Spring手动挡装配Bean之Enable模式

港控/mmm° 2021-11-13 20:58 336阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  @Enable驱动模式
 *   *  自定义Enable模式
     *   *  注解驱动
         *   *  @Configuration方式
         *  接口编程
         *   *  ImportSelector接口方式
             *  ImportBeanDefinitionRegistrar接口方式
     *  手动挡装配原理
     *   *  ConfigurationClassPostProcessor的注册
         *  解析@Import
     *  总结

# 前言 #

在SpringBoot开发中，我们经常见到Enable的模式开发，例如在SpringCloud中需要使用feign，此时需要开启Feign的注册，打上@EnableFeignClients注解，即可扫描带@FeignClient注解的FeignClient。又或是开启异步的功能，你需要加上@EnableAsyn注解。这种模式被称为“Enable模式”，也被视作SpringBoot中的“手动挡式自动装配”。本篇文章将解析Enable模式是什么，且分析源码了解底层操作。

同时，本篇文章也是下一篇介绍SpringBoot"自动档式自动装配"的魔法的铺垫式文章，为什么这么说呢？因为在自动挡中，@EnableAutoConfiguration注解起到了关键作用，同时它也是Enable驱动模式。或许读者对此注解感到陌生，但对于@SpringBootApplication这个注解一定不会陌生，因为在SpringBoot引导类上一般都会打上、这么一个注解，而@EnableAutoConfiguration元标注了@SpringBootApplication

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @SpringBootConfiguration
    @EnableAutoConfiguration
    @ComponentScan(excludeFilters = { 
    		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
    		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
    public @interface SpringBootApplication { 
      // ...
    }

在Spring式的注解中，注解是具有"派生性"的，比如日常开发经常用到的一些声明Bean的注解：

*  @Service
 *  @Controller
 *  @Configuration
 *  @Component

他们均被@Component元标注，例如@Service：

@Target({ ElementType.TYPE})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Component
    public @interface Service { 
      // ...
    }

而Spring通常解析注解时，会将注解递归解析出来，并放入Map中，也就是说，会解析到最后一层，在判断是否需要视为Bean注册到IOC容器中的时候，只需要判断是否有@Component注解即可，所以不管是@Service还是@Controller，都视为@Component，将其视作SpringBean注册到IOC容器中。

> 需要注意的是，在Spring4才支持递归的方式解析注解，也就是不管注解有多少层，最终都能识别到最底层的关键性注解例如@Component，SpringBoot1.0开始就使用了Spring4，所以可以放心其“派生性”。但在Spring3，派生性只支持一层，如果我自定义一个注解，元标注了@Service，那么到达关键注解@Component时需要2层解析，Spring3只解析一层，并没有递归解析，此时就做不到派生性了。
> 
> 在Spring中，注解都有它自己的一套方式，比如“派生性”，除此之外还有属性覆盖性，还有属性别名等等一系列的Spring专有注解模式。

综上所述，理解@Enable驱动模式，对于理解SpringBoot自动装配是必不可少的。

# @Enable驱动模式 #

在@Enable驱动模式的开发中，可以发现，其都被@Import注解所元标注，例如@EnableFeignClients

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Documented
    @Import(FeignClientsRegistrar.class)
    public @interface EnableFeignClients { 
      // ...
    }

而Import注解中的value，一般而言都会实现ImportBeanDefinitionRegistrar或ImportSelector这两个接口，又或者是类头被@Configuration注解标注，那么从这点来看，Enable模式大致分为两种方式：

*  注解驱动：在类中有配置注解，如@Configuration、@Bean等等
 *  接口编程：实现ImportBeanDefinitionRegistrar或ImportSelector这两个接口

然后将以上类放入@Import的value中即可，再给其加上一个华丽的外表，Enable\*，这样一个Enable模式就完成了。

## 自定义Enable模式 ##

下面我们自定义一个Enable模块。

### 注解驱动 ###

#### @Configuration方式 ####

先来一个最简单的注解驱动。首先自定义一个Enable注解

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Import(StringBean.class)
    public @interface EnableStringBean { 
    }

