Spring 注解编程之模式注解

小鱼儿 2021-06-10 20:38 455阅读 0赞

Spring 框架中有很多可用的注解，其中有一类注解称模式注解(Stereotype Annotations)，包括 `@Component`, `@Service`,`@Controller`,`@Repository` 等。只要在相应的类上标注这些注解，就能成为 Spring 中组件(Bean)。

> 需要配置开启自动扫描。如在 XML 中配置 <context:component-scan base-package="xxx.xxx.xx"/>\` 或使用注解 @ComponentScan。

从最终的效果上来看，`@Component`, `@Service`,`@Controller`,`@Repository` 起到的作用完全一样，那为何还需要多个不同的注解？

从官方 [wiki ][wiki] 我们可以看到原因。

> A ***stereotype annotation*** is an annotation that is used to declare the role that a component plays within the application. For example, the `@Repository` annotation in the Spring Framework is a marker for any class that fulfills the role or *stereotype* of a repository (also known as Data Access Object or DAO).

不同的模式注解虽然功能相同，但是代表含义却不同。

标注`@Controller` 注解，这类组件就可以表示为 WEB 控制层 ，处理各种 HTTP 交互。标注 `@Service` 可以表示为内部服务层 ，处理内部服务各种逻辑。而 `@Repository` 可以代表示为数据控制层，代表数据库增删改查动作。

这样一来不同模式注解带来了不同的含义，清晰将服务进行分层。

除了上面的作用，特定的模式注解，Spring 可能会在未来增加额外的功能语义。如现在 `@Repository` 注解，可以增加[异常的自动转换功能][Link 1]。

所以，对于分层服务最好使用各自特定语义的模式注解，如 WEB 层就使用 `@Controller`注解。

## 模式注解原理 ##

在 Spring 中任何标注 `@Component` 的组件都可以成为扫描的候选对象。另外任何使用 `@Component` 标注的注解，如 `@Service`，当其标注组件时，也能被当做扫描的候选对象。。

> `@Component` is a generic stereotype for any Spring-managed component. Any component annotated with `@Component` is a candidate for component scanning. Similarly, any component annotated with an annotation that is itself meta-annotated with `@Component` is also a candidate for component scanning. For example, `@Service` is meta-annotated with `@Component`.

![@service][service]

如果想使自定义的注解也能如 `@Service` 注解功能一样，只要在自定义注解上标注 `@Component` 就可以。

### AnnotationMetadata ###

从上面文档看出只要在类上存在 `@Component`注解，即使存在于注解的注解上，Spring 都将能其成为候选组件。

> 注解上的注解 Spring 将其定义为元注解(***meta-annotation***),如 `@Component`标注在 `@Service`上，`@Component` 就被称作为元注解。后面我们就将注解的注解称为元注解。

> A ***meta-annotation*** is an annotation that is declared on another annotation. An annotation is therefore *meta-annotated* if it is annotated with another annotation. For example, any annotation that is declared to be *documented* is meta-annotated with `@Documented` from the`java.lang.annotation` package.

那么对于一个类是否可以成为 Spring 组件，需要判断这个类是否包含 `@Component` 注解，或者类上元注解中是否包含 `@Component`。

在 Spring 中可以通过 `MetadataReader` 获取 `ClassMetadata` 以及 `AnnotationMetadata`，然后获取相应元数据。

`ClassMetadata` 可以获取类的各种元数据，比如类名，接口等。

![ClassMetadata][]

而 `AnnotationMetadata` 可以获取当前类上注解的元数据，如注解名字，以及元注解信息等。

![AnnotationMetadata][]

所以只要获取到 AnnotationMetadata，就可以判断是否存在 `@Component`。判断方式如下

![判断是否存在 Component][Component]

### 获取 AnnotationMetadata ###

这里我们从 XML 配置开启扫描开始讲起。

`<context:component-scan base-package="xxx.xxx.xx"/>`

首先在 META-INF 下查找 spring.handles 文件。

> 不明白小伙伴们可以查看上一篇文章 [缘起 Dubbo ，讲讲 Spring XML Schema 扩展机制][Dubbo _ Spring XML Schema]

![image.png][]

context 标签在 `ContextNamespaceHandler` 注册 XML 解析器。在 `ContextNamespaceHandler`中其使用了 `ComponentScanBeanDefinitionParser`真正解析 XML。

![ContextNamespaceHandler 源码][ContextNamespaceHandler]

