SpringMVC 源代码深度解析<context:component-scan>（扫描和注册的注解Bean）

快来打我* 2022-08-13 15:53 197阅读 0赞

我们在SpringMVC开发项目中，有的用注解和XML配置Bean,这两种都各有自己的优势，数据源配置比较经常用XML配置，控制层依赖的service比较经常用注解等（在部署时比较不会改变的），我们经常比较常用的注解有@Component是通用标注，@Controller标注web控制器，@Service标注Servicec层的服务，@Respository标注DAO层的数据访问。SpringMVC启动时怎么被自动扫描然后解析并注册到Bean工厂中去（放到DefaultListableBeanFactory中的Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap中 以BeanName为key）？我们今天带着这些问题来了解分析这实现的过程，我们在分析之前先了解一下这些注解。

@Controller标注web控制器，@Service标注Service层的服务，@Respository标注DAO层的数据访问。@Component是通用标注，只是定义为一个类为Bean，SpringMVC会把所有添加@Component注解的类作为使用自动扫描注入配置路径下的备选对象。@Controller、@Service\\@Respository只是更加的细化，都是被@Component标注，所以我们比较不推荐使用@Component。源代码如下：

@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 "";
    }

都是有标示@Component

我们在配置文件中，标示配置需要扫描哪些包下，也可以配置对某个包下不扫描，代码如下：

<context:component-scan base-package="cn.test">
    		<context:exclude-filter type="regex" expression="cn.test.*.*.controller"/>
    		<context:exclude-filter type="regex" expression="cn.test.*.*.controller2"/>
    </context:component-scan>

说明：

<context:exclude-filter>指定的不扫描包，<context:exclude-filter>指定的扫描包

SpringMVC先读取配置文件，然后根据context:component-scan中属性base-package去扫描指定包下的class和jar文件，把标示@Controller标注web控制器，@Service标注Servicec层的服务，@Respository标注DAO层的数据访问等注解的都获取，并注册为Bean类放到Bean工厂，我们接下来要分析的这个过程。我们平时项目开发都是这样的注解，实现MVC模式，代码如下：

例如：
    //控制层
    @Controller
    @RequestMapping(value="/test")
    public class TestController2 {
    	@Autowired
    	private TestService testService;
    	@RequestMapping(value="/index")
    	public String getIndex(Model model){
    		
    		return "";
    	}
    }
    
    //服务层
    @Service("testService")
    public class TestServiceImpl implements  TestService{
    }

我们今天的入口点就在这，因为解析注解的到注册，也是先读取配置文件并解析，在解析时扫描对应包下的JAVA类，里面有DefaultBeanDefinitionDocumentReader这个类，doRegisterBeanDefinitions这个方法实现解析配置文件的Bean，这边已经读取进来形成Document 形式存储，然后开始解析Bean,是由BeanDefinitionParserDelegate类实现的，BeanDefinitionParserDelegate完成具体Bean的解析（例如：bean标签、import标签等）这个在[上一篇SpringMVC 源代码深度解析 IOC容器（Bean 解析、注册）][SpringMVC _ IOC_Bean]里有解析，今天注解属于扩展的标签，是由NamespaceHandler和BeanDefinitionParser来解析。源代码如下：

public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, BeanDefinition containingBd) {
    		String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
    		NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
    		if (handler == null) {
    			error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);
    			return null;
    		}
    		return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
    	}

NamespaceHandler这边这边起到了什么作用，根据不同的Namespace获取不同的NamespaceHandler，因为我们在Beans标签配置了命名空间，然后就可以配置对应的标签，解析标签时，比较有自己的所实现的NamespaceHandler来解析，如图所示：

![Center][]

