曹工说Spring Boot源码系列开讲了(1)-- Bean Definition到底是什么,附spring思维导图分享

写在前面的话&&About me

网上写spring的文章多如牛毛,为什么还要写呢,因为,很简单,那是人家写的;网上都鼓励你不要造轮子,为什么你还要造呢,因为,那不是你造的。

我不是要造spring,我只是想把自己学习spring的一些感想,一些心得说出来,希望大家看到有不对的地方,请一定不吝赐教。

说说我自己,13年小本毕业,软件工程专业,校招去了最近疯传的牢厂总部里待了2年,15年越狱出来,某落魄互联网公司(PC时代风头无两)待了1年,慨叹深圳买房之艰难,遂于16年底回蓉。趁着热血未冷,去了一家创业公司,9个月后,欠薪3月,靠刷信用卡还贷,不得不含泪辞职;17年投奔国企,目前从事公共安全相关工作,趁着对技术还有一腔热情,没事写写文章,目前主要兴趣是:分布式、微服务等后端技术;对k8s等新技术保持关注;没事参加一些线下技术活动,欢迎大家和我交流。

本系列的源码讲解思路

本来,我是想分享一些 spring cloud 的东西,但后来发现,我自己在读spring cloud的过程中,有些东西也不是理解得很透彻,比如各种@Enable注解其实是用到了spring boot的东西,然后我觉得应该倒回去先看看spring boot,然后呢,看spring boot的过程中,发现spring 和 spring boot其实是一个深度融合,“你中有我,我中有你”的关系,比如spring boot启动时,不是会连带启动spring 容器吗,等等。

我就想着,干脆把spring boot系统研究一把算了,我在github上找了spring boot的工程,克隆到了码云上(速度要快得多),然后自己回退到了spring boot的第一个版本,时间大概是2013年4月,其实这第一个版本,基本的代码也已经成型了,我就拿这个版本的源码在本地idea里面看,配套的spring 版本是4.0.0,也还行。

我自己加了不少注释在工程里,工程地址在这:

https://gitee.com/ckl111/spring-boot-first-version-learn

工程结构如下:

这个工程我也会一直维护着,我觉得,spring 4.0.0的版本,暂时对我阅读代码来说,足够了,如果大家大概了解spring 每个版本的新特性的话,可以发现,spring 4.0开始,各种注解已经很完善了,现在虽然已经出到5.2版本了,但核心的东西也还是没有变化,所以,对我们研读源码,影响不大。如果真的把这个版本能读得差不多了,那想必对spring /spring boot的核心也理解差不多了,到时候再读新版本的源码也不迟,是吧。

总体来说:

spring boot 版本,2013年4月,first version。

配套的spring版本,4.0.0.BOOTSTRAP-SNAPSHOT

那时候的spring boot长什么样子,我这边给个地址(我这已经克隆到码云了)

https://gitee.com/ckl111/spring-boot/tree/fb6b2244707dd5dfad12d62cb6a3c396555270d1/

目前已更新的部分

曹工说Spring Boot源码(1)-- Bean Definition到底是什么,附spring思维导图分享

曹工说Spring Boot源码(2)-- Bean Definition到底是什么,咱们对着接口,逐个方法讲解

曹工说Spring Boot源码(3)-- 手动注册Bean Definition不比游戏好玩吗,我们来试一下

曹工说Spring Boot源码(4)-- 我是怎么自定义ApplicationContext,从json文件读取bean definition的?

曹工说Spring Boot源码(5)-- 怎么从properties文件读取bean

曹工说Spring Boot源码(6)-- Spring怎么从xml文件里解析bean的

曹工说Spring Boot源码(7)-- Spring解析xml文件,到底从中得到了什么(上)

曹工说Spring Boot源码(8)-- Spring解析xml文件,到底从中得到了什么(util命名空间)

曹工说Spring Boot源码(9)-- Spring解析xml文件,到底从中得到了什么(context命名空间上)

曹工说Spring Boot源码(10)-- Spring解析xml文件,到底从中得到了什么(context:annotation-config 解析)

曹工说Spring Boot源码(11)-- context:component-scan,你真的会用吗(这次来说说它的奇技淫巧)

曹工说Spring Boot源码(12)-- Spring解析xml文件,到底从中得到了什么(context:component-scan完整解析)

曹工说Spring Boot源码(13)-- AspectJ的运行时织入(Load-Time-Weaving),基本内容是讲清楚了(附源码)

曹工说Spring Boot源码(14)-- AspectJ的Load-Time-Weaving的两种实现方式细细讲解,以及怎么和Spring Instrumentation集成

