Spring IoC 依赖注入（三）resolveDependency
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resolveDependency 是 Spring 进行依赖查找的核心 API。弄明白了 resolveDependency，基本上依赖注入的问题也就搞明白了一半。resolveDependency 本质是根据类型查找依赖，调用 beanFactory#beanNamesForType 方法根据类型查找依赖名称。
- 根据名称查找依赖：getBean(beanName)。
- 根据类型查找依赖：beanFactory#resolveDependency，本文会深入分析依赖查找的源码。
认知一下，与依赖查找的相关 API：
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resolveDependency：支持 Optional、延迟注入、懒加载注入、正常注入。
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doResolveDependency：在依赖查找之前，想办法快速查找，如缓存 beanName、@Value 等直接获取注入的值，避免通过类型查找，最后才对集合依赖和单一依赖分别进行了处理。实际上，无论是集合依赖还是单一依赖查找都是调用 findAutowireCandidates 方法。
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findAutowireCandidates：真正在 Spring IoC 容器中进行依赖查找，依赖查找的来源有三：①内部对象 ②托管Bean ③BeanDefinition。最后如果无法查找到依赖对象，会进行一些补偿机制，想方设法获取注入的对象，如泛型补偿，自引用补偿。
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isAutowireCandidate：判断候选对象是否可用，有三重过滤规则：①bd.autowireCandidate=true -> ②泛型匹配 -> ③@Qualifier。委托给 ContextAnnotationAutowireCandidateResolver。
isAutowireCandidate 方法过滤候选对象
首先，我们也先认知一下这几个类：
- ParameterNameDiscoverer：用于提取方法参数名称。
- DependencyDescriptor：封装了依赖注入点的详细信息，可以是字段 Field，也可以是方法参数 MethodParameter。
- AutowireCandidateResolver：判断 DependencyDescriptor 是否是可注入对象。Spring IoC 容器默认实现为 ContextAnnotationAutowireCandidateResolver。
1. resolveDependency
resolveDependency 依赖查找解决了以下场景：
- Optional：JDK8 提供了 API。主要是将依赖设置非强制依赖，即 descriptor.required=false。
- 延迟依赖注入支持：ObjectFactory、ObjectProvider、javax.inject.Provider 没有本质的区别。
- 另一种延迟注入的支持 - @Lazy 属性。
- 根据类型查找依赖 - doResolveDependency。
@Override
public Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String requestingBeanName, Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
// ParameterNameDiscovery用于解析方法参数名称
descriptor.initParameterNameDiscovery(getParameterNameDiscoverer());
// 1. Optional<T>
if (Optional.class == descriptor.getDependencyType()) {
return createOptionalDependency(descriptor, requestingBeanName);
// 2. ObjectFactory<T>、ObjectProvider<T>
} else if (ObjectFactory.class == descriptor.getDependencyType() ||
ObjectProvider.class == descriptor.getDependencyType()) {
return new DependencyObjectProvider(descriptor, requestingBeanName);
// 3. javax.inject.Provider<T>
} else if (javaxInjectProviderClass == descriptor.getDependencyType()) {
return new Jsr330Factory().createDependencyProvider(descriptor, requestingBeanName);
} else {
// 4. @Lazy
Object result = getAutowireCandidateResolver().getLazyResolutionProxyIfNecessary(
descriptor, requestingBeanName);
// 5. 正常情况
if (result == null) {
result = doResolveDependency(descriptor, requestingBeanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
}
return result;
}
}
说明： 前四种场景（Optional，延迟注入 ObjectProvider + @Lazy），我们先放一下，重点分析一下最基本的使用场景，Spring 是如何进行依赖查找的 - doResolveDependency。其实无论是什么场景，最底层都是调用 doResolveDependency。
2. doResolveDependency
doResolveDependency 封装了依赖查找的各种情况：
- 快速查找： @Autowired 注解处理场景。AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 处理 @Autowired 注解时，如果注入的对象只有一个，会将该 bean 对应的名称缓存起来，下次直接通过名称查找会快很多。
- 注入指定值：@Value 注解处理场景。QualifierAnnotationAutowireCandidateResolver 处理 @Value 注解时，会读取 @Value 对应的值进行注入。如果是 String 要经过三个过程：①占位符处理 -> ②EL 表达式解析 -> ③类型转换，这也是一般的处理过程，BeanDefinitionValueResolver 处理 String 对象也是这个过程。
- 集合依赖查询：直接全部委托给 resolveMultipleBeans 方法。
- 单个依赖查询：先调用 findAutowireCandidates 查找所有可用的依赖，如果有多个依赖，则根据规则匹配： @Primary -> @Priority -> ③方法名称或字段名称。
public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, String beanName, Set<String> autowiredBeanNames, TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
InjectionPoint previousInjectionPoint = ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(descriptor);
try {
// 1. 快速查找，根据名称查找。AutowiredAnnotationBeanPostProcessor用到
Object shortcut = descriptor.resolveShortcut(this);
if (shortcut != null) {
return shortcut;
}
// 2. 注入指定值，QualifierAnnotationAutowireCandidateResolver解析@Value会用到
Class<?> type = descriptor.getDependencyType();
Object value = getAutowireCandidateResolver().getSuggestedValue(descriptor);
if (value != null) {
if (value instanceof String) {
// 2.1 占位符解析
String strVal = resolveEmbeddedValue((String) value);
BeanDefinition bd = (beanName != null && containsBean(beanName) ?
