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@Autowired

一、基本信息

✒️ 作者 - Lex 📝 博客 - 我的CSDN 📚 文章目录 - 所有文章 🔗 源码地址 - @Autowired源码

二、注解描述

@Autowired 注解，用于实现依赖注入（Dependency Injection, DI）。当我们在 Spring 中定义了一个 Bean 并想要使用另一个 Bean 时，可以使用 @Autowired 注解来自动注入所需的 Bean，而我们无需手动查找和配置它。

三、接口源码

@Autowired注解是 Spring 框架自 2.5 版本开始引入的一个核心注解，该注解用于告知 Spring 框架的依赖注入工具自动注入所需的依赖。

/**
 * 通过Spring的依赖注入机制标记构造函数、字段、setter方法或配置方法。
 * 这是JSR-330 Inject 注解的一种替代，增加了必需与可选的语义。
 *
 * 自动注入的构造函数：
 * 任何给定的bean类只有一个构造函数可以声明此注解，且其required属性设置为 true，
 * 表示当作为Spring bean使用时要自动注入的构造函数。如果required属性设置为true，
 * 则只能有一个构造函数被标记为Autowired。如果多个非必需的构造函数声明了这个注解，
 * 它们都会被视为自动注入的候选者。Spring会选择可以满足最多依赖的构造函数进行注入。如果没有一个候选者满足条件，
 * 则会使用默认的构造函数。如果一个类声明了多个构造函数，但没有一个使用Autowired，
 * 则会使用默认的构造函数。如果一个类从一开始就只声明了一个构造函数，它总是会被使用，即使没有被标记。被标记的构造函数不需要是public的。
 *
 * 自动注入的字段：
 * 字段会在bean构造完成后注入，任何配置方法调用之前。配置字段不需要是public的。
 *
 * 自动注入的方法：
 * 配置方法可以有任意名称和任意数量的参数；其中每一个参数都会通过Spring容器中的一个匹配的bean进行自动注入。
 * Bean属性的setter方法在实质上只是这种通用配置方法的一个特例。这些配置方法不需要是public的。
 *
 * 自动注入的参数：
 * 尽管从Spring 5.0开始Autowired可以在方法或构造函数的单独参数上声明，
 * 但框架的大部分都会忽略这样的声明。唯一支持自动注入参数的Spring核心部分是
 * spring-test模块中的JUnit Jupiter支持。
 *
 * 多参数与'required'语义：
 * 对于多参数的构造函数或方法，required属性适用于所有参数。
 *
 * 自动装配数组、集合和映射：
 * 对于数组、Collection或Map类型的依赖，容器会自动注入所有匹配声明的值类型的bean。
 * 对于这种目的，map的键必须声明为类型String，它会解析为相应的bean名称。
 *
 * 在BeanPostProcessor或BeanFactoryPostProcessor中不支持：
 * 请注意，实际的注入是通过BeanPostProcessor执行的，这意味着我们不能使用Autowired在
 * BeanPostProcessor或BeanFactoryPostProcessor类型中进行注入。
 *
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Mark Fisher
 * @author Sam Brannen
 * @since 2.5
 * @see AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
 * @see Qualifier
 * @see Value
 */
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.FIELD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {

    /**
     * 声明注解的依赖是否是必需的。
     * 默认值为true。
     */
    boolean required() default true;
}

四、主要功能

  1. 自动注入依赖
    • 不需要明确指定 bean 之间的关系，Spring 会自动找到并注入所需的依赖。
  2. 字段注入
    • 可以直接标记在类的字段上，使得该字段在 Bean 初始化时被自动注入。
  3. 构造函数注入
    • 当标记在构造函数上时，该构造函数会被用于创建 bean 实例并注入所需的依赖。
  4. 方法注入
    • 当标记在 setter 方法或其他方法上时，这些方法会在 Bean 初始化时被调用以注入依赖。
  5. 指定必需性
    • 通过 required 属性，可以指定某个依赖是否是必需的。如果标记为必需但没有找到相应的依赖，Spring 会抛出异常。