曹工说Spring Boot源码(15)-- Spring从xml文件里到底得到了什么(context:load-time-weaver 完整解析)

曹工说Spring Boot源码(16)-- Spring从xml文件里到底得到了什么(aop:config完整解析【上】)

曹工说Spring Boot源码(17)-- Spring从xml文件里到底得到了什么(aop:config完整解析【中】)

曹工说Spring Boot源码(18)-- Spring AOP源码分析三部曲,终于快讲完了 (aop:config完整解析【下】)

曹工说Spring Boot源码(19)-- Spring 带给我们的工具利器,创建代理不用愁(ProxyFactory)

曹工说Spring Boot源码(20)-- 码网恢恢,疏而不漏,如何记录Spring RedisTemplate每次操作日志

曹工说Spring Boot源码(21)-- 为了让大家理解Spring Aop利器ProxyFactory,我已经拼了

曹工说Spring Boot源码(22)-- 你说我Spring Aop依赖AspectJ,我依赖它什么了

曹工说Spring Boot源码(23)-- ASM又立功了,Spring原来是这么递归获取注解的元注解的

曹工说Spring Boot源码(24)-- Spring注解扫描的瑞士军刀,asm技术实战(上)

曹工说Spring Boot源码(25)-- Spring注解扫描的瑞士军刀,ASM + Java Instrumentation,顺便提提Jar包破解

曹工说Spring Boot源码(26)-- 学习字节码也太难了,实在不能忍受了,写了个小小的字节码执行引擎

曹工说Spring Boot源码(27)-- Spring的component-scan,光是include-filter属性的各种配置方式,就够玩半天了

spring思维导图(bean definition部分)

因为我这个系列,大概会按照思维导图的流程来走,然后思维导图太大了,我这里先直接贴前面这部分:

思维导图完整链接:https://www.processon.com/view/link/5deeefdee4b0e2c298aa5596

我大概的讲解思路也会是上面那样,从上到下,每个点细细地讲。

正文

bean definition是什么

闲言少叙,进入正题。第一讲,先说说bean definition吧,这个东西,实在太重要了,核心的存储结构啊。

大家可以再想一想,spring 当初刚出来的时候,主打的是ioc容器,容器里装了啥呢,bean啊!bean是什么呢?

恩。。。我也不知道是啥,反正spring里拿出来的就是bean。

行,那bean有什么特征吗?

哦,bean是一个对象,有名字,有class类型,有scope(单例、prototype那些),有role(属于应用的bean、还是spring框架的bean),有是否延迟初始化(lazy-init),有它依赖的其他bean,如果这个bean不好造(不能直接反射生成的话),可能还有个工厂方法和工厂bean呢,哎,好像还说漏了,反正挺多的。

那是不是每个bean都有这些属性呢?

仔细想想,好像是的吧。

img

既然都有这些东西,那这个东西感觉像是个模板了,就像是最近写了年终总结,hr小姐姐就给我们发了模板,上面姓名啊、部门啊、职位啊、述职的基本格式啊,都是固定的,我们只要拿来,填上自己的信息就行了,那我们是不是可以抽象一下,搞个class啊,比如下面这样:

package com.learn;

import lombok.Data;

@Data
public class SpringDefinition {

    /**
     * bean class名
     */
    String beanClassName;

    /**
     * 工厂bean的名称
     */
    String factoryBeanName;

    /**
     * 工厂方法的名称
     */
    String factoryMethodName;

    /**
     * singleton/prototype等
     */
    String scope;

    /**
     * 是否延迟初始化
     */
    boolean isLazyInit;

    /**
     * 依赖的bean
     */
    String[] dependsOn;

    /**
     * bean的角色,比如:1:框架;2:应用
     */
    int role;

    /**
     * 是否为主候选bean
     */
    boolean primary;

    ...其他属性
}

实话说,是可以的,一些简单的,轻量级ioc容器就是这么玩的,但是spring作为优秀代码的代表,肯定不能这么low,接口的抽象性要好得多,方便我们替换不同的实现,该用接口来抽象,肯定要抽象为接口。

下边我们就看看该接口,先看接口的描述:

* A BeanDefinition describes a bean instance, which has property values,
* constructor argument values, and further information supplied by
* concrete implementations.
*
* <p>This is just a minimal interface: The main intention is to allow a
* {@link BeanFactoryPostProcessor} such as {@link PropertyPlaceholderConfigurer}
* to introspect and modify property values and other bean metadata.
* @author Juergen Hoeller
* @author Rob Harrop
* @since 19.03.2004

