1.概述

从spring2.0以后的版本中，spring也引入了基于注解方式的配置，注解是jdk1.5中引入的一个新特性，用于简化Bean的配置，某些场合可以取代xml配置文件。

Spring IoC容器对于类级别的注解和类内部的注解分以下两种策略：

（1）类级别的注解：spring容器根据注解的过滤规则扫描读取注解Bean定义类，并将其注册到Spring IoC容器中。

（2）类内部的注解：Spring IoC容器通过Bean后置注解处理器解析Bean内部的注解。

2.AnnotationConfigApplicationContext对注解Bean的初始化

Spring中，管理注解Bean定义的容器有两个：AnnotationConfigApplicationContext和AnnotationConfigWebApplicationContext。这两个类是专门处理Spring注解方式配置的容器，直接依赖于注解作为容器配置信息来源的IoC容器。AnnotationConfigWebApplicationContext是AnnotationConfigApplicationContext的web版本，两者的用法以及对注解的处理方式没有大的差别。

public class AnnotationConfigApplicationContext extends GenericApplicationContext {  
    //创建一个读取注解的Bean定义读取器，并将其设置到容器中  
    private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);  
    //创建一个扫描指定类路径中注解Bean定义的扫描器，并将其设置到容器中  
    private final ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);  
//默认构造函数，初始化一个空容器，容器不包含任何 Bean 信息，需要在稍后通过调用其register() //方法注册配置类，并调用refresh()方法刷新容器，触发容器对注解Bean的载入、解析和注册过程  
    public AnnotationConfigApplicationContext() {  
    }  
    //最常用的构造函数，通过将涉及到的配置类传递给该构造函数，以实现将相应配置类中的Bean  
//自动注册到容器中  
    public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... annotatedClasses) {  
        register(annotatedClasses);  
        refresh();  
    }  
//该构造函数会自动扫描以给定的包及其子包下的所有类，并自动识别所有的Spring Bean，将其  
//注册到容器中  
    public AnnotationConfigApplicationContext(String... basePackages) {  
        scan(basePackages);  
        refresh();  
    }  
    //为容器的注解Bean读取器和注解Bean扫描器设置Bean名称产生器  
    public void setBeanNameGenerator(BeanNameGenerator beanNameGenerator) {  
        this.reader.setBeanNameGenerator(beanNameGenerator);  
        this.scanner.setBeanNameGenerator(beanNameGenerator);  
    }  
    //为容器的注解Bean读取器和注解Bean扫描器设置作用范围元信息解析器  
    public void setScopeMetadataResolver(ScopeMetadataResolver scopeMetadataResolver) {  
        this.reader.setScopeMetadataResolver(scopeMetadataResolver);  
        this.scanner.setScopeMetadataResolver(scopeMetadataResolver);  
    }  
    //为容器注册一个要被处理的注解Bean，新注册的Bean，必须手动调用容器的  
//refresh()方法刷新容器，触发容器对新注册的Bean的处理  
    public void register(Class<?>... annotatedClasses) {  
        this.reader.register(annotatedClasses);  
    }  
    //扫描指定包路径及其子包下的注解类，为了使新添加的类被处理，必须手动调用  
    //refresh()方法刷新容器  
    public void scan(String... basePackages) {  
        this.scanner.scan(basePackages);  
    }  
} 

通过源码分析，我们了解到Spring对注解的处理分为两种方式：

（1）直接将注解Bean注册到容器中：

可以在初始化容器时注册，也可以在容器创建之后手动调用注册方法向容器注册，然后通过手动刷新容器，使得容器对注册的注解Bean进行处理。

（2）通过扫描指定的包及其子包下的所有类：

在初始化注解容器时指定要自动扫描的路径，如果容器创建以后向给定路径动态添加了注解Bean，则需要手动调用容器扫描的方法，然后手动刷新容器，使得容器对所注册的Bean进行处理。