五、最佳实践

首先来看看启动类入口，上下文环境使用AnnotationConfigApplicationContext（此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式），构造参数我们给定了一个MyConfiguration组件类。然后从Spring上下文中获取一个MyController类型的bean并调用了showService方法，

public class AutowiredApplication {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        MyController controller = context.getBean(MyController.class);
        controller.showService();
    }
}

在MyConfiguration类中，使用了@ComponentScan("com.xcs.spring")注解告诉 Spring 在指定的包（在这里是 "com.xcs.spring"）及其子包中搜索带有 @Component、@Service、@Repository 和 @Controller 等注解的类，并将它们自动注册为 beans。这样，spring就不必为每个组件明确写一个 bean 定义。Spring 会自动识别并注册它们。

@Configuration
@ComponentScan("com.xcs.spring")
public class MyConfiguration {

}

Spring 容器在初始化 MyController 时自动注入一个 MyService 类型的 bean 到 myService 字段。

@Controller
public class MyController {

    @Autowired
    private MyService myService;

    public void showService(){
        System.out.println("myService = " + myService);
    }
}

MyService 是一个简单的服务类，但我们没有定义任何方法或功能。

@Service
public class MyService {
    
}

运行结果发现，我们使用 @Autowired 注解的功能，在我们的 Spring 上下文中工作正常，并且它成功地自动注入了所需的依赖关系。

myService = com.xcs.spring.service.MyService@4a883b15

六、时序图

sequenceDiagram
Title: @Autowired注解时序图
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd,beanType,beanName)<br>应用Bean定义的后置处理器
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:postProcessMergedBeanDefinition(beanDefinition,beanType,beanName)<br>处理已合并的Bean定义
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:findAutowiringMetadata(beanName,clazz,pvs)<br>查找自动注入的元数据
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:buildAutowiringMetadata(clazz)<br>构建自动注入的元数据
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>ReflectionUtils:doWithLocalFields(clazz,fc)<br>处理类的本地字段
ReflectionUtils->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:解析有@Autowired注解的字段
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>ReflectionUtils:doWithLocalMethods(clazz,fc)<br>处理类的本地方法
ReflectionUtils->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:解析有@Autowired注解的方法
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata)<br>将元数据存入缓存
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AbstractAutowireCapableBeanFactory:populateBean(beanName,mbd,bw)<br>填充Bean的属性值
AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:postProcessProperties(pvs,bean,beanName)<br>后处理Bean的属性
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:findAutowiringMetadata(beanName,clazz,pvs)<br>再次查找自动注入的元数据
Note right of AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:<br>从缓存中获取注入的元数据
AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>InjectionMetadata:inject(bean, beanName, pvs)<br>执行实际的属性注入
InjectionMetadata->>AutowiredFieldElement:inject(target, beanName, pvs)<br>注入特定的字段元素
AutowiredFieldElement->>AutowiredFieldElement:resolveFieldValue(field,bean,beanName)<br>解析字段的值
AutowiredFieldElement->>DefaultListableBeanFactory:resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter)<br>解析字段的依赖
DefaultListableBeanFactory->>DefaultListableBeanFactory:doResolveDependency(descriptor, requestingBeanName, autowiredBeanNames, typeConverter)<br>解析指定的依赖关系
DefaultListableBeanFactory->>DefaultListableBeanFactory:findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor)<br>查找符合自动装配条件的候选 Bean
DefaultListableBeanFactory->>DefaultListableBeanFactory:addCandidateEntry(result, candidate, descriptor, requiredType)<br>向结果集中添加候选 Bean
DefaultListableBeanFactory->>AbstractBeanFactory:getType(name)<br>获取指定 Bean 的类型
AbstractBeanFactory->>DefaultListableBeanFactory:返回被依赖Bean的类<br>返回依赖 Bean 的实际类
DefaultListableBeanFactory->>DependencyDescriptor:resolveCandidate(beanName, requiredType, beanFactory)<br>解析候选的依赖 Bean
DependencyDescriptor->>AbstractBeanFactory:getBean(name)<br>获取指定的 Bean 实例
AbstractBeanFactory->>DependencyDescriptor:<br>返回具体的依赖 Bean 实例
DependencyDescriptor->>DefaultListableBeanFactory:<br>返回依赖的 Bean 实例给工厂
DefaultListableBeanFactory->>AutowiredFieldElement:<br>返回依赖的 Bean 给字段注入器
AutowiredFieldElement->>Field:field.set(bean, value)<br>实际设置 Bean 的字段值