这里说的是,bean definition描述一个bean实例的各种属性,尤其声明了:这是一个最小化接口,主要目的是允许bean factory后置处理器,对bean property和其他元数据进行修改。而且,这是2004年的接口,可想而知,是多么核心的api了。

再看看具体定义的方法,更好理解:

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {

	/**
	 * Return the name of the parent definition of this bean definition, if any.
	 */
	String getParentName();

	/**
	 * Set the name of the parent definition of this bean definition, if any.
	 */
	void setParentName(String parentName);

	/**
	 * Return the current bean class name of this bean definition.
	 * <p>Note that this does not have to be the actual class name used at runtime, in
	 * case of a child definition overriding/inheriting the class name from its parent.
	 * Hence, do <i>not</i> consider this to be the definitive bean type at runtime but
	 * rather only use it for parsing purposes at the individual bean definition level.
	 */
	String getBeanClassName();

	/**
	 * Override the bean class name of this bean definition.
	 * <p>The class name can be modified during bean factory post-processing,
	 * typically replacing the original class name with a parsed variant of it.
	 */
	void setBeanClassName(String beanClassName);

	/**
	 * Return the factory bean name, if any.
	 */
	String getFactoryBeanName();

	/**
	 * Specify the factory bean to use, if any.
	 */
	void setFactoryBeanName(String factoryBeanName);

	/**
	 * Return a factory method, if any.
	 */
	String getFactoryMethodName();

	/**
	 * Specify a factory method, if any. This method will be invoked with
	 * constructor arguments, or with no arguments if none are specified.
	 * The method will be invoked on the specified factory bean, if any,
	 * or otherwise as a static method on the local bean class.
	 * @param factoryMethodName static factory method name,
	 * or {@code null} if normal constructor creation should be used
	 * @see #getBeanClassName()
	 */
	void setFactoryMethodName(String factoryMethodName);

	/**
	 * Return the name of the current target scope for this bean,
	 * or {@code null} if not known yet.
	 */
	String getScope();

	/**
	 * Override the target scope of this bean, specifying a new scope name.
	 * @see #SCOPE_SINGLETON
	 * @see #SCOPE_PROTOTYPE
	 */
	void setScope(String scope);

	/**
	 * Return whether this bean should be lazily initialized, i.e. not
	 * eagerly instantiated on startup. Only applicable to a singleton bean.
	 */
	boolean isLazyInit();

	/**
	 * Set whether this bean should be lazily initialized.
	 * <p>If {@code false}, the bean will get instantiated on startup by bean
	 * factories that perform eager initialization of singletons.
	 */
	void setLazyInit(boolean lazyInit);

	/**
	 * Return the bean names that this bean depends on.
	 */
	String[] getDependsOn();

	/**
	 * Set the names of the beans that this bean depends on being initialized.
	 * The bean factory will guarantee that these beans get initialized first.
	 */
	void setDependsOn(String[] dependsOn);

	/**
	 * Return whether this bean is a candidate for getting autowired into some other bean.
	 */
	boolean isAutowireCandidate();

	/**
	 * Set whether this bean is a candidate for getting autowired into some other bean.
	 */
	void setAutowireCandidate(boolean autowireCandidate);

	/**
	 * Return whether this bean is a primary autowire candidate.
	 * If this value is true for exactly one bean among multiple
	 * matching candidates, it will serve as a tie-breaker.
	 */
	boolean isPrimary();

	/**
	 * Set whether this bean is a primary autowire candidate.
	 * <p>If this value is true for exactly one bean among multiple
	 * matching candidates, it will serve as a tie-breaker.
	 */
	void setPrimary(boolean primary);


	/**
	 * Return the constructor argument values for this bean.
	 * <p>The returned instance can be modified during bean factory post-processing.
	 * @return the ConstructorArgumentValues object (never {@code null})
	 */
	ConstructorArgumentValues getConstructorArgumentValues();

	/**
	 * Return the property values to be applied to a new instance of the bean.
	 * <p>The returned instance can be modified during bean factory post-processing.
	 * @return the MutablePropertyValues object (never {@code null})
	 */
	MutablePropertyValues getPropertyValues();


	/**
	 * Return whether this a <b>Singleton</b>, with a single, shared instance
	 * returned on all calls.
	 * @see #SCOPE_SINGLETON
	 */
	boolean isSingleton();

	/**
	 * Return whether this a <b>Prototype</b>, with an independent instance
	 * returned for each call.
	 * @see #SCOPE_PROTOTYPE
	 */
	boolean isPrototype();

	/**
	 * Return whether this bean is "abstract", that is, not meant to be instantiated.
	 */
	boolean isAbstract();