//注册多个注解Bean定义类  
public void register(Class<?>... annotatedClasses) {  
        for (Class<?> annotatedClass : annotatedClasses) {  
            registerBean(annotatedClass);  
        }  
    }  
    //注册一个注解Bean定义类  
    public void registerBean(Class<?> annotatedClass) {  
        registerBean(annotatedClass, null, (Class<? extends Annotation>[]) null);  
    }  
    //Bean定义读取器注册注解Bean定义的入口方法  
    public void registerBean(Class<?> annotatedClass, Class<? extends Annotation>... qualifiers) {  
        registerBean(annotatedClass, null, qualifiers);  
    }  
    //Bean定义读取器向容器注册注解Bean定义类  
    public void registerBean(Class<?> annotatedClass, String name, Class<? extends Annotation>... qualifiers) {  
        //根据指定的注解Bean定义类，创建Spring容器中对注解Bean的封装的数据结构  
        AnnotatedGenericBeanDefinition abd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(annotatedClass);  
        //解析注解Bean定义的作用域，若@Scope("prototype")，则Bean为原型类型；  
        //若@Scope("singleton")，则Bean为单态类型  
        ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(abd);  
        //为注解Bean定义设置作用域  
        abd.setScope(scopeMetadata.getScopeName());  
        //为注解Bean定义生成Bean名称  
        String beanName = (name != null ? name : this.beanNameGenerator.generateBeanName(abd, this.registry));  
        //处理注解Bean定义中的通用注解  
        AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);  
        //如果在向容器注册注解Bean定义时，使用了额外的限定符注解，则解析限定符注解。  
    //主要是配置的关于autowiring自动依赖注入装配的限定条件，即@Qualifier  
//注解，Spring自动依赖注入装配默认是按类型装配，如果使用@Qualifier则按名称  
        if (qualifiers != null) {  
            for (Class<? extends Annotation> qualifier : qualifiers) {  
//如果配置了@Primary注解，设置该Bean为autowiring自动依赖注入装//配时的首选  
                if (Primary.class.equals(qualifier)) {  
                    abd.setPrimary(true);  
                }  
                //如果配置了@Lazy注解，则设置该Bean为非延迟初始化，如果没有配置，  
                //则该Bean为预实例化  
                else if (Lazy.class.equals(qualifier)) {  
                    abd.setLazyInit(true);  
                }  
                //如果使用了除@Primary和@Lazy以外的其他注解，则为该Bean添加一  
//个autowiring自动依赖注入装配限定符，该Bean在进autowiring  
//自动依赖注入装配时，根据名称装配限定符指定的Bean  
                else {  
                    abd.addQualifier(new AutowireCandidateQualifier(qualifier));  
                }  
            }  
        }  
        //创建一个指定Bean名称的Bean定义对象，封装注解Bean定义类数据  
        BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(abd, beanName);  
        //根据注解Bean定义类中配置的作用域，创建相应的代理对象  
        definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);  
   	 //向IoC容器注册注解Bean类定义对象  	 //向IoC容器注册注解Bean类定义对象  

	 BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);  
    }  BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);  
    } 

从上面的源码我们可以看出，注册注解Bean定义类的基本步骤：

（1）需要使用注解元数据解析器解析注解Bean中关于作用域的配置。

（2）使用AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations方法处理注解Bean定义类中通用的类。

（3）使用AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode方法创建对于作用域的代理对象。

（4）通过BeanDefinitionReaderUtils向容器注册Bean。

AnnotationScopeMetadataResolver解析作用域元数据：

//解析注解Bean定义类中的作用域元信息  
public ScopeMetadata resolveScopeMetadata(BeanDefinition definition) {  
        ScopeMetadata metadata = new ScopeMetadata();  
        if (definition instanceof AnnotatedBeanDefinition) {  
            AnnotatedBeanDefinition annDef = (AnnotatedBeanDefinition) definition;  
            //从注解Bean定义类的属性中查找属性为”Scope”的值，即@Scope注解的值  
            // annDef.getMetadata().getAnnotationAttributes方法将Bean  
//中所有的注解和注解的值存放在一个map集合中  
            Map<String, Object> attributes =  
    annDef.getMetadata().getAnnotationAttributes(this.scopeAnnotationType.getName());  
            //将获取到的@Scope注解的值设置到要返回的对象中  
            if (attributes != null) {  
                metadata.setScopeName((String) attributes.get("value"));  
                //获取@Scope注解中的proxyMode属性值，在创建代理对象时会用到  
                ScopedProxyMode proxyMode = (ScopedProxyMode) attributes.get("proxyMode");  
                //如果@Scope的proxyMode属性值为null、DEFAULT或者NO  
                if (proxyMode == null || proxyMode == ScopedProxyMode.DEFAULT) {  
                    //设置proxyMode为NO  
                    proxyMode = this.defaultProxyMode;  
                }  
                //为返回的元数据设置proxyMode  
                metadata.setScopedProxyMode(proxyMode);  
            }  
        }  
        //返回解析的作用域元信息对象  
        return metadata;  
    }

