扒一扒Bean注入到Spring的那些姿势

2023-03-07 15:23:43

以下文章来源于公众号-三友的java日记，作者三友

这篇文章我准备来扒一扒Bean注入到Spring的那些姿势。

其实关于Bean注入Spring容器的方式网上也有很多相关文章，但是很多文章可能会存在以下常见的问题

注入方式总结的不全
没有分析可以使用这些注入方式背后的原因
没有这些注入方式在源码中的应用示例
...

所以本文就带着解决上述的问题的目的来重新梳理一下Bean注入到Spring的那些姿势。

配置文件

配置文件的方式就是以外部化的配置方式来声明Spring Bean，在Spring容器启动时指定配置文件。配置文件方式现在用的不多了，但是为了文章的完整性和连续性，这里我还是列出来了，知道的小伙伴可以自行跳过这节。

配置文件的类型Spring主要支持xml和properties两种类型。

xml

在XmlBeanInjectionDemo.xml文件中声明一个class为类型为User的Bean

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xsi:schemaLocation="
       http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       ">

    <bean class="com.sanyou.spring.bean.injection.User"/>

</beans>

User

@Data
@ToString
public class User {

    private String username;

}

测试：

public class XmlBeanInjectionDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:XmlBeanInjectionDemo.xml");
        applicationContext.refresh();
        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

结果：

User(username=null)

可以看出成功将User注入到Spring中，由于没有设置username属性值，所以是null。

properties

除了xml，spring还支持properties配置文件声明Bean的方式。

如下，在PropertiesBeanInjectionDemo.properties文件中声明了class类型为User的Bean，并且设置User的username属性为sanyou。

user.(class) = com.sanyou.spring.bean.injection.User
user.username = sanyou

测试：

public class PropertiesBeanInjectionDemo {

    public static void main(String[] args) {
        GenericApplicationContext applicationContext = new GenericApplicationContext();
        //创建一个PropertiesBeanDefinitionReader，可以从properties读取Bean的信息，将读到的Bean信息放到applicationContext中
        PropertiesBeanDefinitionReader propReader = new PropertiesBeanDefinitionReader(applicationContext);
        //创建一个properties文件对应的Resource对象
        Resource classPathResource = new ClassPathResource("PropertiesBeanInjectionDemo.properties");
        //加载配置文件
        propReader.loadBeanDefinitions(classPathResource);
        applicationContext.refresh();
        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

结果：

User(username=sanyou)

成功获取到User对象，并且username的属性为properties设置的sanyou。

除了可以配置属性之外还支持其它的配置，如何配置可以查看PropertiesBeanDefinitionReader类上的注释。

注解声明

上一节介绍了通过配置文件的方式来声明Bean，但是配置文件这种方式大的缺点就是不方便，因为随着项目的不断扩大，可能会产生大量的配置文件。为了解决这个问题，Spring在2.x的版本中开始支持注解的方式来声明Bean。

@Component + @ComponentScan

这种方式其实就不用多说，在项目中自定义的业务类就是通过@Component及其派生注解(@Service、@Controller等)来注入到Spring容器中的。

在SpringBoot环境底下，一般情况下不需要我们主动调用@ComponentScan注解，因为@SpringBootApplication会调用@ComponentScan注解，扫描启动引导类(加了@SpringBootApplication注解的类)所在的包及其子包下所有加了@Component注解及其派生注解的类，注入到Spring容器中。

@Bean

虽然上面@Component + @ComponentScan的这种方式可以将Bean注入到Spring中，但是有个问题那就是对于第三方jar包来说，如果这个类没加@Component注解，那么@ComponentScan就扫不到，这样就无法注入到Spring容器中，所以Spring提供了一种@Bean的方式来声明Bean。

比如，在使用MybatisPlus的分页插件的时候，就可以按如下方式这么来声明。

@Bean
public MybatisPlusInterceptor mybatisPlusInterceptor() {
    MybatisPlusInterceptor interceptor = new MybatisPlusInterceptor();
    interceptor.addInnerInterceptor(new PaginationInnerInterceptor(DbType.MYSQL));
    return interceptor;
}

