曹工說Spring Boot源碼(28)– Spring的component-scan機制,讓你自己來進行簡單實現,怎麼辦

寫在前面的話

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工程代碼地址 思維導圖地址

工程結構圖:

概要

本講相對獨立,我們也不愛說廢話,直接說本講要做啥。

大家知道,@Component-scan註解,在註解時代,最主要的用法就是指定一個package的名稱,然後spring就會去對應的包下面,掃描註解了@Controller、@Service、@Repository等註解的類,然後註冊為bean。

spring boot時代,這個註解則站到了幕後,如下:

  @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 {  }  

總之,這個註解大家再熟悉不過了。我們本講,最核心的目標是,讓大家更懂spring,方法呢,就是讓我們自己來實現以下目標:

  1. 定義main類

    @MyConfiguration  @MyComponentScan(value = "org.springframework.test")  public class BootStrap {      public static void main(String[] args) {           ...  }  

    這個上面定義了2個自定義的註解,都加了個前綴"My"。下面簡單看看。

    @Target(ElementType.TYPE)  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  @Documented  public @interface MyConfiguration {    }  

    這個的效果,類似於@configuration,表示我們是一個配置類,配置類上一般會有一堆其他註解,來引入其他bean definition。

    然後是MyComponentScan 註解:

    @Target(ElementType.TYPE)  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  @Documented  public @interface MyComponentScan {        /*       * 要掃描的包名       */      String value();    }  
  2. 我們的target包下,有一個需要我們掃描的bean,如下:

    package org.springframework.test;    @MyComponent  @MyComponentScan(value = "org.springframework.test1")  public class PersonService {      private String personname1;  }  

    這裡使用MyComponent註解,這個註解,用來註解我們要掃描為bean的那些類。比如這裡,我們希望PersonService這個類,被掃描為bean。

    其次,我們還定義了一個@MyComponentScan(value = "org.springframework.test1"),這個主要是:我們要能夠支持遞歸處理。

    當然,現在可以先忽略,權且當它不存在。

  3. 最終的測試效果如下:

    import org.springframework.beans.factory.annotation.AnnotatedGenericBeanDefinition;  import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;  import org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition;  import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;  import org.springframework.custom.MyConfigurationClassPostProcessor;  import org.springframework.custom.annotation.MyComponentScan;  import org.springframework.custom.annotation.MyConfiguration;  import org.springframework.test1.AnotherPersonService;    @MyConfiguration  @MyComponentScan(value = "org.springframework.test")  public class BootStrap {      public static void main(String[] args) {          AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();          AnnotatedGenericBeanDefinition beanDefinition = new AnnotatedGenericBeanDefinition(BootStrap.class);          context.registerBeanDefinition(BootStrap.class.getName(), beanDefinition);            /**           * 註冊一個beanFactoryPostProcessor,用來處理MyComponentScan註解           */          RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class);          def.setSource(null);          context.registerBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class.getName(),                  def);            context.refresh();            PersonService bean = context.getBean(PersonService.class);          System.out.println(bean);      }  }  

    輸出如下:

    12:39:27.259 [main] DEBUG o.s.b.f.s.DefaultListableBeanFactory – Returning cached instance of singleton bean ‘personService’
    org.springframework.test.PersonService@71ba5790

可以看到,我們的目標就是以上這樣。為了實現這個目標,其實我們是仿照spring的實現,自己ctrl c/v了一把,其中進行了大量的簡化。

實現思路

思路基本等同於spring的實現,因為本系列教程的目的就是讓大家更懂Spring,所以沒必要另闢蹊徑。

用@MyConfiguration註解一個起點配置類

指定一個用 @MyConfiguration 註解的類,這個類一開始就會被註冊為bean definition,類似於spring boot中的啟動類,大家知道,spring boot中,啟動類也是間接註解了 @SpringBootConfiguration,而 @SpringBootConfiguration呢,大家看看:

