每日一面 - Spring 的 @Import 注解的作用与用法

阳光穿透心脏的1/2处 2023-01-07 01:23 62阅读 0赞

# `@Import`注解 #

`@Import`是`Spring`基于 Java 注解配置的主要组成部分。`@Import`注解提供了`@Bean`注解的功能，同时还有原来`Spring`基于 xml 配置文件里的`<import>`标签组织多个分散的xml文件的功能，当然在这里是组织多个分散的`@Configuration`的类。

下面将分别说明`@Import`注解的功能。

## 1. 引入其他的`@Configuration` ##

假设有如下接口和两个实现类：

package com.test
    interface ServiceInterface {
        void test();
    }
    
    class ServiceA implements ServiceInterface {
    
        @Override
        public void test() {
            System.out.println("ServiceA");
        }
    }
    
    class ServiceB implements ServiceInterface {
    
        @Override
        public void test() {
            System.out.println("ServiceB");
        }
    }

两个`@Configuration`，其中```ConfigA``@Import``ConfigB```:

package com.test
    @Import(ConfigB.class)
    @Configuration
    class ConfigA {
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public ServiceInterface getServiceA() {
            return new ServiceA();
        }
    }
    
    @Configuration
    class ConfigB {
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public ServiceInterface getServiceB() {
            return new ServiceB();
        }
    }

通过`ConfigA`创建`AnnotationConfigApplicationContext`，获取`ServiceInterface`，看是哪种实现：

public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(ConfigA.class);
        ServiceInterface bean = ctx.getBean(ServiceInterface.class);
        bean.test();
    }

输出为：`ServiceB`.证明`@Import`的优先于本身的的类定义加载。

## 2. 直接初始化其他类的`Bean` ##

在**Spring 4.2**之后，`@Import`可以直接指定实体类，加载这个类定义到`context`中。  
例如把上面代码中的`ConfigA`的`@Import`修改为`@Import(ServiceB.class)`，就会生成`ServiceB`的`Bean`到容器上下文中，之后运行`main`方法，输出为：`ServiceB`.证明`@Import`的优先于本身的的类定义加载.

## 3. 指定实现`ImportSelector`(以及`DefferredServiceImportSelector`)的类，用于个性化加载 ##

指定实现`ImportSelector`的类，通过`AnnotationMetadata`里面的属性，动态加载类。`AnnotationMetadata`是`Import`注解所在的类属性（如果所在类是注解类，则延伸至应用这个注解类的非注解类为止）。

需要实现`selectImports`方法，返回要加载的`@Configuation`或者具体`Bean`类的全限定名的`String`数组。

package com.test;
    class ServiceImportSelector implements ImportSelector {
        @Override
        public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
            //可以是@Configuration注解修饰的类，也可以是具体的Bean类的全限定名称
            return new String[]{"com.test.ConfigB"};
        }
    }
    
    @Import(ServiceImportSelector.class)
    @Configuration
    class ConfigA {
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public ServiceInterface getServiceA() {
            return new ServiceA();
        }
    }

再次运行`main`方法，输出：`ServiceB`.证明`@Import`的优先于本身的的类定义加载。  
一般的，框架中如果基于`AnnotationMetadata`的参数实现动态加载类，一般会写一个额外的`Enable`注解，配合使用。例如：

package com.test;
    
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Import(ServiceImportSelector.class)
    @interface EnableService {
        String name();
    }
    
    class ServiceImportSelector implements ImportSelector {
        @Override
        public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
            //这里的importingClassMetadata针对的是使用@EnableService的非注解类
            //因为`AnnotationMetadata`是`Import`注解所在的类属性，如果所在类是注解类，则延伸至应用这个注解类的非注解类为止
            Map<String , Object> map = importingClassMetadata.getAnnotationAttributes(EnableService.class.getName(), true);
            String name = (String) map.get("name");
            if (Objects.equals(name, "B")) {
                return new String[]{"com.test.ConfigB"};
            }
            return new String[0];
        }
    }

之后，在`ConfigA`中增加注解`@EnableService(name = "B")`

package com.test;
    @EnableService(name = "B")
    @Configuration
    class ConfigA {
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public ServiceInterface getServiceA() {
            return new ServiceA();
        }
    }

再次运行`main`方法，输出：`ServiceB`.