七、源码分析

前置条件

在Spring中，AutowiredAnnotationBeanPostProcessor是处理@Autowired等注解的关键类，它实现了下述两个接口。因此，为了深入理解@Autowired的工作方式，研究这个类是非常有用的。简而言之，为了完全理解@Autowired的工作机制，了解下述接口确实是必要的。这两个接口提供了对bean生命周期中关键阶段的干预，从而允许进行属性注入和其他相关的操作。

  1. MergedBeanDefinitionPostProcessor接口
    • 此接口提供的postProcessMergedBeanDefinition方法允许后处理器修改合并后的bean定义。合并后的bean定义是一个已经考虑了所有父bean定义属性的bean定义。对于@Autowired注解的处理，这一步通常涉及到收集需要被解析的@Autowired注解信息并准备对其进行后续处理。
    • 🔗 MergedBeanDefinitionPostProcessor接口传送门
  2. InstantiationAwareBeanPostProcessor接口
    • 此接口提供了几个回调方法，允许后处理器在bean实例化之前和实例化之后介入bean的创建过程。特别是，postProcessProperties方法允许后处理器对bean的属性进行操作。对于@Autowired注解，这通常需要在属性设置或依赖注入阶段对 bean 进行处理，并将解析得到的值注入到bean中。
    • 🔗 InstantiationAwareBeanPostProcessor接口传送门

收集阶段

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessMergedBeanDefinition方法中，主要确保给定的bean定义与其预期的自动装配元数据一致。

@Override
public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
    // 对于给定的bean名称和类型，它首先尝试查找相关的InjectionMetadata，这可能包含了该bean的字段和方法的注入信息
    InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, beanType, null);
    
    // 使用找到的InjectionMetadata来验证bean定义中的配置成员是否与预期的注入元数据匹配。
    metadata.checkConfigMembers(beanDefinition);
}

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#findAutowiringMetadata方法中，确保了始终为给定的bean名称和类获取最新和相关的InjectionMetadata，并利用缓存机制优化性能。

private InjectionMetadata findAutowiringMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
    // 如果beanName为空，则使用类名作为缓存键。
    String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName());
    // 首先尝试从并发缓存中获取InjectionMetadata。
    InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
    // 检查获取到的元数据是否需要刷新。
    if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
        // 使用双重检查锁定确保线程安全。
        synchronized (this.injectionMetadataCache) {
            metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
            if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
                // 如果有旧的元数据，清除它。
                if (metadata != null) {
                    metadata.clear(pvs);
                }
                // 为给定的类构建新的InjectionMetadata。
                metadata = buildAutowiringMetadata(clazz);
                // 将新构建的元数据更新到缓存中。
                this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
            }
        }
    }
    // 返回找到的或新构建的元数据。
    return metadata;
}

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#buildAutowiringMetadata方法中，查找类及其所有父类中的字段和方法，以找出所有带有自动装配注解的字段和方法，并为它们创建一个统一的InjectionMetadata对象。

private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz) {
    // 检查类是否含有自动装配注解，若无则直接返回空的InjectionMetadata。
    if (!AnnotationUtils.isCandidateClass(clazz, this.autowiredAnnotationTypes)) {
        return InjectionMetadata.EMPTY;
    }

    // 初始化存放注入元素的列表。
    List<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new ArrayList<>();
    Class<?> targetClass = clazz;

    do {
        // 当前类中要注入的元素列表。
        final List<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new ArrayList<>();

        // 处理类中的所有字段。
        ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
            // 查找字段上的自动装配注解。
            MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(field);
            if (ann != null) {
                