NamespaceHandler中的parse方法是它的子类类NamespaceHandlerSupport实现的，获取通过findParserForElement方法获取BeanDefinitionParser 对象，这个对象在工程初始化时就直接实例化放在缓存中Map<String, BeanDefinitionParser>，然后通过localName获取，源代码如下：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
    		return findParserForElement(element, parserContext).parse(element, parserContext);
    	}
    	private BeanDefinitionParser findParserForElement(Element element, ParserContext parserContext) {
    		String localName = parserContext.getDelegate().getLocalName(element);
    		BeanDefinitionParser parser = this.parsers.get(localName);
    		if (parser == null) {
    			parserContext.getReaderContext().fatal(
    					"Cannot locate BeanDefinitionParser for element [" + localName + "]", element);
    		}
    		return parser;
    	}

为什么要获取BeanDefinitionParser ，因为BeanDefinitionParser 类是解析配置文件中的<context:component-scan>,<aop:config>等标签，但是不同的标签是由不同的BeanDefinitionParser来进行解析的，如图所示：

![Center 1][]

![Center 2][]

接下来我们开始解析这个标签， <context:component-scan>标签的解析是由ComponentScanBeanDefinitionParser类解析的，接下来我们要分析它怎么解析注解的Bean，并把Bean注册到Bean工厂，源代码如下：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
            //获取context:component-scan 配置的属性base-package的值
    		String[] basePackages = StringUtils.tokenizeToStringArray(element.getAttribute(BASE_PACKAGE_ATTRIBUTE),
    				ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);
            //创建扫描对应包下的class文件的对象
    		ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = configureScanner(parserContext, element);
            //扫描对应包下的class文件并有注解的Bean包装成BeanDefinition
    		Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = scanner.doScan(basePackages);
    		registerComponents(parserContext.getReaderContext(), beanDefinitions, element);
    		return null;
    	}

说明：

（1）获取context:component-scan 配置的属性base-package的值，然后放到数组。

（2）创建扫描对应包下的class和jar文件的对象ClassPathBeanDefinitionScanner ，由这个类来实现扫描包下的class和jar文件并把注解的Bean包装成BeanDefinition。

（3）BeanDefinition注册到Bean工厂。

第一：扫描是由ComponentScanBeanDefinitionParser的doScan方法来实现的，源代码如下：

protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
            //新建队列来保存BeanDefinitionHolder
    		Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();
            //循环需要扫描的包
    		for (String basePackage : basePackages) {
                //进行扫描注解并包装成BeanDefinition
    			Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
    			for (BeanDefinition candidate : candidates) {
    				ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
    				candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
    				String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
    				if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
    					postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
    				}
    				if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
    					AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
    				}
    				if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
    					BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
    					definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
    					beanDefinitions.add(definitionHolder);
                        //对BeanDefinition进行注册
    					registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
    				}
    			}
    		}
    		return beanDefinitions;
    	}

进行扫描注解并包装成BeanDefinition是ComponentScanBeanDefinitionParser由父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider的方法findCandidateComponents实现的，源代码如下：

public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
    		Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<BeanDefinition>();
    		try {
               //base-package中的值替换为classpath*:cn/test/**/*.class
    			String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
    					resolveBasePackage(basePackage) + "/" + this.resourcePattern;
                //获取所以base-package下的资源
    			Resource[] resources = this.resourcePatternResolver.getResources(packageSearchPath);
                boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
    			boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
    			for (Resource resource : resources) {
    				if (traceEnabled) {
    					logger.trace("Scanning " + resource);
    				}
    				if (resource.isReadable()) {
    					try {
    						MetadataReader metadataReader = this.metadataReaderFactory.getMetadataReader(resource);
                             //对context:exclude-filter进行过滤
    						if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
                               //包装BeanDefinition
    							ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);
    							sbd.setResource(resource);
    							sbd.setSource(resource);
    							if (isCandidateComponent(sbd)) {
    								if (debugEnabled) {
    									logger.debug("Identified candidate component class: " + resource);
    								}
    								candidates.add(sbd);
    							}
    							else {
    								if (debugEnabled) {
    									logger.debug("Ignored because not a concrete top-level class: " + resource);
    								}
    							}
    						}
    						else {
    							if (traceEnabled) {
    								logger.trace("Ignored because not matching any filter: " + resource);
    							}
    						}
    					}
    					catch (Throwable ex) {
    						throw new BeanDefinitionStoreException(
    								"Failed to read candidate component class: " + resource, ex);
    					}
    				}
    				else {
    					if (traceEnabled) {
    						logger.trace("Ignored because not readable: " + resource);
    					}
    				}
    			}
    		}
    		catch (IOException ex) {
    			throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
    		}
    		  return candidates;
    	}