getMergedBeanDefinition(beanName) : null);
// 2.2 Spring EL 表达式
value = evaluateBeanDefinitionString(strVal, bd);
}
TypeConverter converter = (typeConverter != null ? typeConverter : getTypeConverter());
try {
// 2.3 类型转换
return converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getTypeDescriptor());
} catch (UnsupportedOperationException ex) {
return (descriptor.getField() != null ?
converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getField()) :
converter.convertIfNecessary(value, type, descriptor.getMethodParameter()));
}
}
// 3. 集合依赖，如 Array、List、Set、Map。内部查找依赖也是使用findAutowireCandidates
Object multipleBeans = resolveMultipleBeans(descriptor, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
if (multipleBeans != null) {
return multipleBeans;
}
// 4. 单个依赖查询
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
// 4.1 没有查找到依赖，判断descriptor.require
if (matchingBeans.isEmpty()) {
if (isRequired(descriptor)) {
raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
}
return null;
}
String autowiredBeanName;
Object instanceCandidate;
// 4.2 有多个，如何过滤
if (matchingBeans.size() > 1) {
// 4.2.1 @Primary -> @Priority -> 方法名称或字段名称匹配
autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
// 4.2.2 根据是否必须，抛出异常。注意这里如果是集合处理，则返回null
if (autowiredBeanName == null) {
if (isRequired(descriptor) || !indicatesMultipleBeans(type)) {
return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
} else {
return null;
}
}
instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
} else {
// We have exactly one match.
Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
autowiredBeanName = entry.getKey();
instanceCandidate = entry.getValue();
}
// 4.3 到了这，说明有且仅有命中一个
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
}
// 4.4 实际上调用 getBean(autowiredBeanName, type)。但什么情况下会出现这种场景？
if (instanceCandidate instanceof Class) {
instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
}
Object result = instanceCandidate;
if (result instanceof NullBean) {
if (isRequired(descriptor)) {
raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
}
result = null;
}
if (!ClassUtils.isAssignableValue(type, result)) {
throw new BeanNotOfRequiredTypeException(autowiredBeanName, type, instanceCandidate.getClass());
}
return result;
} finally {
ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(previousInjectionPoint);
}
}
说明： doResolveDependency 方法的四个功能，快速查找和集合处理都委托给了其它方法，注入指定值虽然看起来复杂，但占位符处理、EL 表达式解析、类型转换这三个功能点都有具体的类处理，也不是本文的重点。
我们重点看一下单个依赖的查询，弄明白了单个依赖的查询，其它集合依赖也差不多。
- 查找容器中所有可用依赖：findAutowireCandidates 方法根据类型查找依赖。
- 如何有多个依赖怎么处理？其实 Spring 有一套通用的流程，先按 @Primary 查找，再按 @Priority，最后按方法名称或字段名称查找，直到只有一个 bean 为止。相关的匹配规则见 determineAutowireCandidate 方法。
- 此时只有一个依赖，从容器获取真实的 bean。descriptor.resolveCandidate 方法根据名称 autowiredBeanName 实例化对象。
思考：findAutowireCandidates 返回的为什么是对象类型，而不是实例对象？
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
matchingBeans 中的 Object 对象可能是对象类型，而不全部是实例对象。因为 findAutowireCandidates 方法是根据类型 type 查找名称 beanNames，如果容器中该 beanName 还没有实例化，findAutowireCandidates 不会画蛇添足直接实例化该 bean，当然如果已经实例化了会直接返回这个 bean。
3. findAutowireCandidates