annDef.getMetadata().getAnnotationAttributes方法就是获取对象中指定类型的注解的值。

AnnotationConfigUtils处理注解Bean定义类中的通用注解：

//处理Bean定义中通用注解  
static void processCommonDefinitionAnnotations(AnnotatedBeanDefinition abd) {  
//如果Bean定义中有@Primary注解，则为该Bean设置为autowiring自动依赖注入//装配的首选对象  
        if (abd.getMetadata().isAnnotated(Primary.class.getName())) {  
            abd.setPrimary(true);  
        }  
        //如果Bean定义中有@Lazy注解，则将该Bean预实例化属性设置为@lazy注解的值  
        if (abd.getMetadata().isAnnotated(Lazy.class.getName())) {  
            Boolean value = (Boolean) abd.getMetadata().getAnnotationAttributes(Lazy.class.getName()).get("value");  
            abd.setLazyInit(value);  
        }  
        //如果Bean定义中有@ DependsOn注解，则为该Bean设置所依赖的Bean名称，  
//容器将确保在实例化该Bean之前首先实例化所依赖的Bean  
 if (abd.getMetadata().isAnnotated(DependsOn.class.getName())) {  
            String[] value = (String[]) abd.getMetadata().getAnnotationAttributes(DependsOn.class.getName()).get("value");  
            abd.setDependsOn(value);  
        }  
    } 

//根据作用域为Bean应用引用的代码模式  
static BeanDefinitionHolder applyScopedProxyMode(  
            ScopeMetadata metadata, BeanDefinitionHolder definition, BeanDefinitionRegistry registry) {  
        //获取注解Bean定义类中@Scope注解的proxyMode属性值  
        ScopedProxyMode scopedProxyMode = metadata.getScopedProxyMode();  
        //如果配置的@Scope注解的proxyMode属性值为NO，则不应用代理模式  
        if (scopedProxyMode.equals(ScopedProxyMode.NO)) {  
            return definition;  
        }  
//获取配置的@Scope注解的proxyMode属性值，如果为TARGET_CLASS，则返  
//回true，如果为INTERFACES，则返回false  
        boolean proxyTargetClass = scopedProxyMode.equals(ScopedProxyMode.TARGET_CLASS);  
        //为注册的Bean创建相应模式的代理对象  
        return ScopedProxyCreator.createScopedProxy(definition, registry, proxyTargetClass);  
    } 

BeanDefinitionReaderUtils向容器注册载入Bean，主要是校验Bean定义，然后将Bean添加到容器中一个管理Bean定义的HashMap中。

spring中常用的注解 

@Target(ElementType.TYPE)  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Documented  
public @interface Component {  
    String value() default "";  
} 

@Target({ElementType.TYPE})  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Documented  
@Component  
public @interface Service {  
    String value() default "";  
}

@Target({ElementType.TYPE})  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Documented  
@Component  
public @interface Controller {  
    String value() default "";  
} 

@Target({ElementType.TYPE})  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Documented  
@Component  
public @interface Repository {  
    String value() default "";  
}

@Service @Controller @Repository注解都添加一个@Component注解，因此他们都属于@Component注解。

ClassPathBeanDefinitionScanner扫描给定的包及其子包

AnnotationConfigApplicationContext通过调用类路径 Bean定义扫描器ClassPathBeanDefinitionScanner扫描给定包及其子包下的所有类：