还可以实现`DeferredImportSelector`接口,这样`selectImports`返回的类就都是最后加载的，而不是像`@Import`注解那样，先加载。  
例如：

package com.test;
    class DefferredServiceImportSelector implements DeferredImportSelector {
        @Override
        public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
            Map<String, Object> map = importingClassMetadata.getAnnotationAttributes(EnableService.class.getName(), true);
            String name = (String) map.get("name");
            if (Objects.equals(name, "B")) {
                return new String[]{"com.test.ConfigB"};
            }
            return new String[0];
        }
    }

修改`EnableService`注解：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Import(DefferredServiceImportSelector.class)
    @interface EnableService {
        String name();
    }

这样`ConfigA`就优先于`DefferredServiceImportSelector`返回的`ConfigB`加载，执行`main`方法，输出：`ServiceA`

## 4. 指定实现`ImportBeanDefinitionRegistrar`的类，用于个性化加载 ##

与`ImportSelector`用法与用途类似，但是如果我们想重定义`Bean`，例如动态注入属性，改变`Bean`的类型和`Scope`等等，就需要通过指定实现`ImportBeanDefinitionRegistrar`的类实现。例如：

定义`ServiceC`

package com.test;
    class ServiceC implements ServiceInterface {
    
        private final String name;
    
        ServiceC(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void test() {
            System.out.println(name);
        }
    }

定义`ServiceImportBeanDefinitionRegistrar`动态注册`ServiceC`，修改`EnableService`

package com.test;
    
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Import(ServiceImportBeanDefinitionRegistrar.class)
    @interface EnableService {
        String name();
    }
    
    class ServiceImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {
        @Override
        public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
            Map<String, Object> map = importingClassMetadata.getAnnotationAttributes(EnableService.class.getName(), true);
            String name = (String) map.get("name");
            BeanDefinitionBuilder beanDefinitionBuilder = BeanDefinitionBuilder.rootBeanDefinition(ServiceC.class)
                    //增加构造参数
                    .addConstructorArgValue(name);
            //注册Bean
            registry.registerBeanDefinition("serviceC", beanDefinitionBuilder.getBeanDefinition());
        }
    }

并且根据后面的源代码解析可以知道，`ImportBeanDefinitionRegistrar` 在 `@Bean` 注解之后加载，所以要修改`ConfigA`去掉其中被`@ConditionalOnMissingBean`注解的`Bean`，否则一定会生成`ConfigA`的`ServiceInterface`

package com.test;
    @EnableService(name = "TestServiceC")
    @Configuration
    class ConfigA {
    //    @Bean
    //    @ConditionalOnMissingBean
    //    public ServiceInterface getServiceA() {
    //        return new ServiceA();
    //    }
    }

之后运行`main`，输出：`TestServiceC`

# `@Import`相关源码解析 #

加载解析`@Import`注解位于`BeanFactoryPostProcessor`处理的时候：

`AbstractApplicationContext`的`refresh`方法

\-> `invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);`

\-> `PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, getBeanFactoryPostProcessors());`

\-> `registryProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);`

这里的`registryProcessor`,我们指`ConfigurationClassPostProcessor`

`ConfigurationClassPostProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry)`

\-> `processConfigBeanDefinitions(registry)`:

public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
        //省略一些配置检查与设置的逻辑
    
        //根据@Order注解，排序所有的@Configuration类
        configCandidates.sort((bd1, bd2) -> {
    			int i1 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd1.getBeanDefinition());
    			int i2 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd2.getBeanDefinition());
    			return Integer.compare(i1, i2);
    		});
    
    	// 创建ConfigurationClassParser解析@Configuration类
    	ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
    			this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
    			this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);
    
        //剩余没有解析的@Configuration类
    	Set<BeanDefinitionHolder> candidates = new LinkedHashSet<>(configCandidates);
    	//已经解析的@Configuration类
    	Set<ConfigurationClass> alreadyParsed = new HashSet<>(configCandidates.size());
    	do {
    	    //解析
    		parser.parse(candidates);
    		parser.validate();
    
    		Set<ConfigurationClass> configClasses = new LinkedHashSet<>(parser.getConfigurationClasses());
    		configClasses.removeAll(alreadyParsed);
    
    		// 生成类定义读取器读取类定义
    		if (this.reader == null) {
    			this.reader = new ConfigurationClassBeanDefinitionReader(
    					registry, this.sourceExtractor, this.resourceLoader, this.environment,
    					this.importBeanNameGenerator, parser.getImportRegistry());
    		}
    		this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);
    		alreadyParsed.addAll(configClasses);
    
    		candidates.clear();
    		if (registry.getBeanDefinitionCount() > candidateNames.length) {
    			//省略检查是否有其他需要加载的配置的逻辑
    		}
    	}
    	while (!candidates.isEmpty());
    