其中Import中定义的配置类如下

@Configuration
    public class StringBean { 
        @Bean
        public String stringBean(){ 
            return "Hello,world";
        }
    }

> 其实这里StringBean配置类也可以不标注@Configuration注解，在Spring3.0中限制只解析@Configuration，在后面的版本中，只要类中有@Bean、@ComponentScan等等配置注解，都可以被解析处理

@Configuration
    @EnableStringBean
    public class StringBeanContextBootstrap { 
        public static void main(String[] args) { 
            AnnotationConfigApplicationContext context =
                    new AnnotationConfigApplicationContext(StringBeanContextBootstrap.class);
    
            String string = context.getBean("stringBean", String.class);
            System.out.println(string);
            context.close();
        }
    }

在需要装配的类上打上我们的自定义注解@EnableStringBean，装配到上下文中，控制台打印  
![在这里插入图片描述][20190801091803680.png]  
可见，我们的Enable模块自动注册了一个Bean到上下文中

### 接口编程 ###

#### ImportSelector接口方式 ####

> 这种方式需要实现以上接口，并实现其selectImports方法。该方法返回一个字符串数组，这些字符串是需要被注册到Spring中的Bean的全限定类名。

这次我们来个更加动态的方式，首先重新定义Enable注解的属性

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Import(StringBeanRegister.class)
    public @interface EnableStringBean { 
        StringBean.StringType type();
    }

新增一个type属性，我们可以选择性的装载某个Bean。接下来是import中的StringBeanRegister定义

public class StringBeanRegister implements ImportSelector { 
      @Override
      public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) { 
    
        // 获取EnableStringBean注解上的type属性
        Map<String, Object> attributes =
          importingClassMetadata.getAnnotationAttributes(EnableStringBean.class.getName());
    
        StringBean.StringType type = (StringBean.StringType) attributes.get("type");
    
        switch (type) { 
          case HELLO_WORLD:
            return new String[]{ "com.mytest.condition.config.HelloWorldBean"};
          case WORLD_HELLO:
            return new String[]{ "com.mytest.condition.config.WorldHelloBean"};
          default:
            return null;
        }
      }
    }

根据type值，动态判断，接下来看看我们动态判断的两个类定义和共同的接口StringBean

public class HelloWorldBean implements StringBean { 
      @Override
      public String getString() { 
        return "hello,world";
      }
    }
    public class WorldHelloBean implements StringBean { 
      @Override
      public String getString() { 
        return "world,hello";
      }
    }
    public interface StringBean { 
      String getString();
    
      enum StringType{ 
        HELLO_WORLD,
        WORLD_HELLO
      }
    }

很简单，我们写一个测试类来试验一下

@Configuration
    @EnableStringBean(type = StringBean.StringType.WORLD_HELLO)
    public class StringBeanContextBootstrap { 
      public static void main(String[] args) { 
        AnnotationConfigApplicationContext context =
          new AnnotationConfigApplicationContext(StringBeanContextBootstrap.class);
    
        StringBean string = context.getBean(StringBean.class);
    
        System.out.println(string.getString());
    
        context.close();
      }
    }

这里我们的EnableStringBean注解value=StringType.WORLD\_HELLO  
![在这里插入图片描述][20190801091843757.png]  
可见，反向输出helloWorld的Bean被成功装载。装载方式随着type的不同而装载不同的Bean

#### ImportBeanDefinitionRegistrar接口方式 ####

这种实现方式稍稍增加了难度。因为其接口方法需要自行构造BeanDefinition，并注册到Spring中，不像上面两种方式，只需要提供要注册的Bean信息。这种导入方式可以在接口方法中自行控制注册流程。

首先我们定义一个ImportBeanDefinitionRegistrar接口的实现类

public class StringBeanDefinitionRegister implements ImportBeanDefinitionRegistrar { 
      @Override
      public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) { 
    
        StringBeanRegister register = new StringBeanRegister();
        // 使用上一个例子的代码，选择出要注册的Bean名称的全限定类名
        String[] beanName = register.selectImports(importingClassMetadata);
    