在 `ComponentScanBeanDefinitionParser#parse` 方法中，首先获取 XML 中配置 `base-package`属性，获取扫描的范围，然后调用 `ClassPathBeanDefinitionScanner#doScan` 获取 `base-package` 所有 `BeanDefinition`。

![ComponentScanBeanDefinitionParser\#parse][ComponentScanBeanDefinitionParser_parse]

在 `doScan` 方法中最终会调用`ClassPathScanningCandidateComponentProvider#scanCandidateComponents` 获取扫描范围内所有 `BeanDefinition`

![\`doScan\`][doScan]

在 `scanCandidateComponents 中首先获取扫描包范围内资源对象，然后迭代从可读取资源对象中`MetadataReaderFactory\#getMetadataReader(resource)`获取`MetadataReader\` 对象。

![\`scanCandidateComponents\`][scanCandidateComponents]

上文已经讲到 `MetadataReader` 对象作用，这里查看如何使用`MetadataReader` 进行判断。

### 筛选组件 ###

在 `isCandidateComponent`方法中将会传入 `MetadataReader` 到`TypeFilter#match`进行判断。

![\`isCandidateComponent\`][isCandidateComponent]

条件的判断主要使用 `excludeFilters`与 `includeFilters` 两个字段决定。那两个字段从何处生成？

原来在`ComponentScanBeanDefinitionParser`中调用 `ClassPathBeanDefinitionScanner`构造方法时，默认传入 `useDefaultFilters=true`。

![构造方法][format_png]

在 `registerDefaultFilters` 注册默认的过滤器，生成 `excludeFilters`与 `includeFilters` 初始值。

![\`registerDefaultFilters\`][registerDefaultFilters]

默认情况下，`excludeFilters` 将会是个空集，而 `includeFilters` 集合中增加一个包含`@Component` 类型信息的 `AnnotationTypeFilter` 实例，以及另外两个包含 Java EE 注解`AnnotationTypeFilter` 实例。

跳到 `AnnotationTypeFilter#match` 方法中。AnnotationTypeFilter 类图如下。

![image.png][image.png 1]

`AnnotationTypeFilter#match` 方法在抽象类 `AbstractTypeHierarchyTraversingFilter`中实现。

![match][]

`match` 方法首先调用了 `matchSelf`，而该方法最终由 AnnotationTypeFilter 重写。

![\`matchSelf\`][matchSelf]

可以看到这里最终使用 `AnnotationMetadata` 方法判断是否存在指定注解。

源码分析就到此为止，下篇文章将会深入 `AnnotationMetadata`，查看其实如何获取元数据的。

## 帮助文档 ##

Spring Annotation Programming Model  
[beans-stereotype-annotations][]  
『Spring Boot 编程思想』

[wiki]: https://github.com/spring-projects/spring-framework/wiki/Spring-Annotation-Programming-Model
[Link 1]: https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/data-access.html#orm-exception-translation
[service]: /images/20210527/50d7135f56d4465db7633ef8b0d74008.png
[ClassMetadata]: /images/20210527/472f8d480c0f4694ad34af5877185463.png
[AnnotationMetadata]: /images/20210527/459d079400774b289f273eed839810e3.png
[Component]: /images/20210527/ad941e571b43446983fe35caac49f7c4.png
[Dubbo _ Spring XML Schema]: https://juejin.im/post/5d06018b518825276a286a3d
[image.png]: /images/20210527/8aea23fed7574c94b4ece4d38e645f9b.png
[ContextNamespaceHandler]: /images/20210527/a9a1ef8734b44816a165f32f5b1cd028.png
[ComponentScanBeanDefinitionParser_parse]: /images/20210527/0f145e1584ba4d4abb5aced485936795.png
[doScan]: /images/20210527/012803e755b9464b96852ce60b8d36a2.png
[scanCandidateComponents]: /images/20210527/3b767f05c4ae4c85ae53b78a3c9aed94.png
[isCandidateComponent]: /images/20210527/8e29d5306baa4719ade9364fa34d6325.png
[format_png]: /images/20210527/9af1bc8ddee840d9aa0dc682e4f01407.png
[registerDefaultFilters]: /images/20210527/9269c85998e94ec09e488531f21a38b5.png
[image.png 1]: /images/20210527/d9b9054d17b94eea844d885bb61809e1.png
[match]: /images/20210527/5dfb2401713d4b2aa46d832844ee820d.png
[matchSelf]: /images/20210527/0b08efa398024010a951ac9fdb52a28c.png
[beans-stereotype-annotations]: https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/core.html#beans-stereotype-annotations