说明：

(1)先根据context:component-scan 中属性的base-package="cn.test"配置转换为classpath\*:cn/test/\*\*/\*.class，并扫描对应下的class和jar文件并获取类对应的路径，返回Resources

(2)根据<context:exclude-filter>指定的不扫描包，<context:exclude-filter>指定的扫描包配置进行过滤不包含的包对应下的class和jar。

（3）封装成BeanDefinition放到队列里。

1）怎么根据packageSearchPath获取包对应下的class路径，是通过PathMatchingResourcePatternResolver类，findAllClassPathResources(locationPattern.substring(CLASSPATH\_ALL\_URL\_PREFIX.length()));获取配置包下的class路径并封装成Resource，实现也是getClassLoader().getResources(path);实现的。源代码如下：

<span style="font-size:18px;">public Resource[] getResources(String locationPattern) throws IOException {
    		Assert.notNull(locationPattern, "Location pattern must not be null");
    		if (locationPattern.startsWith(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX)) {
    			// a class path resource (multiple resources for same name possible)
    			if (getPathMatcher().isPattern(locationPattern.substring(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX.length()))) {
    				// a class path resource pattern
    				return findPathMatchingResources(locationPattern);
    			}
    			else {
    				// all class path resources with the given name
    				return findAllClassPathResources(locationPattern.substring(CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX.length()));
    			}
    		}
    		else {
    			// Only look for a pattern after a prefix here
    			// (to not get fooled by a pattern symbol in a strange prefix).
    			int prefixEnd = locationPattern.indexOf(":") + 1;
    			if (getPathMatcher().isPattern(locationPattern.substring(prefixEnd))) {
    				// a file pattern
    				return findPathMatchingResources(locationPattern);
    			}
    			else {
    				// a single resource with the given name
    				return new Resource[] {getResourceLoader().getResource(locationPattern)};
    			}
    		}
    	}
    
    protected Resource[] findAllClassPathResources(String location) throws IOException {
    		String path = location;
    		if (path.startsWith("/")) {
    			path = path.substring(1);
    		}
    		Enumeration<URL> resourceUrls = getClassLoader().getResources(path);
    		Set<Resource> result = new LinkedHashSet<Resource>(16);
    		while (resourceUrls.hasMoreElements()) {
    			URL url = resourceUrls.nextElement();
    			result.add(convertClassLoaderURL(url));
    		}
    		return result.toArray(new Resource[result.size()]);
    	}
    </span>

说明：getClassLoader().getResources获取classpath\*:cn/test/\*\*/\*.class下的cn/test包下的class的路径信息。并返回了URL。这里能把对应class路径获取到了，就能获取里面的信息。

2）isCandidateComponent实现的标签是里配置的<context:exclude-filter>指定的不扫描包，<context:exclude-filter>指定的扫描包的过滤，源代码如下：

<span style="font-size:18px;">protected boolean isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader) throws IOException {
    		for (TypeFilter tf : this.excludeFilters) {
    			if (tf.match(metadataReader, this.metadataReaderFactory)) {
    				return false;
    			}
    		}
    		for (TypeFilter tf : this.includeFilters) {
    			if (tf.match(metadataReader, this.metadataReaderFactory)) {
    				AnnotationMetadata metadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
    				if (!metadata.isAnnotated(Profile.class.getName())) {
    					return true;
    				}
    				AnnotationAttributes profile = MetadataUtils.attributesFor(metadata, Profile.class);
    				return this.environment.acceptsProfiles(profile.getStringArray("value"));
    			}
    		}
    		return false;
    	}</span>