        Stream.of(beanName)
          // 将Stream变为BeanDefinitionBuilder集合
          .map(BeanDefinitionBuilder::genericBeanDefinition)
          // 将Stream变为BeanDefinition集合
          .map(BeanDefinitionBuilder::getBeanDefinition)
          // 将每个BeanDefinition注册到IOC中
          .forEach(beanDefinition ->
                   BeanDefinitionReaderUtils.registerWithGeneratedName(beanDefinition, registry));
      }
    }

这里我们看到，不仅需要提供要注册的Bean，还需要自行实现注册。Spring此种设计，无谓是拓宽了扩展性，因为有些装配只需要提供要注册的Bean类名是哪些就好了，但有些装配，需要细节到，动态自定义Bean的更多信息例如构造器参数是哪些、注册进去的BeanName需要叫什么等等，多了一个可以自定义BeanDefinition信息的维度，但有些装配不需要这么复杂。所以分为简、中、难三种维度供装配Bean的扩展，此种设计令我佩服。

## 手动挡装配原理 ##

### ConfigurationClassPostProcessor的注册 ###

从这一节开始，将深入源码分析以上Enable模式的原理。

到现在我们已知@Enable\*注解被@Import注解所元标注，所以我们的重点就在Spring上下文是什么时候扫描解析@Import这个注解的呢？

> 说到这里不得不提负责解析@Configuration的一个处理类`ConfigurationClassPostProcessor`，这个类不仅解析了@Import注解，还负责解析@Configuration注解。
> 
> ConfigurationClassPostProcessor是一个BeanFactoryPostProcessor，所以它具有在Spring实例化Bean之前，修改和添加Bean定义的能力。它解析大多数配置类注解，所以具有动态根据注解注册Bean到上下文中的能力。

那么是谁负责注册`ConfigurationClassPostProcessor` 到Spring上下文的呢？全局搜索这个类，我们发现在AnnotationConfigUtils这个类的registerAnnotationConfigProcessors方法中，注册了这个类成为SpringBean

public static Set<BeanDefinitionHolder> registerAnnotationConfigProcessors(
      BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) { 
    
      // ...
      
      if (!registry.containsBeanDefinition(CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) { 
        // 将ConfigurationClassPostProcessor类构造为BeanDefinition
        RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(ConfigurationClassPostProcessor.class);
        def.setSource(source);
        // 注册到IOC中
        beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
      }
      
    	// ...
    }

那么这个工具类的这个注册方法又被哪里引用了呢？可以找到，这个工具类将被处理注解的上下文 `AnnotationConfigApplicationContext` 的构造函数中调用

public AnnotationConfigApplicationContext() { 
      // 将在以下AnnotatedBeanDefinitionReader类的构造函数中被构造
      this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
      this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
    }

public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, Environment environment) { 
      // ...
      // 调用了上面说到的工具，注册了ConfigurationClassPostProcessor
      AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
    }

到此，就是Spring将ConfigurationClassPostProcessor这个处理类注册为SpringBean的过程。

### 解析@Import ###

> 在这篇文章中，不对ConfigurationClassPostProcessor进行过多的分析，只分析解析@Import注解的流程。

在postProcessBeanDefinitionRegistry方法中可以看到，由此开始了对配置注解的解析方法processConfigBeanDefinitions

public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) { 
      List<BeanDefinitionHolder> configCandidates = new ArrayList<>();
      // 这里获取Spring中所有的Bean名称
      String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
    
      for (String beanName : candidateNames) { 
        // 转换为Bean的定义类
        BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
        // 判断是否已经被解析过了
        if (ConfigurationClassUtils.isFullConfigurationClass(beanDef) ||
            ConfigurationClassUtils.isLiteConfigurationClass(beanDef)) { 
          if (logger.isDebugEnabled()) { 
            logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
          }
        }
        // 这里确认此Bean没有被解析过，判断是否需要被解析
        else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) { 
          // 代码能到这里，说明此Bean需要被解析，放入集合中
          configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
        }
      }
      
      // Parse each @Configuration class
      // 解析配置注解的类
      ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
        this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
        this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);
    
      Set<BeanDefinitionHolder> candidates = new LinkedHashSet<>(configCandidates);
      Set<ConfigurationClass> alreadyParsed = new HashSet<>(configCandidates.size());
      do { 
        // 解析
        parser.parse(candidates);
        
        // ...
        