	/**
	 * Get the role hint for this {@code BeanDefinition}. The role hint
	 * provides tools with an indication of the importance of a particular
	 * {@code BeanDefinition}.
	 * @see #ROLE_APPLICATION
	 * @see #ROLE_INFRASTRUCTURE
	 * @see #ROLE_SUPPORT
	 */
	int getRole();

	/**
	 * Return a human-readable description of this bean definition.
	 */
	String getDescription();

	/**
	 * Return a description of the resource that this bean definition
	 * came from (for the purpose of showing context in case of errors).
	 */
	String getResourceDescription();

	/**
	 * Return the originating BeanDefinition, or {@code null} if none.
	 * Allows for retrieving the decorated bean definition, if any.
	 * <p>Note that this method returns the immediate originator. Iterate through the
	 * originator chain to find the original BeanDefinition as defined by the user.
	 */
	BeanDefinition getOriginatingBeanDefinition();

}

大家仔细看看,是不是其实和我们定义的class差不多呢,主要都是一些get/set方法。里面的字段呢,下一讲我们详细讲解一下,会结合一些融会贯通的地方。

bean definition接口的实现有哪些

然后我们看看这个接口有哪些实现吧?

可以看到,这里有两个是我标红了,因为他们特殊,特殊在他们不属于spring-beans包,而是在spring-context包里。后边遇到了我们再单说,这里存疑。

再来看看这个接口的继承图:

可以获取注解信息的子接口AnnotatedBeanDefinition

我们看到,这个接口有一个子接口,是AnnotatedBeanDefinition。这个接口定义如下:

/**
 * Extended {@link org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition}
 * interface that exposes {@link org.springframework.core.type.AnnotationMetadata}
 * about its bean class - without requiring the class to be loaded yet.
 * 这个接口扩展了BeanDefinition,可以获得bean definition中的bean class上的注解元数据。
 * 举个例子,假设我们用@controller标注了某个类,那这里就能获取到@controller这个注解里面的信息
 *
 * @author Juergen Hoeller
 * @since 2.5
 * @see AnnotatedGenericBeanDefinition
 * @see org.springframework.core.type.AnnotationMetadata
 */
public interface AnnotatedBeanDefinition extends BeanDefinition {

	/**
	 * Obtain the annotation metadata (as well as basic class metadata)
	 * for this bean definition's bean class.
	 * @return the annotation metadata object (never {@code null})
	 */
	AnnotationMetadata getMetadata();

}

可以想一想有什么用,这个接口能取到bean definition中对应bean class上标注的注解元数据。

比如下面的controller举例:

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

	/**
	 * The value may indicate a suggestion for a logical component name,
	 * to be turned into a Spring bean in case of an autodetected component.
	 * @return the suggested component name, if any
	 */
	String value() default "";

}

那这个AnnotatedBeanDefinition就能取到controller中的value字段的值。

我这里也写了个简单的例子,如下:

@Component("testService")
public class HelloWorldService {

}
	@Autowired
	private ApplicationContext applicationContext;

	@Override
	public void run(String... args) {
		DefaultListableBeanFactory beanFactory =
				(DefaultListableBeanFactory) applicationContext.getAutowireCapableBeanFactory();
         // 获取bean definition,然后获取其注解元数据 
		AnnotatedBeanDefinition annotatedBeanDefinition = (AnnotatedBeanDefinition) beanFactory.getBeanDefinition("testService");
		AnnotationMetadata metadata = annotatedBeanDefinition.getMetadata();
		Map<String, Object> annotationAttributes = metadata.getAnnotationAttributes("org.springframework.stereotype.Component");
		log.info("annotationAttributes:{}",annotationAttributes);
	}

我这边打印出来就是:

信息: annotationAttributes:{value=testService}

代码在

https://gitee.com/ckl111/spring-boot-first-version-learn/tree/master/all-demo-in-spring-learning/spring-bootstrap-bean-definition-demo

接口下的实现类

仔细看了两个接口 AnnotatedBeanDefinitionBeanDefinition,其实实现类都是差不多那几个。

基本上org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanDefinition充当了基本的实现,基本上,该实现的方法都实现了,除了一个:

	/**
	 * Clone this bean definition.
	 * To be implemented by concrete subclasses.
	 * @return the cloned bean definition object
	 */
	public abstract AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition();

赶紧这个方法,对我们分析也没多大帮助,暂时跳过即可。

再看看org.springframework.beans.factory.support.GenericBeanDefinition,感觉很重要,我们看看:

public class GenericBeanDefinition extends AbstractBeanDefinition {

	private String parentName;


	/**
	 * 这里有点意思,类似于builder模式,先生成一个实例,再自己各种set方法设置相关属性
	 * 
	 * Create a new GenericBeanDefinition, to be configured through its bean
	 * properties and configuration methods.
	 * @see #setBeanClass
	 * @see #setBeanClassName
	 * @see #setScope
	 * @see #setAutowireMode
	 * @see #setDependencyCheck
	 * @see #setConstructorArgumentValues
	 * @see #setPropertyValues
	 */
	public GenericBeanDefinition() {
		super();
	}
	...