                // ... [代码部分省略以简化]
                
                boolean required = determineRequiredStatus(ann);
                // 创建一个新的AutowiredFieldElement并加入到列表。
                currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
            }
        });

        // 处理类中的所有方法。
        ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, method -> {
            Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
            if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod)) {
                return;
            }
            // 查找方法上的自动装配注解。
            MergedAnnotation<?> ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
            if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) {
                
                // ... [代码部分省略以简化]
                
                boolean required = determineRequiredStatus(ann);
                PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
                // 创建一个新的AutowiredMethodElement并加入到列表。
                currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
            }
        });

        // 将当前类的注入元素加入到总的注入元素列表的开头。
        elements.addAll(0, currElements);
        // 处理父类。
        targetClass = targetClass.getSuperclass();
    }
    // 循环直至Object类。
    while (targetClass != null && targetClass != Object.class);

    // 返回为元素列表创建的新的InjectionMetadata。
    return InjectionMetadata.forElements(elements, clazz);
}

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#autowiredAnnotationTypes字段中，主要的用途是告诉AutowiredAnnotationBeanPostProcessor哪些注解它应该处理。当Spring容器解析bean定义并创建bean实例时，如果这个bean的字段、方法或构造函数上的注解被包含在这个autowiredAnnotationTypes集合中，那么AutowiredAnnotationBeanPostProcessor就会对它进行处理。

public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() {
   this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class);
   // ... [代码部分省略以简化]
}

注入阶段

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessProperties方法中，用于处理bean属性的后处理，特别是通过@Autowired等注解进行的属性注入。

@Override
public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
    // 获取与bean名称和类相关的InjectionMetadata。
    // 这包括该bean需要进行注入的所有字段和方法。
    InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
    
    try {
        // 使用获取到的InjectionMetadata，实际进行属性的注入。
        metadata.inject(bean, beanName, pvs);
    }
    // 如果在注入过程中出现BeanCreationException，直接抛出。
    catch (BeanCreationException ex) {
        throw ex;
    }
    // 捕获其他异常，并以BeanCreationException的形式抛出，提供详细的错误信息。
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
    }
    // 返回原始的PropertyValues，因为这个方法主要关注依赖注入而不是修改属性。
    return pvs;
}

在org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata#inject方法中，主要目的是将所有需要注入的元素（例如带有@Autowired等注解的字段或方法）注入到目标bean中。

public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
    // 获取已经检查的元素。通常，在初始化阶段，所有的元素都会被检查一次。
    Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;

    // 如果已经有检查过的元素，则使用它们，否则使用所有注入的元素。
    Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
        (checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);

    // 如果有需要注入的元素...
    if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
        // 遍历每个元素并注入到目标bean中。
        for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
            // 对每个元素（字段或方法）执行注入操作。
            element.inject(target, beanName, pvs);
        }
    }
}

在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#inject方法中，首先检查字段的值是否已经被缓存。如果已缓存，则从缓存中获取，否则重新解析。然后，它确保字段是可访问的（特别是对于私有字段），并将解析的值设置到目标bean的相应字段中。

@Override
protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
    // 步骤1. 获取代表带有@Autowired注解的字段的Field对象。
    Field field = (Field) this.member;

    Object value;
    // 步骤2. 如果字段的值已经被缓存（即先前已解析过），则尝试从缓存中获取。
    if (this.cached) {
        try {
            // 从缓存中获取已解析的字段值。
            value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue);
        }
        catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
            // 如果缓存中的bean已被意外删除 -> 重新解析。
            value = resolveFieldValue(field, bean, beanName);
        }
    }
    else {
        // 步骤3. 如果字段值未被缓存，直接解析。
        value = resolveFieldValue(field, bean, beanName);
    }

    // 步骤4. 如果解析到的值不为null...
    if (value != null) {
        // 步骤4.1. 使字段可访问，这是必要的，特别是当字段是private时。
        ReflectionUtils.makeAccessible(field);
        // 步骤4.2. 实际将解析的值注入到目标bean的字段中。
        field.set(bean, value);
    }
}