@Target(ElementType.TYPE)  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  @Documented  @Configuration  public @interface SpringBootConfiguration {    }  

該註解,是註解了@configuration。

其實就是手動指定一個配置類,這個配置類,源碼里好像是叫做startUp config,作為一個起點,通過這個起點,我們能發現在這個起點類上的,更多的元註解,比如,在我們公司的真實項目中,啟動類就配置了一堆東西:

@SpringBootApplication  @EnableTransactionManagement  @EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)  @MapperScan("com.xxx.cad.mapper")  @ComponentScan("com.xxx")  @EnableFeignClients  //@Slf4j  @Controller  @EnableScheduling  public class CadWebService {  

這個類,就是我們這裡的起點類。這個起點類,然後被註冊為一個bean。

註冊一個BeanDefinitionRegistryPostProcessor,用來處理配置類上的@MyComponentScan,以發現更多bean

大家知道@configuration配置類,是怎麼被處理的呢?就是通過org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor

這個類呢,實現了如下接口:

public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {    	/**  	 * Modify the application context's internal bean definition registry after its  	 * standard initialization. All regular bean definitions will have been loaded,  	 * but no beans will have been instantiated yet. This allows for adding further  	 * bean definitions before the next post-processing phase kicks in.  	 * @param registry the bean definition registry used by the application context  	 * @throws org.springframework.beans.BeansException in case of errors  	 */  	void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;    }  

這個接口的這個方法的調用時機,是在:截止目前,通過配置(不論是xml,還是像上面第一步這樣,去手動註冊bean definition)的方式,能夠找到的bean definition都已經找到了;本來,下一步就是找出其中的要eager-init的單例bean,去初始化了。

但是呢,在這之前,我們還有一個步驟,也算是一個擴展點吧,可以讓我們去修改目前的bean definition集合。

如果舉個通俗的例子,大概是這樣的,比如,一個公司,組織大家出去玩,大家自願報名,一開始假設報了10個人,預定周六出發;在此之前呢,公司再讓大家確認一下,大家可以

  1. 增,帶家屬,帶男女朋友;
  2. 刪,自己不去了
  3. 改,我周六好像還要寫bug,但我另一個同事沒啥事,他可以去

而要實現這些,只要你實現前面我們提到的那個接口的方法即可,大家可以再觀察下這個方法:

	void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;    

入參是registry,也就是當前的報名表,報名表都給你了,你還有啥不能幹的?

public interface BeanDefinitionRegistry extends AliasRegistry {  	void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)  			throws BeanDefinitionStoreException;  	void removeBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;      	BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName) throws NoSuchBeanDefinitionException;    	...  }    

就拿上面那幾個方法舉例:

  1. registerBeanDefinition,這個就是往名單上加人
  2. removeBeanDefinition,這個就是自己不去了
  3. BeanDefinition getBeanDefinition(String beanName),這個可以用自己名字查到報名信息,改個名字,沒問題吧?

@Configuration註解的處理,就是依賴於一個實現了BeanDefinitionRegistry接口的類,在這個類里,它幹了很多事:

假如現在的名單里,只有我們的啟動類,對吧,上面標了一坨註解,什麼各種Enable,什麼Component-scan啦,都有。但我們標註這些,比如component-scan,不是擺着玩的,是要去對應的package下,幫我們掃描bean的;這就是相當於說,要往名單上加人。

大致的邏輯可以理解為:

  1. 拿到初始名單,這裡就是啟動類的bean definition,以及一些其他手動弄進去的bean definition

  2. 通過實現了BeanDefinitionRegistryConfigurationClassPostProcessor,來看看第一步的初始名單中,有沒有註解@Component-scan,如果沒註解,直接返回;如果註解了,進入第三步;

  3. 拿到@component-scan里配置的要掃描的package名,然後獲取這個package下的全部class,然後看看這些class滿不滿足條件(比如,只認註解了controller、service等註解的)