	@Override
	public AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition() {
		return new GenericBeanDefinition(this);
	}

}

ok,都这么简单的话,就再看两个,spring beans包中的org.springframework.beans.factory.annotation.AnnotatedGenericBeanDefinition:

public class AnnotatedGenericBeanDefinition extends GenericBeanDefinition implements AnnotatedBeanDefinition {

	private final AnnotationMetadata metadata;


	/**
	 * Create a new AnnotatedGenericBeanDefinition for the given bean class.
	 * @param beanClass the loaded bean class
	 */
	public AnnotatedGenericBeanDefinition(Class<?> beanClass) {
		setBeanClass(beanClass);
		this.metadata = new StandardAnnotationMetadata(beanClass, true);
	}

	/**
	 * Create a new AnnotatedGenericBeanDefinition for the given annotation metadata,
	 * allowing for ASM-based processing and avoidance of early loading of the bean class.
	 * Note that this constructor is functionally equivalent to
	 * {@link org.springframework.context.annotation.ScannedGenericBeanDefinition
	 * ScannedGenericBeanDefinition}, however the semantics of the latter indicate that
	 * a bean was discovered specifically via component-scanning as opposed to other
	 * means.
	 * @param metadata the annotation metadata for the bean class in question
	 * @since 3.1.1
	 */
	public AnnotatedGenericBeanDefinition(AnnotationMetadata metadata) {
		Assert.notNull(metadata, "AnnotationMetadata must not be null");
		setBeanClassName(metadata.getClassName());
		this.metadata = metadata;
	}


	public final AnnotationMetadata getMetadata() {
		 return this.metadata;
	}

}

很简单,就是多了获取bean class的注解的功能。

再看这个呢,

/**
 * Extension of the {@link GenericBeanDefinition}
 * class, based on an ASM ClassReader, with support for annotation metadata exposed
 * through the {@link AnnotatedBeanDefinition} interface.
 *
 * <p>This class does <i>not</i> load the bean {@code Class} early.
 * It rather retrieves all relevant metadata from the ".class" file itself,
 * parsed with the ASM ClassReader. It is functionally equivalent to
 * {@link AnnotatedGenericBeanDefinition#AnnotatedGenericBeanDefinition(AnnotationMetadata)}
 * but distinguishes by type beans that have been <em>scanned</em> vs those that have
 * been otherwise registered or detected by other means.
 *
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Chris Beams
 * @since 2.5
 * @see #getMetadata()
 * @see #getBeanClassName()
 * @see org.springframework.core.type.classreading.MetadataReaderFactory
 * @see AnnotatedGenericBeanDefinition
 */
@SuppressWarnings("serial")
public class ScannedGenericBeanDefinition extends GenericBeanDefinition implements AnnotatedBeanDefinition {

	private final AnnotationMetadata metadata;


	/**
	 * Create a new ScannedGenericBeanDefinition for the class that the
	 * given MetadataReader describes.
	 * @param metadataReader the MetadataReader for the scanned target class
	 */
	public ScannedGenericBeanDefinition(MetadataReader metadataReader) {
		Assert.notNull(metadataReader, "MetadataReader must not be null");
		this.metadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
		setBeanClassName(this.metadata.getClassName());
	}


	public final AnnotationMetadata getMetadata() {
		return this.metadata;
	}

}

我一开始,一眼看过去,感觉眼花了,差不多啊,但这个是在spring context包里,然后,可以看上面的注释,说是使用asm去获取注解信息。所以,这个和上面那个的差别是:

org.springframework.context.annotation.ScannedGenericBeanDefinition 位于spring-context,使用asm

org.springframework.beans.factory.annotation.AnnotatedGenericBeanDefinition 位于spring-beans,使用反射

再看看org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition(位于spring-beans),这个类下面只有一个子类,位于spring-context的

org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassBeanDefinitionReader.ConfigurationClassBeanDefinition

这两个类,一看就比较特别,能看出来,和@configuration注解有莫大关系,这个我们放后面讲。

总结

本篇就先到这里,留了一些问题,放到后面(有些我也要查一下,哈哈)。下一讲继续。

posted @ 2019-12-15 15:05  三国梦回  阅读(...)  评论(...编辑  收藏