue
                pvs.add(propertyName, bean);
                //并将该属性名和实例注册到依赖关系映射表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();
        //遍历bean的所有属性，并将符合条件的属性名添加到结果列表中
        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);
    }

 

   上面两段代码的意思是，查看当前bean的所有属性（描述符），然后依次判断查找符合条件的属性，并添加到属性名称数组中，然后遍历这个数组，对其中的属性名依次调用getBean(propertyName)方法来获取或创建该名称的bean实例，并将该bean实例设为PropertyValue的value值，最后添加到依赖关系映射表中（dependencyForBeanMap和dependentBeanMap）。好了此时PropertyValues有值了，后面就可以用它来注入到bean的属性中了。我们接着看上面populateBean方法。

    PropertyValue值设置后，Spring会调用getBeanPostProcessor方法遍历Bean工厂中注册的所有BeanPostProcessor，其中就包括AutowiredAnnotationBeanPostProcessor（这些BeanPostProcessor都是系统默认硬编码注册到bean工厂中的）。接着就会调用AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的postProcessPropertyValues方法，并将之前的PropertyValues和bean实例传递进去。

//虽然PropertyValues属性传递过去了，但是并没有使用它直接赋值给属性变量（还不清楚为什么会传递它，其实没用到）
@Override
public PropertyValues postProcessPropertyValues(PropertyValues pvs, 
                PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeansException {
        //调用下面的方法获取InjectionMetadata对象（其实InjectionElement集合）
        InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(bean.getClass());
        try {
            metadata.inject(bean, beanName, pvs);
        }
        return pvs;
    }

private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(Class<?> clazz) {
        // 先找缓存
        InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(clazz);
        if (metadata == null) {
            synchronized (this.injectionMetadataCache) {
                metadata = this.injectionMetadataCache.get(clazz);
                if (metadata == null) {
                    //缓存没有，调用buildAutowiringMetadata方法构建
                    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 {//这里一个循环，因为要考虑父类的字段和方法
            LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = 
                                    new LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement>();
            for (Field field : targetClass.getDeclaredFields()) {
                //遍历每一个field，找到被标记为@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);
                    //创建AutowiredFieldElement。
                    currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
                }
            }
            for (Method method : targetClass.getDeclaredMethods()) {
                //遍历所有方法，这里有个桥方法的处理，我们不关心
                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);
                    //创建AutowiredMethodElement。
                    currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
                }
            }
            elements.addAll(0, currElements);
            targetClass = targetClass.getSuperclass();
        }
        while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
        //将InjectionElement集合添加到新建的InjectionMetadata中。
        return new InjectionMetadata(clazz, elements);
    }

 

   上面三个方法看似复杂其实很简单，首先Spring尝试调用findAutowiringMetadata方法获取该bean的InjectionMetadata实例（也就是有哪些属性需要被自动装配，也就是查找被@Autowired注解标记的元素）。怎么获取呢？首先去缓存里面找，找不到就遍历bean的和父类的字段域和方法，如果别标记为@Autowired并且不是静态的就添加到InjectionMetadata中，并添加到缓存中(各种缓存啊)。获得InjectionMetadata对象后便遍历其中的所有InjectionElement对象，调用其中的inject方法。前面说了InjectionElement有两个实现类，我们只看一个就可以，因为基本相同：

@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();
                    //这里是重中之重，获取真正的属性值。
                    value = beanFactory.resolveDependency(descriptor, beanName, 
                                                autowiredBeanNames, typeConverter);
                }
                if (value != null) {
                    ReflectionUtils.makeAccessible(field);
                    field.set(bean, value);//最终赋值结束。
                }
            }
        }
    }

 

  可以看到，虽然PropertyValues属性传递过去了，但是并没有使用它直接赋值给属性变量（还不清楚为什么会传递它，其实没用到），而是通过调用bean工厂的resolveDependency方法来获取属性值得。那我们看一下resolveDependency做了什么？

protected Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, 
                                        Class<?> type, String beanName,
                                     Set<String> autowiredBeanNames, 
                                TypeConverter typeConverter) throws BeansException  {
        if (type.isArray()) {//如果属性类型是数组
            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);
        }//如果属性是集合，并且是接口
        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);
        }//如果属性是Map并且是接口
        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;
        }//自定义类型了
        else {//都调用了这个方法
            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();
        }
    }

 

   这个方法其实就是根据类型到bean工厂中查找类型匹配的bean实例，然后就看到了这几个条件分支语句，如果是数组，集合，映射表，自定义类型都执行了差不多的操作，findAutowireCandidate方法。这个方法会去工厂中执行类型匹配的查找，将匹配的结果集返回，不同的是，集合数组类型会通过TypeConverter进行结果的转换。

    到此为止，找到了属性的匹配值，然后反射赋值就完成了整个的自动装配过程。可以看出，@Autowired是通过类型来进行自动装配的。

    上面是属性的赋值过程也就是InjectionFieldElement的inject方法，InjectionMethodElement的inject方法大致相同只是对每一个方法参数执行一次resolveDependency方法来获取参数值，然后反射执行方法。

    到此为止，整个实例化和装配过程也就讲完了，我们总结一下：

1）一切都是从bean工厂的getBean方法开始的，一旦该方法调用总会返回一个bean实例，无论当前是否存在，不存在就实例化一个并装配，否则直接返回。

2）实例化和装配过程中会多次递归调用getBean方法来解决类之间的依赖。

3）Spring几乎考虑了所有可能性，所以方法特别复杂但完整有条理。

4）@Autowired最终是根据类型来查找和装配元素的，但是我们设置了<beans default-autowire="byName"/>后会影响最终的类型匹配查找。因为在前面有根据BeanDefinition的autowire类型设置PropertyValue值得一步，其中会有新实例的创建和注册。就是那个autowireByName方法。

七、一切的开始

    我们上面讲完了整个Autowire过程了。那么，还有一个问题，上一篇我们知道了什么时候执行的配置文件读取和组件扫描，但Spring MVC是在什么时候开始执行真个实例化过程的呢？很简单就在组件扫描完成之后，bean工厂的refresh方法中（还记得吗？）

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            prepareRefresh();
            //前面说过，这里面执行了，组件扫描和配置文件读取
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
            prepareBeanFactory(beanFactory);
            try {
                postProcessBeanFactory(beanFactory);
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
                //这里注册了BeanPostProcessor，包括AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);
                initMessageSource();
                initApplicationEventMulticaster();
                onRefresh();
                registerListeners();
                //这里就执行了所有非延迟加载的实例化工作。//here
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
                finishRefresh();
            }
        }
    }

 

   就是上面的finishBeanFactoryInitialization方法执行了装配工作，该方法会调用bean工厂的preInstantiateSingletons方法，这个方法会遍历所有注册的bean definition实例，如果是单例并且是非延迟加载的就调用getBean方法。