  4. 第三步篩出來的,滿足條件的class,它們本身合格了,可以作為bean了;然後看看它們有沒有作為配置類的資格,我拿下面的舉例:

    @Component  @ComponentScan(value = "xxxx.xxxx")  public class PersonService {      private String personname1;  }  

    本身,上面這個例子中,PersonService因為component-scan的功勞,已經被收為bean了,但是,這不是結束,因為它自己上面還註解了@ComponentScan註解,而這,就需要去遞歸處理。

    有些同學會覺得有點極端,maybe,但是,下面的例子極端嗎:

    @Component  @Import({MainClassForTestAnnotationConfig.class})  public class PersonService {      private String personname1;    

    如果覺得@Import極端,那麼@ImportResource去導入xml文件里的bean,這個場景,有些時候還是會遇到吧,比如,要兼容老程序的時候。

    而我要說的就是,在ConfigurationClassPostProcessor處理@configuration註解的過程中,如果發現這個類上有以下行為,都會遞歸處理:

    1. 內部類先解析
    2. PropertySource 註解
    3. ComponentScan註解
    4. Import 註解
    5. ImportResource註解
    6. Bean 註解的方法
    7. 處理superClass

    總體來說,這個類還是比較難的,而且會遞歸處理。

我們今天的demo,為了聚焦,也為了實現簡單,先只處理了@component-scan本身的遞歸。

接下來,就來看看具體實現。

具體實現

測試類,主邏輯,驅動整體流程

  @MyConfiguration  @MyComponentScan(value = "org.springframework.test")  public class BootStrap {      public static void main(String[] args) {          // 1          AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();          AnnotatedGenericBeanDefinition beanDefinition = new AnnotatedGenericBeanDefinition(BootStrap.class);          context.registerBeanDefinition(BootStrap.class.getName(), beanDefinition);            /**           * 2 註冊一個beanFactoryPostProcessor           */          RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class);          def.setSource(null);          context.registerBeanDefinition(MyConfigurationClassPostProcessor.class.getName(),                  def);  		// 3          context.refresh();  		// 4          PersonService bean = context.getBean(PersonService.class);          System.out.println(bean);            AnotherPersonService anotherPersonService = context.getBean(AnotherPersonService.class);          System.out.println(anotherPersonService);      }  }  
  • 1處,使用spring默認的註解驅動上下文,設置:config的起點類為當前類,註冊到spring容器
  • 2處,註冊一個 MyConfigurationClassPostProcessor 到spring 容器,這個和前面講的ConfigurationClassPostProcessor 效果類似,用於解析我們自己的@MyComponentScan
  • 3處,加載上下文
  • 4處,獲取bean,檢測效果。

MyConfigurationClassPostProcessor,解析@MyComponentScan

@Override      public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {          log.info("postProcessBeanDefinitionRegistry...");            /**           * 1: 找到標註了{@link org.springframework.custom.annotation.MyConfiguration}註解的類           * 這些類就是我們的配置類           * 我們通過這些類,可以發現更多的bean definition           */          Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitionHolders = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();          for (String beanName : registry.getBeanDefinitionNames()) {              BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);              if (MyConfigurationUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef)) {                  beanDefinitionHolders.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));              }          }  		// 2          if (CollectionUtils.isEmpty(beanDefinitionHolders)) {              return;          }  		// 3          MyConfigurationClassParser parser = new MyConfigurationClassParser(environment,registry);          parser.parse(beanDefinitionHolders);      }  
  • 1處,找到目前的,標註了 MyConfiguration註解的全部bean definition
  • 2處,如果不存在,返回
  • 3處,對第一步找到的集合,進行下一步處理

具體解析的工作,落在了第三步的身上,具體說,是MyConfigurationClassParser類的身上。

MyConfigurationClassParser具體執行者

public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {          for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {              BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();              String className = bd.getBeanClassName();                try {                  processConfigurationClass(className);              }              catch (IOException ex) {                  throw new BeanDefinitionStoreException("Failed to load bean class: " + bd.getBeanClassName(), ex);              }          }      }  