此时就能将MybatisPlusInterceptor这个Bean注入到Spring容器中。

@Import

@Import注解也可以用来将Bean注入到Spring容器中，@Import注解导入的类可以分为三种情况：

普通类
类实现了ImportSelector接口
类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口

普通类

普通类其实就很简单，就是将@Import导入的类注入到Spring容器中，这没什么好说的。

类实现了ImportSelector接口

public interface ImportSelector {

    String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata);

    @Nullable
    default Predicate<String> getExclusionFilter() {
        return null;
    }

}

当@Import导入的类实现了ImportSelector接口的时候，Spring就会调用selectImports方法的实现，获取一批类的全限定名，终这些类就会被注册到Spring容器中。

比如如下代码中，UserImportSelector实现了ImportSelector，selectImports方法返回User的全限定名

public class UserImportSelector implements ImportSelector {

    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        System.out.println("调用 UserImportSelector 的 selectImports 方法获取一批类限定名");
        return new String[]{"com.sanyou.spring.bean.injection.User"};
    }

}

当使用@Import注解导入UserImportSelector这个类的时候，其实终就会把User注入到Spring容器中，如下测试

@Import(UserImportSelector.class)
public class ImportSelectorDemo {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        //将 ImportSelectorDemo 注册到容器中
        applicationContext.register(ImportSelectorDemo.class);
        applicationContext.refresh();

        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

运行结果

User(username=null)

对于类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口的情况，这个后面说。

一般来说，@Import都是配合@EnableXX这类注解来使用的，比如常见的@EnableScheduling、@EnableAsync注解等，其实终都是靠@Import来实现的。

讲完通过注解的方式来声明Bean之后，可以来思考一个问题，那就是既然注解方式这么简单，为什么Spring还写一堆代码来支持配置文件这种声明的方式？

其实答案很简单，跟Spring的发展历程有关。Spring在创建之初Java还不支持注解，所以只能通过配置文件的方式来声明Bean，在Java1.5版本开始支持注解之后，Spring才开始支持通过注解的方式来声明Bean。

注册BeanDefinition

在说注册BeanDefinition之前，先来聊聊什么是BeanDefinition？

BeanDefinition是Spring Bean创建环节中很重要的一个东西，它封装了Bean创建过程中所需要的元信息。

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {
    //设置Bean className
    void setBeanClassName(@Nullable String beanClassName);

    //获取Bean className
    @Nullable
    String getBeanClassName();
    
    //设置是否是懒加载
    void setLazyInit(boolean lazyInit);

    //判断是否是懒加载
    boolean isLazyInit();
    
    //判断是否是单例
    boolean isSingleton();

}

如上代码是BeanDefinition接口的部分方法，从这方法的定义名称可以看出，一个Bean所创建过程中所需要的一些信息都可以从BeanDefinition中获取，比如这个Bean的class类型，这个Bean是否是懒加载，这个Bean是否是单例的等等，因为有了这些信息，Spring才知道要创建一个什么样的Bean。

有了BeanDefinition这个概念之后，再来看一下配置文件和注解声明这些方式往Spring容器注入Bean的原理。

如图为Bean注入到Spring大致原理图，整个过程大致分为以下几个步骤

通过BeanDefinitionReader组件读取配置文件或者注解的信息，为每一个Bean生成一个BeanDefinition
BeanDefinition生成之后，添加到BeanDefinitionRegistry中，BeanDefinitionRegistry就是用来保存BeanDefinition
当需要创建Bean对象时，会从BeanDefinitionRegistry中拿出需要创建的Bean对应的BeanDefinition，根据BeanDefinition的信息来生成Bean
当生成的Bean是单例的时候，Spring会将Bean保存到SingletonBeanRegistry中，也就是平时说的三级缓存中的级缓存中，以免重复创建，需要使用的时候直接从SingletonBeanRegistry中查找