根据上面的分析，resolveDependency 方法对 Optional、延迟注入、懒加载注入等分别进行了处理。之后 doResolveDependency 在正式查找之前看能不能快速查找，如缓存 beanName、@Value 等快速指定需要注入的值，避免通过类型查找，最后才对集合依赖和单一依赖分别进行了处理。实际上，无论是集合依赖还是单一依赖查找，本质上都是调用 findAutowireCandidates 进行类型依赖查找。
从 findAutowireCandidates 方法，我们可以看到 Spring IoC 依赖注入的来源：
- 先查找 Spring IoC 内部依赖 resolvableDependencies。在 AbstractApplicationContext#prepareBeanFactory 方法中默认设置了如下内部依赖：BeanFactory、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、ApplicationContext。
- 在父子容器进行类型查找：查找类型匹配的 beanNames，beanFactory#beanNamesForType 方法根据类型查找是，先匹配单例实例类型（包括 Spring 托管 Bean），再匹配 BeanDefinition 的类型。从这一步，我们可以看到 Spring 依赖注入的另外两个来源：一是 Spring 托管的外部 Bean，二是 Spring BeanDefinition。
protected Map<String, Object> findAutowireCandidates(
@Nullable String beanName, Class<?> requiredType, DependencyDescriptor descriptor) {
Map<String, Object> result = new LinkedHashMap<>(candidateNames.length);
// 1. Spring IoC 内部依赖 resolvableDependencies
for (Map.Entry<Class<?>, Object> classObjectEntry : this.resolvableDependencies.entrySet()) {
Class<?> autowiringType = classObjectEntry.getKey();
if (autowiringType.isAssignableFrom(requiredType)) {
Object autowiringValue = classObjectEntry.getValue();
autowiringValue = AutowireUtils.resolveAutowiringValue(autowiringValue, requiredType);
if (requiredType.isInstance(autowiringValue)) {
result.put(ObjectUtils.identityToString(autowiringValue), autowiringValue);
break;
}
}
}
// 2. 类型查找：本质上递归调用beanFactory#beanNamesForType。先匹配实例类型，再匹配bd。
String[] candidateNames = BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(
this, requiredType, true, descriptor.isEager());
for (String candidate : candidateNames) {
// 2.1 isSelfReference说明beanName和candidate本质是同一个对象
// isAutowireCandidate进一步匹配bd.autowireCandidate、泛型、@@Qualifier等进行过滤
if (!isSelfReference(beanName, candidate) && isAutowireCandidate(candidate, descriptor)) {
// 2.2 添加到候选对象中
addCandidateEntry(result, candidate, descriptor, requiredType);
}
}
// 3. 补偿机制：如果依赖查找无法匹配，怎么办？包含泛型补偿和自身引用补偿两种。
if (result.isEmpty()) {
boolean multiple = indicatesMultipleBeans(requiredType);
// 3.1 fallbackDescriptor: 泛型补偿，实际上是允许注入对象类型的泛型存在无法解析的情况
DependencyDescriptor fallbackDescriptor = descriptor.forFallbackMatch();
// 3.2 补偿1：不允许自称依赖，但如果是集合依赖，需要过滤非@Qualifier对象。什么场景？
for (String candidate : candidateNames) {
if (!isSelfReference(beanName, candidate) && isAutowireCandidate(candidate, fallbackDescriptor) &&
(!multiple || getAutowireCandidateResolver().hasQualifier(descriptor))) {
addCandidateEntry(result, candidate, descriptor, requiredType);
}
}
// 3.3 补偿2：允许自称依赖，但如果是集合依赖，注入的集合依赖中需要过滤自己
if (result.isEmpty() && !multiple) {
for (String candidate : candidateNames) {
if (isSelfReference(beanName, candidate) &&
(!(descriptor instanceof MultiElementDescriptor) || !beanName.equals(candidate)) &&
isAutowireCandidate(candidate, fallbackDescriptor)) {
addCandidateEntry(result, candidate, descriptor, requiredType);
}
}
}
}
return result;
}
说明： findAutowireCandidates 大致可以分为三步：先查找内部依赖，再根据类型查找，最后没有可注入的依赖则进行补偿。
- 查找内部依赖：Spring IoC 容器本身相关依赖，这部分内容是用户而言是透明的，也不用感知。resolvableDependencies 集合中注册如 BeanFactory、ApplicationContext 、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher 等。