這裡就是對每個找到的配置類進行處理。比如,我們這裡的demo,找到的就是啟動類。

然後調用了下面的方法:

      protected void processConfigurationClass(String className) throws IOException {          MetadataReader metadataReader = MyConfigurationUtils.getMetadataReader(className);          AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();            /**           * 1. 判斷該類上,是否有標註{@link MyComponentScan}           */          Map<String, Object> annotationAttributes = annotationMetadata.getAnnotationAttributes(MyComponentScan.class.getName(), true);          AnnotationAttributes componentScan = AnnotationAttributes.fromMap(annotationAttributes);            /**           * 2. 如果類上有這個{@link MyComponentScan},則需要進行處理           */          if (componentScan != null) {              /**               * 3. 馬上掃描這個base package路徑下的bean,在裏面,會註冊beanDefinition到bean registry               */              Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =                      this.componentScanParser.parse(componentScan, annotationMetadata.getClassName());                /**               * 4. 如果掃描回來的bean definition不為空,遞歸處理               */              if (!CollectionUtils.isEmpty(scannedBeanDefinitions)) {                  this.parse(scannedBeanDefinitions);              }          }        }  
  • 1處,判斷該類上,是否有標註 @MyComponentScan
  • 2處,如果類上有這個 @MyComponentScan ,則需要進行處理
  • 3處,馬上掃描這個base package路徑下的bean,在裏面,會註冊beanDefinition到bean registry
  • 4處,對第三步掃描,得到bean,遞歸處理,查找更多bean

重點是這裡的第三步,交給了一個叫componentScanParser的去處理,這個componentScanParser是在本類初始化的時候賦值的:

    public MyConfigurationClassParser(Environment environment, BeanDefinitionRegistry registry) 	{          this.environment = environment;          this.registry = registry;          this.componentScanParser = new MyComponentScanParser(componentScanBeanNameGenerator,                  environment,registry);      }  

MyComponentScanParser的處理過程

public Set<BeanDefinitionHolder> parse(AnnotationAttributes componentScan, String className) {          // 1          String basePackage = componentScan.getString("value");          // 2          includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(MyComponent.class));          // 3          Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();            /**           * 4 獲取包下的全部bean definition           */          Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);          /**           * 5 對掃描回來的bean,進行一定的處理,然後註冊到bean registry           */          for (BeanDefinition candidate : candidates) {              String generateBeanName = componentScanBeanNameGenerator.generateBeanName(candidate, registry);                if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {                  ((AbstractBeanDefinition)candidate).applyDefaults(this.beanDefinitionDefaults);              }                if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {                  AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);              }                boolean b = checkCandidate(generateBeanName, candidate);              if (b) {                  // 6                  beanDefinitions.add(new BeanDefinitionHolder(candidate,generateBeanName));              }          }            /**           * 7 註冊到bean definition registry           */          for (BeanDefinitionHolder beanDefinitionHolder : beanDefinitions) {              registry.registerBeanDefinition(beanDefinitionHolder.getBeanName(),beanDefinitionHolder.getBeanDefinition());          }            return beanDefinitions;      }  
  • 1處,獲取MyComponentScan註解中value信息,表示要掃描的package
  • 2處,設置識別bean的規則,這裡是把註解了@MyComponent的,認為是自己人
  • 3處,定義變量,用於存放返回的結果
  • 4處,掃描包下的全部滿足條件的,bean definition
  • 5處,處理第4步拿到的bean definition集合
  • 6處,加到待返回的結果集
  • 7處,註冊到spring容器