首先来到org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#inject方法中的步骤3。在org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#resolveFieldValue方法中，通过beanFactory.resolveDependency方法从Spring的bean工厂中解析字段的值。

@Nullable
private Object resolveFieldValue(Field field, Object bean, @Nullable String beanName) {
    // ... [代码部分省略以简化]
    Object value;
    try {
        // 通过`beanFactory.resolveDependency`方法从Spring的bean工厂中解析字段的值
        value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
    }
    catch (BeansException ex) {
        throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex);
    }
    // ... [代码部分省略以简化]
    return value;
}

在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#resolveDependency方法中，首先尝试获取一个延迟解析代理。如果无法获得，它会进一步尝试解析依赖。doResolveDependency 是实际进行解析工作的方法。

public Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String requestingBeanName,
                                @Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
	// ... [代码部分省略以简化]
    
    Object result = getAutowireCandidateResolver().getLazyResolutionProxyIfNecessary(
        descriptor, requestingBeanName);
    if (result == null) {
        result = doResolveDependency(descriptor, requestingBeanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
    }
    return result;
}

在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency方法中，尝试解析一个特定的依赖，首先查找所有可能的匹配的 bean，然后选择一个最佳匹配的 bean。如果存在多个匹配的 bean 或没有找到匹配的 bean，它会进行相应的处理。

public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,
			@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {

    // ... [代码部分省略以简化]

    try {
        // 如果存在快捷解决依赖的方法，使用它
        Object shortcut = descriptor.resolveShortcut(this);
        if (shortcut != null) {
            return shortcut;
        }

        // 获取依赖的类型
        Class<?> type = descriptor.getDependencyType();
        
        // ... [代码部分省略以简化]

        // 步骤1. 根据依赖描述符查找匹配的bean
        Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
        
        // 如果没有找到匹配的bean
        if (matchingBeans.isEmpty()) {
            if (isRequired(descriptor)) {
                // 如果依赖是必需的，抛出异常
                raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
            }
            return null;
        }

        String autowiredBeanName;
        Object instanceCandidate;

        // 当找到多个匹配的bean
        if (matchingBeans.size() > 1) {
            // 确定最佳的自动装配候选者
            autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
            if (autowiredBeanName == null) {
                if (isRequired(descriptor) || !indicatesMultipleBeans(type)) {
                    // 如果不能确定唯一的bean，尝试解析不唯一的依赖
                    return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
                }
                else {
                    return null;
                }
            }
            instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
        }
        else {
            // 只找到一个匹配的bean
            Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
            autowiredBeanName = entry.getKey();
            instanceCandidate = entry.getValue();
        }

        // 添加自动装配的bean名到集合
        if (autowiredBeanNames != null) {
            autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
        }

        // 步骤2. 如果候选者是一个类，实例化它
        if (instanceCandidate instanceof Class) {
            instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
        }
        
        Object result = instanceCandidate;
        
        // ... [代码部分省略以简化]
        
        return result;
    }
    // ... [代码部分省略以简化]
}

我们来到在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency方法中的步骤1。在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#findAutowireCandidates方法中，首先基于给定的类型获取所有可能的bean名。接着，对于每一个可能的候选bean，它检查该bean是否是一个合适的自动注入候选，如果是，它将这个bean添加到结果集中。最后，方法返回找到的所有合适的候选bean。

protected Map<String, Object> findAutowireCandidates(
			@Nullable String beanName, Class<?> requiredType, DependencyDescriptor descriptor) {

    // 根据所需的类型，包括所有父工厂中的bean，获取所有可能的bean名
    String[] candidateNames = BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(
        this, requiredType, true, descriptor.isEager());

    // ... [代码部分省略以简化]

    // 遍历所有候选bean名
    for (String candidate : candidateNames) {
        // 如果候选bean不是正在查找的bean本身并且它是一个合适的自动注入候选
        if (!isSelfReference(beanName, candidate) && isAutowireCandidate(candidate, descriptor)) {
            // 添加这个候选bean到结果中
            addCandidateEntry(result, candidate, descriptor, requiredType);
        }
    }

    // ... [代码部分省略以简化]