好了，通过以上分析我们知道，配置文件和注解声明的方式其实都是声明Bean的一种方式，终都会转换成BeanDefinition，Spring是基于BeanDefinition的信息来创建Bean。

既然Spring终是基于BeanDefinition的信息来创建Bean，那么我们是不是可以跳过配置文件和注解声明的方式，直接通过手动创建和注册BeanDefinition的方式实现往Spring容器中注入呢？

答案是可以的。

前面说过，BeanDefinition终会被注册到BeanDefinitionRegistry中，那么如何拿到BeanDefinitionRegistry呢？主要有以下两种方式：

ImportBeanDefinitionRegistrar
BeanDefinitionRegistryPostProcessor

ImportBeanDefinitionRegistrar

上面在说@Import的时候，关于导入的类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口的情况没有说，主要是因为在这里说比较合适

public interface ImportBeanDefinitionRegistrar {

   default void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry,BeanNameGenerator importBeanNameGenerator) {
       registerBeanDefinitions(importingClassMetadata, registry);
   }

   default void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
   }

}

ImportBeanDefinitionRegistrar中有两个方法，方法的参数就是BeanDefinitionRegistry。当@Import导入的类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口之后，Spring就会调用registerBeanDefinitions方法，传入BeanDefinitionRegistry。

来个Demo

UserImportBeanDefinitionRegistrar实现ImportBeanDefinitionRegistrar

public class UserImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {

    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry, BeanNameGenerator importBeanNameGenerator) {
        //构建一个 BeanDefinition , Bean的类型为 User
        AbstractBeanDefinition beanDefinition = BeanDefinitionBuilder.rootBeanDefinition(User.class)
                //设置User这个Bean的属性username的值为三友的java日记
                .addPropertyValue("username", "三友的java日记")
                .getBeanDefinition();
        //把User的BeanDefinition注入到BeanDefinitionRegistry中
        registry.registerBeanDefinition("user", beanDefinition);
    }

}

测试类

@Import(UserImportBeanDefinitionRegistrar.class)
public class UserImportBeanDefinitionRegistrarDemo {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        applicationContext.register(UserImportBeanDefinitionRegistrarDemo.class);
        applicationContext.refresh();
        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

结果

User(username=三友的java日记)

从结果可以看出，成功将User注入到了Spring容器中。

上面的例子中有行代码

applicationContext.register(UserImportBeanDefinitionRegistrarDemo.class);

这行代码的意思就是把UserImportBeanDefinitionRegistrarDemo这个Bean注册到Spring容器中，所以这里其实也算一种将Bean注入到Spring的方式，原理也跟上面一样，会为UserImportBeanDefinitionRegistrarDemo生成一个BeanDefinition注册到Spring容器中。

BeanDefinitionRegistryPostProcessor

除了ImportBeanDefinitionRegistrar可以拿到BeanDefinitionRegistry之外，还可以通过BeanDefinitionRegistryPostProcessor拿到BeanDefinitionRegistry

这种方式就不演示了。

手动注册BeanDefinition这种方式还是比较常见的。就比如说OpenFeign在启用过程中，会为每个标注了@FeignClient注解的接口创建一个BeanDefinition，然后再往Spring中的注册的，如下是OpenFeign注册FeignClient的部分代码

class FeignClientsRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware, EnvironmentAware {

    private void registerFeignClient(BeanDefinitionRegistry registry, AnnotationMetadata annotationMetadata, Map<String, Object> attributes) {
        //构建BeanDefinition，class类型为FeignClientFactoryBean
        BeanDefinitionBuilder definition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(FeignClientFactoryBean.class);
        String alias = contextId + "FeignClient";
        AbstractBeanDefinition beanDefinition = definition.getBeanDefinition();
        BeanDefinitionHolder holder = new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, className, new String[] { alias });
        //注册BeanDefinition
        BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(holder, registry);
    }
}