    	//省略后续清理逻辑
    }

其中`parser.parse(candidates)`的逻辑主要由`org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser`实现，功能是加载`@Import`注解还有即系`@Import`注解。`reader.loadBeanDefinitions(configClasses);`的逻辑主要由`org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassBeanDefinitionReader`的`loadBeanDefinitionsForConfigurationClass`方法实现，功能是将上面解析的配置转换为`BeanDefinition`就是`Bean`定义。

## 1. 加载`@Import`注解 ##

`org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser`

首先是`parse`方法

public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {
    	for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
    		BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
    		try {
    			if (bd instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
    			    //这里的parse实际上就是调用下面即将分析的doProcessConfigurationClass
    				parse(((AnnotatedBeanDefinition) bd).getMetadata(), holder.getBeanName());
    			}
    			else if (bd instanceof AbstractBeanDefinition && ((AbstractBeanDefinition) bd).hasBeanClass()) {
    				parse(((AbstractBeanDefinition) bd).getBeanClass(), holder.getBeanName());
    			}
    			else {
    				parse(bd.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
    			}
    		}
    		catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
    			throw ex;
    		}
    		catch (Throwable ex) {
    			throw new BeanDefinitionStoreException(
    					"Failed to parse configuration class [" + bd.getBeanClassName() + "]", ex);
    		}
    	}
        //最后处理所有的`DeferredImportSelector`，符合上面提到的`DeferredImportSelector`的功能
    	this.deferredImportSelectorHandler.process();
    }

@Nullable
    protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
    			ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
    			throws IOException {
    	//处理`@Component`注解的MemberClass相关代码...
    	//处理`@PropertySource`注解相关代码...
    	//处理`@ComponentScan`注解相关代码...
        //处理`@Import`注解：
        processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), filter, true);
        //处理`@ImportResource`注解相关代码...
        //处理`@Bean`注解相关代码...
        //处理接口方法相关代码...
        //处理父类相关代码...
    }

通过`getImports`方法，采集相关的`@Import`里面的类。

private Set<SourceClass> getImports(SourceClass sourceClass) throws IOException {
    	Set<SourceClass> imports = new LinkedHashSet<>();
    	Set<SourceClass> visited = new LinkedHashSet<>();
    	//递归查询所有注解以及注解的注解是否包含@Import
    	collectImports(sourceClass, imports, visited);
    	return imports;
    }
    private void collectImports(SourceClass sourceClass, Set<SourceClass> imports, Set<SourceClass> visited)
    			throws IOException {
        //记录是否已经扫描过这个类，如果扫描过就不重复添加，防止重复或者死循环
    	if (visited.add(sourceClass)) {
    		for (SourceClass annotation : sourceClass.getAnnotations()) {
    			String annName = annotation.getMetadata().getClassName();
    			//对于非@Import注解，递归查找其内部是否包含@Import注解
    			if (!annName.equals(Import.class.getName())) {
    				collectImports(annotation, imports, visited);
    			}
    		}
    		//添加@Import注解里面的所有配置类
    		imports.addAll(sourceClass.getAnnotationAttributes(Import.class.getName(), "value"));
    	}
    }

采集好之后，就可以解析了。

## 2. 解析`@Import`注解 ##

解析的方法是：`processImports`

//在解析时，入栈，解析结束后，出栈，通过检查栈中是否有当前类，判断是否有循环依赖
    private final ImportStack importStack = new ImportStack();
    
    //记录所有的ImportBeanDefinitionRegistrar
    private final Map<ImportBeanDefinitionRegistrar, AnnotationMetadata> importBeanDefinitionRegistrars = new LinkedHashMap<>();
    