- 根据类型查找：包括 ①外部托管 Bean ②注册 BeanDefinition。类型查找调用 beanFactory#beanNamesForType 方法，详见 Spring IoC 依赖查找之类型自省。我们来看一下如何过滤的。
- 自身引用：isSelfReference 方法判断 beanName 和 candidate 是否是同一个对象，包括两种情况：一是名称完全相同，二是 candidate 对应的工厂对象创建了 beanName。
- 是否可以注入：底层实际调用 resolver.isAutowireCandidate 方法进行过滤，包含三重规则：①bd.autowireCandidate=true -> ②泛型匹配 -> ③@Qualifier。下面会详细介绍这个方法。
- 补偿机制：如果依赖查找无法匹配，怎么办？Spring 提供了两种补偿机制：一是泛型补偿，允许注入对象对象的泛型无法解析，二是自身引用补偿，对这两种机制使用如下：
- 先使用泛型补偿，不允许自身引用：即 fallbackDescriptor。此时如果是集合依赖，对象必须是 @Qualifier 类型。
- 允许泛型补偿和自身引用补偿：但如果是集合依赖，必须过滤自己本身，即 beanName.equals(candidate) 必须剔除。
现在 findAutowireCandidates 处理过程，基本上很清晰了，还有两个小问题需要再澄清一下：
- isAutowireCandidate 方法是如何过滤修改对象？
- addCandidateEntry 最终最终返回的都是实例对象吗？
先看一下 addCandidateEntry 方法，如果对象还未实例化，Spring 不会画蛇添足将 candidateName 通过 getName 提前实例化。之所以要强调这点，是因为 Spring 的 Bean 生命周期，其实从 Bean 还未实例化就已经开始，Spring 会尽可能的不要初始化该 Bean，除非显式调用 getBean 或不得不实例化时，这点在阅读源码是会感受非常强烈，我们在使用 Spring API 时也要非常注意这点。
private void addCandidateEntry(Map<String, Object> candidates, String candidateName,
DependencyDescriptor descriptor, Class<?> requiredType) {
// 1. 集合依赖，直接调用 getName(candidateName) 实例化
if (descriptor instanceof MultiElementDescriptor) {
Object beanInstance = descriptor.resolveCandidate(candidateName, requiredType, this);
if (!(beanInstance instanceof NullBean)) {
candidates.put(candidateName, beanInstance);
}
// 2. 已经实例化，直接返回实例对象
} else if (containsSingleton(candidateName) || (descriptor instanceof StreamDependencyDescriptor && ((StreamDependencyDescriptor) descriptor).isOrdered())) {
Object beanInstance = descriptor.resolveCandidate(candidateName, requiredType, this);
candidates.put(candidateName, (beanInstance instanceof NullBean ? null : beanInstance));
// 3. 只获取candidateName的类型，真正需要注入时才实例化对象
} else {
candidates.put(candidateName, getType(candidateName));
}
}
说明： descriptor.resolveCandidate 基本上都是直接调用 getName(beanName) 实例化 bean。在大部分场景中，addCandidateEntry 方法只会以返回该 candidateName 对应的类型，而不会提前实例该对象。
4. isAutowireCandidate
isAutowireCandidate 判断候选对象是否可用。实际是都是委托给 AutowireCandidateResolver#isAutowireCandidate 接口判断，Spring 中默认的实现是 ContextAnnotationAutowireCandidateResolver。
isAutowireCandidate 方法过滤候选对象有三重规则：①bd.autowireCandidate=true -> ②泛型匹配 -> ③@Qualifier。更多源码分析见 Spring 注解原理 AutowireCandidateResolver：@Qualifier @Value。
protected boolean isAutowireCandidate(String beanName, RootBeanDefinition mbd,
DependencyDescriptor descriptor, AutowireCandidateResolver resolver) {
String beanDefinitionName = BeanFactoryUtils.transformedBeanName(beanName);
// 1. 传统方式：解析 bd.beanClass，注意 Spring注解驱动时根本不会配置beanClassName
resolveBeanClass(mbd, beanDefinitionName);
// 2. 注解驱动：解析工厂方法 bd.factoryMethodToIntrospect
if (mbd.isFactoryMethodUnique && mbd.factoryMethodToIntrospect == null) {
new ConstructorResolver(this).resolveFactoryMethodIfPossible(mbd);
}
// 3. 直接委托给AutowireCandidateResolver
return resolver.isAutowireCandidate(
new BeanDefinitionHolder(mbd, beanName, getAliases(beanDefinitionName)), descriptor);
}
说明： 主要注意一下传统方式和注解驱动获取 Bean 类型的不同：
- 传统方式：配置 beanClassName，直接解析成 beanClass，从而获取对象类型。
- 注解驱动：如 @Bean 方式，需要解析方法返回值类型，获取对象类型。
每天用心记录一点点。内容也许不重要，但习惯很重要！