public class ClassPathBeanDefinitionScanner extends ClassPathScanningCandidateComponentProvider {  
//创建一个类路径Bean定义扫描器  
public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry) {  
        this(registry, true);  
    }  
//为容器创建一个类路径Bean定义扫描器，并指定是否使用默认的扫描过滤规则。  
//即Spring默认扫描配置：@Component、@Repository、@Service、@Controller  
//注解的Bean，同时也支持JavaEE6的@ManagedBean和JSR-330的@Named注解  
    public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters) {  
//调用父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider构造方法设置过滤规则  
        super(useDefaultFilters);  
        Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");  
        //为容器设置加载Bean定义的注册器  
        this.registry = registry;  
        //如果注册器是资源加载器，则为容器设置资源加载器  
        if (this.registry instanceof ResourceLoader) {  
            setResourceLoader((ResourceLoader) this.registry);  
        }  
    }  
//调用类路径Bean定义扫描器入口方法  
public int scan(String... basePackages) {  
        //获取容器中已经注册的Bean个数  
        int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();  
        //启动扫描器扫描给定包  
        doScan(basePackages);  
        //注册注解配置(Annotation config)处理器  
        if (this.includeAnnotationConfig) {  
    AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);  
        }  
        //返回注册的Bean个数  
        return this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart;  
    }  
//类路径Bean定义扫描器扫描给定包及其子包  
protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {  
        //创建一个集合，存放扫描到Bean定义的封装类  
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();  
        //遍历扫描所有给定的包  
        for (String basePackage : basePackages) {  
            //调用父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider的方法  
//扫描给定类路径，获取符合条件的Bean定义  
            Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);  
            //遍历扫描到的Bean  
            for (BeanDefinition candidate : candidates) {  
                //获取Bean定义类中@Scope注解的值，即获取Bean的作用域  
                ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);  
                //为Bean设置注解配置的作用域  
                candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());  
                //为Bean生成名称  
                String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);  
            //如果扫描到的Bean不是Spring的注解Bean，则为Bean设置默认值，  
//设置Bean的自动依赖注入装配属性等  
                if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {  
                    postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);  
                }  
                //如果扫描到的Bean是Spring的注解Bean，则处理其通用的Spring注解  
                if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {  
    //处理注解Bean中通用的注解，在分析注解Bean定义类读取器时已经分析过  AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);  
                }  
            //根据Bean名称检查指定的Bean是否需要在容器中注册，或者在容器中冲突  
if (checkCandidate(beanName, candidate)) {  
                    BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);  
                    //根据注解中配置的作用域，为Bean应用相应的代理模式  
                    definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);  
                    beanDefinitions.add(definitionHolder);  
                    //向容器注册扫描到的Bean  
                    registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);  
                }  
            }                         
        }  
        return beanDefinitions;  
    }  
……  
}

主要通过findCandidateComponents方法调用其父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider类来扫描获取给定包及其子包下的类。

public class ClassPathBeanDefinitionScanner extends ClassPathScanningCandidateComponentProvider {  
//创建一个类路径Bean定义扫描器  
public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry) {  
        this(registry, true);  
    }  
//为容器创建一个类路径Bean定义扫描器，并指定是否使用默认的扫描过滤规则。  
//即Spring默认扫描配置：@Component、@Repository、@Service、@Controller  
//注解的Bean，同时也支持JavaEE6的@ManagedBean和JSR-330的@Named注解  
    public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters) {  
//调用父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider构造方法设置过滤规则  
        super(useDefaultFilters);  
        Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");  
        //为容器设置加载Bean定义的注册器  
        this.registry = registry;  
        //如果注册器是资源加载器，则为容器设置资源加载器  
        if (this.registry instanceof ResourceLoader) {  
            setResourceLoader((ResourceLoader) this.registry);  
        }  
    }  
//调用类路径Bean定义扫描器入口方法  
public int scan(String... basePackages) {  
        //获取容器中已经注册的Bean个数  
        int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();  
        //启动扫描器扫描给定包  
        doScan(basePackages);  
        //注册注解配置(Annotation config)处理器  
        if (this.includeAnnotationConfig) {  
    AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);  
        }  
        //返回注册的Bean个数  
        return this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart;  
    }  
//类路径Bean定义扫描器扫描给定包及其子包  
protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {  
        //创建一个集合，存放扫描到Bean定义的封装类  
        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();  
        //遍历扫描所有给定的包  
        for (String basePackage : basePackages) {  
            //调用父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider的方法  
//扫描给定类路径，获取符合条件的Bean定义  
            Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);  
            //遍历扫描到的Bean  
            for (BeanDefinition candidate : candidates) {  
                //获取Bean定义类中@Scope注解的值，即获取Bean的作用域  
                ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);  
                //为Bean设置注解配置的作用域  
                candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());  
                //为Bean生成名称  
                String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);  
            //如果扫描到的Bean不是Spring的注解Bean，则为Bean设置默认值，  
//设置Bean的自动依赖注入装配属性等  
                if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {  
                    postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);  
                }  
                //如果扫描到的Bean是Spring的注解Bean，则处理其通用的Spring注解  
                if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {  
    //处理注解Bean中通用的注解，在分析注解Bean定义类读取器时已经分析过  AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);  
                }  
            //根据Bean名称检查指定的Bean是否需要在容器中注册，或者在容器中冲突  
if (checkCandidate(beanName, candidate)) {  
                    BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);  
                    //根据注解中配置的作用域，为Bean应用相应的代理模式  
                    definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);  
                    beanDefinitions.add(definitionHolder);  
                    //向容器注册扫描到的Bean  
                    registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);  
                }  
            }                         
        }  
        return beanDefinitions;  
    }  
……  
}

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