    //解析也是递归方法
    private void processImports(ConfigurationClass configClass, SourceClass currentSourceClass,
    			Collection<SourceClass> importCandidates, Predicate<String> exclusionFilter,
    			boolean checkForCircularImports) {
    
    	if (importCandidates.isEmpty()) {
    		return;
    	}
        //通过importStack检查循环依赖
    	if (checkForCircularImports && isChainedImportOnStack(configClass)) {
    		this.problemReporter.error(new CircularImportProblem(configClass, this.importStack));
    	}
    	else {
    	    //入栈
    		this.importStack.push(configClass);
    		try {
    			for (SourceClass candidate : importCandidates) {
    				if (candidate.isAssignable(ImportSelector.class)) {
    					//处理ImportSelector接口的实现类
    					Class<?> candidateClass = candidate.loadClass();
    					//创建这些Selector实例
    					ImportSelector selector = ParserStrategyUtils.instantiateClass(candidateClass, ImportSelector.class,
    							this.environment, this.resourceLoader, this.registry);
    				    //查看是否有过滤器
    					Predicate<String> selectorFilter = selector.getExclusionFilter();
    					if (selectorFilter != null) {
    						exclusionFilter = exclusionFilter.or(selectorFilter);
    					}
    					//如果是DeferredImportSelector，则用deferredImportSelectorHandler处理
    					if (selector instanceof DeferredImportSelector) {
    						this.deferredImportSelectorHandler.handle(configClass, (DeferredImportSelector) selector);
    					}
    					else {
    					    //如果不是DeferredImportSelector，调用selectImports方法获取要加载的类全限定名称，递归调用本方法继续解析
    						String[] importClassNames = selector.selectImports(currentSourceClass.getMetadata());
    						Collection<SourceClass> importSourceClasses = asSourceClasses(importClassNames, exclusionFilter);
    						processImports(configClass, currentSourceClass, importSourceClasses, exclusionFilter, false);
    					}
    				}
    				else if (candidate.isAssignable(ImportBeanDefinitionRegistrar.class)) {
    				    
    					// 处理ImportBeanDefinitionRegistrar接口的实现类
    					Class<?> candidateClass = candidate.loadClass();
    					//同样的，创建这些ImportBeanDefinitionRegistrar实例
    					ImportBeanDefinitionRegistrar registrar =
    							ParserStrategyUtils.instantiateClass(candidateClass, ImportBeanDefinitionRegistrar.class,
    									this.environment, this.resourceLoader, this.registry);
    					//放入importBeanDefinitionRegistrar，用于后面加载
    				configClass.addImportBeanDefinitionRegistrar(registrar, currentSourceClass.getMetadata());
    				}
    				else {
    					//处理@Configuration注解类，或者是普通类（直接生成Bean）
    					//在栈加上这个类
    					this.importStack.registerImport(
    							currentSourceClass.getMetadata(), candidate.getMetadata().getClassName());
    					//递归回到doProcessConfigurationClass处理@Configuration注解类	processConfigurationClass(candidate.asConfigClass(configClass), exclusionFilter);
    				}
    			}
    		}
    		catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
    			throw ex;
    		}
    		catch (Throwable ex) {
    			throw new BeanDefinitionStoreException(
    					"Failed to process import candidates for configuration class [" +
    					configClass.getMetadata().getClassName() + "]", ex);
    		}
    		finally {
    			this.importStack.pop();
    		}
    	}
    }

这样，所有的`@Conditional`类相关的`@Import`注解就加载解析完成了，这是一个大的递归过程。

## 3. 转换为`BeanDefinition`注册到容器 ##

`org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassBeanDefinitionReader`的`loadBeanDefinitionsForConfigurationClass`方法:

private void loadBeanDefinitionsForConfigurationClass(
    			ConfigurationClass configClass, TrackedConditionEvaluator trackedConditionEvaluator) {
    
    	if (trackedConditionEvaluator.shouldSkip(configClass)) {
    		String beanName = configClass.getBeanName();
    		if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.registry.containsBeanDefinition(beanName)) {
    			this.registry.removeBeanDefinition(beanName);
    		}
    		this.importRegistry.removeImportingClass(configClass.getMetadata().getClassName());
    		return;
    	}
    
        //对Import完成的，加载其Import的BeanDefinition
    	if (configClass.isImported()) {
    		registerBeanDefinitionForImportedConfigurationClass(configClass);
    	}
    	//加载@Bean注解的方法生成的Bean的Definition
    	for (BeanMethod beanMethod : configClass.getBeanMethods()) {
    		loadBeanDefinitionsForBeanMethod(beanMethod);
    	}
        //@ImportResource 注解加载的
    	loadBeanDefinitionsFromImportedResources(configClass.getImportedResources());
    	//加载ImportBeanDefinitionRegistrar加载的Bean的Definition
    	loadBeanDefinitionsFromRegistrars(configClass.getImportBeanDefinitionRegistrars());
    }

通过这里可以看出，为啥之前说`@Bean`注解的`Bean`会优先于`ImportBeanDefinitionRegistrar`返回的`Bean`加载。

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