    // 返回找到的所有候选bean
    return result; 
}

在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#addCandidateEntry方法中，主要获取候选bean的类型，并将其添加到候选bean的集合中。

private void addCandidateEntry(Map<String, Object> candidates, String candidateName,
			DependencyDescriptor descriptor, Class<?> requiredType) {
	// ... [代码部分省略以简化]
    candidates.put(candidateName, getType(candidateName));
}

在org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getType(name)方法中，通过bean的名字来获取对应bean的类型。

public Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException {
    return getType(name, true);
}

我们来到在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency方法中的步骤2。在org.springframework.beans.factory.config.DependencyDescriptor#resolveCandidate方法中，最后发现@Autowired 的整个流程最终还是从Spring容器中获取一个bean实例并注入到相应的字段或构造函数参数中。

public Object resolveCandidate(String beanName, Class<?> requiredType, BeanFactory beanFactory)
			throws BeansException {

    return beanFactory.getBean(beanName);
}

最后我们来到org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#inject方法中的步骤4.2。在 AutowiredFieldElement#inject 方法内部，通过resolveFieldValue(field, bean, beanName)方法，来确定了正确的bean值并满足某个字段的 @Autowired 注解，将使用反射来实际设置这个值。具体地说，它会使用 Field 类的 set 方法来为目标对象的这个字段设置相应的值。这就是 @Autowired 在字段上使用时如何使得Spring能够自动为这个字段注入值的背后原理。

// 步骤4. 如果解析到的值不为null...
if (value != null) {
    // 步骤4.1. 使字段可访问，这是必要的，特别是当字段是private时。
    ReflectionUtils.makeAccessible(field);
    // 步骤4.2. 实际将解析的值注入到目标bean的字段中。
    field.set(bean, value);
}

八、注意事项

  1. 默认情况下，依赖是必需的
    • 如果Spring找不到匹配的bean来注入，它会抛出一个异常。我们可以通过将 required 属性设置为 false 来使其变为非必需：@Autowired(required=false)。
  2. 类型匹配
    • 默认情况下，Spring使用类型匹配来解析依赖。如果有多个匹配的bean，它会抛出一个异常。
  3. 使用 @Qualifier
    • 如果有多个相同类型的bean，我们可以使用 @Qualifier 注解来指定bean的名称，以解决歧义。
  4. 循环依赖
    • @Autowired 可能导致循环依赖的问题。例如，A依赖于B，而B依赖于A。Spring有一定的机制来处理单例作用域的bean的循环依赖，但对于原型作用域的bean，循环依赖会导致异常。
  5. 注入位置
    • 我们可以在字段、构造函数、或setter方法上使用 @Autowired。但是，推荐的做法是在构造函数上使用它，这样可以确保所有的依赖在对象创建时都已经注入。
  6. 影响范围
    • 使用 @Autowired 时，请注意不要在大范围的bean（例如单例）中注入小范围的bean（例如原型），除非我们清楚地知道自己在做什么。
  7. 考虑使用构造函数注入
    • 使用构造函数注入可以确保bean在构造时已完全初始化，从而使bean处于不变的状态。这也有助于在单元测试中模拟依赖关系。
  8. 私有字段注入
    • 尽管可以将 @Autowired 应用于私有字段，但这意味着Spring通过反射绕过了正常的Java访问控制来注入字段，这可能不是最佳实践。
  9. 不支持静态字段
    • @Autowired 不能用于静态字段。这是因为静态字段属于类而不是实例，而Spring是通过实例进行依赖注入的。
  10. 不支持静态方法
    • @Autowired 也不能用于静态setter方法或其他静态方法