以上,只有第4處需要再次說明,其他都比較簡單。

獲取滿足條件的bean definition的過程

public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {      Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<BeanDefinition>();      try {          // 1          String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +                  resolveBasePackage(basePackage) + "/" + this.resourcePattern;          Resource[] resources = this.resourcePatternResolver.getResources(packageSearchPath);          // 2          for (Resource resource : resources) {              log.info("Scanning " + resource);                if (!resource.isReadable()) {                  continue;              }  			// 3              MetadataReader metadataReader = MyConfigurationUtils.getMetadataReader(resource);              // 4              if (isCandidateComponent(metadataReader)) {                  ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);                  sbd.setResource(resource);                  sbd.setSource(resource);                  // 5                  candidates.add(sbd);              }              else {                  log.info("Ignored because not matching any filter: " + resource);              }          }      }      ...        return candidates;  }  
  • 1處,掃描包下的全部class
  • 2處,遍歷class
  • 3處,獲取該class的註解信息
  • 4處,利用註解信息,判斷是否是自己人(註解了@MyComponent)
  • 5處,自己人,準備帶走

其中,第4處,實現如下:

  protected boolean isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader) throws IOException {          for (TypeFilter tf : this.includeFilters) {              if (tf.match(metadataReader, MyConfigurationUtils.getMetadataReaderFactory())) {                  return true;              }          }          return false;      }  

就是用includeFilters去匹配,大家還記得前面,我們設置了吧:

includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(MyComponent.class));  

大致的過程,就是這樣了。

dubbo中的實現,粗淺分析

我發現,好像和我上面說的,差得不太多,我也沒用過dubbo,確實沒參考dubbo的實現。

比如,它也定義了一個BeanDefinitionRegistryPostProcessor的實現類,叫:

public class ServiceAnnotationBeanPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor, EnvironmentAware,          ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware {  

其實現如下:

@Override      public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {            registerBeans(registry, DubboBootstrapApplicationListener.class);  		// 1          Set<String> resolvedPackagesToScan = resolvePackagesToScan(packagesToScan);            if (!CollectionUtils.isEmpty(resolvedPackagesToScan)) {              // 2              registerServiceBeans(resolvedPackagesToScan, registry);          } else {              if (logger.isWarnEnabled()) {                  logger.warn("packagesToScan is empty , ServiceBean registry will be ignored!");              }          }        }  
  • 1處,找到要掃描的package
  • 2處,掃描指定包

上面的2處,實現如下:

private void registerServiceBeans(Set<String> packagesToScan, BeanDefinitionRegistry registry) {            DubboClassPathBeanDefinitionScanner scanner =                  new DubboClassPathBeanDefinitionScanner(registry, environment, resourceLoader);            BeanNameGenerator beanNameGenerator = resolveBeanNameGenerator(registry);            scanner.setBeanNameGenerator(beanNameGenerator);  		// 1          scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(Service.class));  		// 2          scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class));  		// 3          for (String packageToScan : packagesToScan) {                // 4 Registers @Service Bean first              scanner.scan(packageToScan);  			// 5              Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitionHolders =                      findServiceBeanDefinitionHolders(scanner, packageToScan, registry, beanNameGenerator);  			// 6              if (!CollectionUtils.isEmpty(beanDefinitionHolders)) {                    for (BeanDefinitionHolder beanDefinitionHolder : beanDefinitionHolders) {                      // 7                      registerServiceBean(beanDefinitionHolder, registry, scanner);                  }                }            }        }  
  • 1,設置includeFilters,註解類型,註解了org.apache.dubbo.config.annotation.Service類型就算
  • 2,還是設置includeFilters,只是為了兼容以前的
  • 3,遍歷要掃描的package
  • 4,掃描指定的包
  • 5,掃描包,獲取到滿足條件的集合
  • 6,第五步返回不為空,則開始在下面的第7步去註冊到spring
  • 7,註冊到spring

總結

經過前面的講解,大家應該立即更清楚一些了吧,如果還是有點懵,那最好把demo拉下來試試。

https://gitee.com/ckl111/spring-boot-first-version-learn/tree/master/all-demo-in-spring-learning/spring-annotation-custom-component-scan

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