        // 将解析到的Bean注册到Spring容器中去
        this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);
        
        // ...
    }

这里值得一提的是，ConfigurationClassUtils的checkConfigurationClassCandidate方法，此方法用来判断Bean是否是一个配置类（需要被解析）

if (isFullConfigurationCandidate(metadata)) { 
      beanDef.setAttribute(CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE, CONFIGURATION_CLASS_FULL);
    }
    else if (isLiteConfigurationCandidate(metadata)) { 
      beanDef.setAttribute(CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE, CONFIGURATION_CLASS_LITE);
    }

以上两个分支都表示此Bean需要被解析，至于Full和Lite模式，此时可以先看作一个黑盒，不作过多研究。

public static boolean isFullConfigurationCandidate(AnnotationMetadata metadata) { 
       return metadata.isAnnotated(Configuration.class.getName());
    }

private static final Set<String> candidateIndicators = new HashSet<>(8);
    
    static { 
      candidateIndicators.add(Component.class.getName());
      candidateIndicators.add(ComponentScan.class.getName());
      candidateIndicators.add(Import.class.getName());
      candidateIndicators.add(ImportResource.class.getName());
    }
    
    public static boolean isLiteConfigurationCandidate(AnnotationMetadata metadata) { 
      // Do not consider an interface or an annotation...
      if (metadata.isInterface()) { 
        return false;
      }
    
      // Any of the typical annotations found?
      for (String indicator : candidateIndicators) { 
        if (metadata.isAnnotated(indicator)) { 
          return true;
        }
      }
    
      // Finally, let's look for @Bean methods...
      try { 
        return metadata.hasAnnotatedMethods(Bean.class.getName());
      }
      catch (Throwable ex) { 
        if (logger.isDebugEnabled()) { 
          logger.debug("Failed to introspect @Bean methods on class [" + metadata.getClassName() + "]: " + ex);
        }
        return false;
      }
    }

上面的代码很简单，我们这里总结一下当Bean是怎样的就会去解析它呢？

只要类中具有以下注解

*  @Configuration
 *  @Component
 *  @ComponentScan
 *  @Import
 *  @ImportResource
 *  @Bean

所以，只要IOC容器中有被打上@Enable\*注解的Bean，此时就会被拿出来解析，执行parser的parse方法，而parser的parse方法最终会来到doProcessConfigurationClass方法，真正解析配置注解。所以对@Import注解的解析就在该方法中

// Process any @Import annotations
    processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), true);

其中，在getImports方法中，将获取@Import注解中的value值，也就是上面所说的注解编程和接口编程自定义的那个类，然后将其封装为SourceClass对象

private void processImports(ConfigurationClass configClass, SourceClass currentSourceClass,
                                Collection<SourceClass> importCandidates, boolean checkForCircularImports) { 
    
      // importCandidates集合就是Import的value
      if (importCandidates.isEmpty()) { 
        return;
      }
    
    	// ...
      