九、总结

最佳实践总结

  1. 上下文初始化
    • 当我们创建 AnnotationConfigApplicationContext 并提供 MyConfiguration 类作为参数时，Spring 开始初始化上下文。这意味着它会加载所有的bean定义并准备创建实例。
  2. 组件扫描
    • 在 MyConfiguration 类中，我们使用了 @ComponentScan 注解指定了扫描的包路径。这使得Spring扫描指定包和其子包中的所有类，并查找标记为 @Component、@Service、@Repository 和 @Controller 等注解的类。找到后，Spring 会自动将这些类注册为bean。
  3. 依赖解析
    • 在 MyController 类中，我们在 myService 字段上使用了 @Autowired 注解。这告诉Spring，当创建 MyController bean时，需要找到一个 MyService 类型的bean，并自动注入到该字段中。
  4. 实例化并注入
    • 当我们从上下文中请求 MyController 类型的bean时，Spring会先创建 MyController 的一个实例。但在此之前，它会查看所有带有 @Autowired 注解的字段，然后为这些字段找到匹配的bean并注入。
    • 在我们的例子中，Spring找到了 MyService 类型的bean并将其注入到了 myService 字段中。
  5. 执行业务逻辑
    • 在 showService 方法被调用时，它简单地打印了 myService 字段。由于这个字段已经被成功地自动注入，所以我们看到了预期的输出，证明 @Autowired 功能正常。
  6. 结果
    • 最终输出显示了 myService 已经被成功地注入到 MyController 中，并显示了其实例的内存地址。

源码分析总结

  1. 核心后处理器

    • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor是处理@Autowired等注解的主要后处理器。它实现了两个关键的接口，MergedBeanDefinitionPostProcessor和InstantiationAwareBeanPostProcessor，这两个接口允许在bean的生命周期中的关键阶段进行干预，为属性注入提供了机制。

  2. 收集阶段

    • 检索Autowired的元数据

      • Spring首先使用postProcessMergedBeanDefinition方法确保给定的bean定义与其预期的自动装配元数据一致。

      • 在该方法中, Spring会尝试查找与给定bean名称和类型相关的InjectionMetadata。这可能包括了该bean的字段和方法的注入信息。

    • 寻找匹配的Autowiring元数据

      • 在findAutowiringMetadata中，Spring确保始终为给定的bean名称和类获取最新和相关的InjectionMetadata。Spring也利用了缓存机制，以提高性能。

    • 构建Autowiring元数据

      • 在buildAutowiringMetadata方法中，Spring会查找类及其所有父类中的字段和方法，以找出所有带有自动装配注解的字段和方法。

      • 然后，为这些字段和方法创建一个统一的InjectionMetadata对象。

    • 检查注解类型

      • 在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的构造方法中，主要的目的是告诉这个后处理器它应该处理哪些注解。例如, @Autowired就是这些注解之一。

  3. 注入阶段

    • 处理bean属性的后处理

      • 在postProcessProperties中，Spring用于处理bean属性的后处理，特别是通过@Autowired进行的属性注入。

      • 这涉及到实际将解析得到的值注入到bean中。

    • 注入元数据的实际注入操作

      • 在InjectionMetadata#inject方法中，这里会对bean进行属性的实际注入。

      • Spring会遍历每一个需要注入的元素，并执行实际的注入操作。

    • 字段的实际注入

      • 在AutowiredFieldElement#inject中，Spring首先会检查字段的值是否已经被缓存。如果已缓存，则从缓存中获取，否则重新解析。

      • 然后，它确保字段是可访问的，并将解析的值设置到目标bean的相应字段中。

    • 解析依赖

      • 在doResolveDependency方法中，Spring开始尝试解析一个特定的依赖。

      • 首先，基于给定的类型，Spring会查找所有匹配的bean。

      • 如果找到多个匹配的bean，它会尝试确定哪一个是最佳的自动装配候选。

    • 获取bean的类型

      • 在addCandidateEntry方法中，Spring主要获取候选bean的类型，并将其添加到候选bean的集合中。

      • 使用getType方法，Spring可以通过bean的名字来获取对应bean的类型。

    • 从Spring容器中获取bean实例

      • 在resolveCandidate中，即从Spring容器中获取一个bean实例并注入到相应的字段或构造函数参数中。

    • 反射注入

      • 通过field.set(bean, value)来完成实际字段注入的步骤，将解析出的bean实例（value）注入到目标bean的对应字段上。这是整个@Autowired流程的最终步骤