注册创建完成的Bean

上一节说可以跳过配置文件或者是注解，直接通过注册BeanDefinition以达到将Bean注入到Spring中的目的。

既然已经可以跳过配置文件或者是注解，那么我们可不可以更激进一步，跳过注册BeanDefinition这一步，直接往Spring中注册一个已经创建好的Bean呢？

答案依然是可以的。

因为上面在提到当创建的Bean是单例的时候，会将这个创建完成的Bean保存到SingletonBeanRegistry中，需要用到直接从SingletonBeanRegistry中查找。既然终是从SingletonBeanRegistry中查找的Bean，那么直接注入一个创建好的Bean有什么不可以呢？

既然可以，那么如何拿到SingletonBeanRegistry呢？

其实拿到SingletonBeanRegistry的方法其实很多，因为ConfigurableListableBeanFactory就继承了SingletonBeanRegistry接口，所以只要能拿到ConfigurableListableBeanFactory就相当于拿到了SingletonBeanRegistry。

而ConfigurableListableBeanFactory可以通过BeanFactoryPostProcessor来获取

来个Demo

RegisterUserBeanFactoryPostProcessor实现BeanFactoryPostProcessor，往Spring容器中添加一个手动创建的User对象

public class RegisterUserBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        //创建一个User对象
        User user = new User();
        user.setUsername("三友的java日记");
        //将这个User对象注入到Spring容器中
        beanFactory.registerSingleton("user", user);
    }

}

测试

public class RegisterUserDemo {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        applicationContext.register(RegisterUserBeanFactoryPostProcessor.class);
        applicationContext.refresh();
        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

结果

User(username=三友的java日记)

从结果还是可以看出，成功从Spring容器中获取到了User对象。

这种直接将创建好的Bean注入到Spring容器中在Spring框架内部使用的还是比较多的，Spring的一些内建的Bean就是通过这个方式注入到Spring中的。

如上图，在SpringBoot项目启动的过程中会往Spring容器中添加两个创建好的Bean，如果你的程序需要使用到这些Bean，就可以通过依赖注入的方式获取到。

虽然基于这种方式可以将Bean注入到Spring容器，但是这种方式注入的Bean是不经过Bean的生命周期的，也就是说这个Bean中诸如@Autowired等注解和Bean生命周期相关的回调都不会生效的，注入到Spring时Bean是什么样就是什么样，Spring不做处理，仅仅只是做一个保存作用。

FactoryBean

FactoryBean是一种特殊的Bean的类型，通过FactoryBean也可以将Bean注入到Spring容器中。

当我们通过配置文件、注解声明或者是注册BeanDenifition的方式，往Spring容器中注入了一个class类型为FactoryBean类型的Bean时候，其实真正注入的Bean类型为getObjectType方法返回的类型，并且Bean的对象是通过getObject方法返回的。

来个Demo

UserFactoryBean实现了FactoryBean，getObjectType返回了User类型，所以这个UserFactoryBean会往Spring容器中注入User这个Bean，并且User对象是通过getObject()方法的实现返回的。

public class UserFactoryBean implements FactoryBean<User> {
    @Override
    public User getObject() throws Exception {
        User user = new User();
        user.setUsername("三友的java日记");
        return user;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return User.class;
    }
}

测试

public class UserFactoryBeanDemo {

    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        //将UserFactoryBean注入到Spring容器中
        applicationContext.register(UserFactoryBean.class);
        applicationContext.refresh();
        User user = applicationContext.getBean(User.class);
        System.out.println(user);
    }

}

结果

User(username=三友的java日记)

成功通过UserFactoryBean将User这个Bean注入到Spring容器中了。

FactoryBean这中注入的方式使用也是非常多的，就拿上面举例的OpenFeign来说，OpenFeign为每个FeignClient的接口创建的BeanDefinition的Bean的class类型FeignClientFactoryBean就是FactoryBean的实现。

class FeignClientFactoryBean implements FactoryBean<Object>, InitializingBean, ApplicationContextAware {
    
    // FeignClient接口类型
    private Class<?> type;
    
    @Override
    public Object getObject() throws Exception {
       return getTarget();
    }
    
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
       return type;
    }
}