说明： this.excludeFilters有pattern属性，值是就是<context:exclude-filter type="regex" expression="cn.test.\*.\*.controller"/>的cn.test.\*.\*.controller值this.pattern.matcher(metadata.getClassName()).matches();通过这个去匹配，如果是就返回false。如图所示：

![Center 3][]

我们到这边已经把对应的通过在XML配置把注解扫描解析并封装成BeanDefinition。

接下来我们来分析一下注册到Bean工厂，大家还记得ComponentScanBeanDefinitionParser的doScan方法，然后到工厂的是由registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);实现的，源代码如下：

protected void registerBeanDefinition(BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry) {
    		BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, registry);
    	}
    
      public static void registerBeanDefinition(
    			BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
    			throws BeanDefinitionStoreException {
    
    		// Register bean definition under primary name.
    		String beanName = definitionHolder.getBeanName();
    		registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
    
    		// Register aliases for bean name, if any.
    		String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
    		if (aliases != null) {
    			for (String aliase : aliases) {
    				registry.registerAlias(beanName, aliase);
    			}
    		}
    	}
    
    	public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition)
    			throws BeanDefinitionStoreException {
    
    		Assert.hasText(beanName, "Bean name must not be empty");
    		Assert.notNull(beanDefinition, "BeanDefinition must not be null");
    
    		if (beanDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
    			try {
    				((AbstractBeanDefinition) beanDefinition).validate();
    			}
    			catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
    				throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
    						"Validation of bean definition failed", ex);
    			}
    		}
    
    		synchronized (this.beanDefinitionMap) {
    			Object oldBeanDefinition = this.beanDefinitionMap.get(beanName);
    			if (oldBeanDefinition != null) {
    				if (!this.allowBeanDefinitionOverriding) {
    					throw new BeanDefinitionStoreException(beanDefinition.getResourceDescription(), beanName,
    							"Cannot register bean definition [" + beanDefinition + "] for bean '" + beanName +
    							"': There is already [" + oldBeanDefinition + "] bound.");
    				}
    				else {
    					if (this.logger.isInfoEnabled()) {
    						this.logger.info("Overriding bean definition for bean '" + beanName +
    								"': replacing [" + oldBeanDefinition + "] with [" + beanDefinition + "]");
    					}
    				}
    			}
    			else {
    				this.beanDefinitionNames.add(beanName);
    				this.frozenBeanDefinitionNames = null;
    			}
    			this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
    		}
    
    		resetBeanDefinition(beanName);
    	}

说明：DefaultListableBeanFactory要实现的保存到Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap中 以BeanName为key，如果有，就不用保存了。DefaultListableBeanFactory我们在[上一篇SpringMVC 源代码深度解析 IOC容器（Bean 解析、注册）][SpringMVC _ IOC_Bean]有介绍过了，DefaultListableBeanFactory继承了BeanFactory。

总结：

（1）因为解析注解的到注册，也是先读取配置文件并解析，在解析时扫描对应包下的JAVA类，里面有DefaultBeanDefinitionDocumentReader这个类，doRegisterBeanDefinitions这个方法实现解析配置文件的Bean，这边已经读取进来形成Document 形式存储。然后注解属于扩展的标签，是由NamespaceHandler和BeanDefinitionParser来解析。

（2）根据context:component-scan中属性base-package去扫描指定包下的class和jar文件，获取对应的路径信息，然后根据配置<context:exclude-filter>指定的扫描包配置进行过滤不包含的包对应下的class和jar路径的Resources。

（3）把标示@Controller标注web控制器，@Service标注Servicec层的服务，@Respository标注DAO层的数据访问等注解路径都获取包装成BeanDefinition，并注册为Bean类放到Bean工厂，也就是DefaultListableBeanFactoryMap<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap中以BeanName为key。

[SpringMVC _ IOC_Bean]: http://blog.csdn.net/congcong68/article/details/40650143
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