      this.importStack.push(configClass);
      try { 
        for (SourceClass candidate : importCandidates) { 
          // 判断是否是ImportSelector的实现
          if (candidate.isAssignable(ImportSelector.class)) { 
            // Candidate class is an ImportSelector -> delegate to it to determine imports
            Class<?> candidateClass = candidate.loadClass();
            // 实例化成ImportSelector类
            ImportSelector selector = BeanUtils.instantiateClass(candidateClass, ImportSelector.class);
            // 如果有aware方法，在这里会进行aware设置
            ParserStrategyUtils.invokeAwareMethods(
              selector, this.environment, this.resourceLoader, this.registry);
            // 延迟导入，其中ImportSelector接口有一个子类是DeferredImportSelector
            // 表示该Import要延迟导入，此时不做解析，只是将其保存在一个集合中去
            // 在所有配置类解析完成之后，才会对DeferredImportSelector实现类要导入的类进行解析
            if (selector instanceof DeferredImportSelector) { 
              // 封装DeferredImportSelector类，将其信息保存到集合中
              this.deferredImportSelectorHandler.handle(
                configClass, (DeferredImportSelector) selector);
            }
            // 若不是延迟导入，那就直接开始导入工作
            else { 
              // 调用selector的方法，获取需要被注册的Bean的类名
              String[] importClassNames = selector.selectImports(currentSourceClass.getMetadata());
              Collection<SourceClass> importSourceClasses = asSourceClasses(importClassNames);
              // 递归解析该需要被注册的Bean
              processImports(configClass, currentSourceClass, importSourceClasses, false);
            }
          }
          // 又或者是ImportBeanDefinitionRegistrar的实现？
          else if (candidate.isAssignable(ImportBeanDefinitionRegistrar.class)) { 
            // Candidate class is an ImportBeanDefinitionRegistrar ->
            // delegate to it to register additional bean definitions
            Class<?> candidateClass = candidate.loadClass();
            ImportBeanDefinitionRegistrar registrar =
              BeanUtils.instantiateClass(candidateClass, ImportBeanDefinitionRegistrar.class);
            ParserStrategyUtils.invokeAwareMethods(
              registrar, this.environment, this.resourceLoader, this.registry);
            // 这里的做法是先将ImportBeanDefinitionRegistrar存放起来
            // 在稍后一点再调用其方法注册BeanDefinition
            configClass.addImportBeanDefinitionRegistrar(registrar, currentSourceClass.getMetadata());
          }
          // 到这里，判断不是以上的接口编程实现
          // 或者是上面import接口编程返回出来的需要被导入的那些类，也会走到这一步
          // 将此类当作配置类解析
          else { 
            // Candidate class not an ImportSelector or ImportBeanDefinitionRegistrar ->
            // process it as an @Configuration class
            this.importStack.registerImport(
              currentSourceClass.getMetadata(), candidate.getMetadata().getClassName());
            // 接下来还会到doProcessConfigurationClass方法再进行解析
            // 还会走一样的流程进行解析配置注解
            processConfigurationClass(candidate.asConfigClass(configClass));
          }
        }
      }
      // ...
    }

可以看到，这段代码的逻辑正好就是我们开头所示范的三种方式去自定义Enable模式，所以在下面就可以进行一个总结了

## 总结 ##

可见，Enable模式关键其实就是@Import注解中的value所配置的类，这个类就是引导注册某些Bean的核心，到这里应该也能理解为何称之为"手动挡"，因为它无法自动判断动态装配一些Bean，而是要自己去实现一个注册Bean的类，它可以是接口编程的，可以是注解驱动的，要配置什么Bean完全由手动完成，并且手动打上一个@Enable\*注解。

> 或许这篇文章需要有ConfigurationClassPostProcessor解析逻辑基础，那么下一篇文章将开启对其的具体解析

如果有看懂的读者，就会发现，其实Import中的value所配置的类可以不必是SpringBean，例如ImportSelector接口方式，其返回的类名所对应的类可以没有任何注解，其也会被注册到Spring容器中去，亦或是注解驱动，类头也不必打上@Configuration，也可以解析@Bean、@ComponentScan等等注解，只不过如果有@Configuration注解的话此配置类是Full模式，这里也推荐打上@Configuration。关于配置模式，在具体讲解ConfigurationClassPostProcessor中也会介绍到。

在SpringBoot自动装配（自动挡）技术中，也是用到了@Enable驱动模式，但是它为什么是自动挡呢？因为它可以自动解析包下的所有@Component的类或其派生注解，将它们注册到Spring中，还能注册jar包中需要被注册的Bean，然而以上操作并不需要在你的代码中加任何代码，只需要加入对应的jar依赖，不需要其被装配也只需移除jar依赖，或是配置exclude黑名单。而开启自动挡，只需要Spring容器中有Bean被打上@EnableAutoConfiguration（派生@SpringBootApplication）即可。

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