Spring 中@Autowired，@Resource，@Inject 注解实现原理
使用案例前置条件： 现在有一个 Vehicle 接口，它有两个实现类 Bus 和 Car ，现在还有一个类 VehicleService 需要注入一个 Vehicle 类型的 Bean：
public interface Vehicle {}
@Component
public class Car implements Vehicle {}
@Component
public class Bus implements Vehicle {}使用 @Autowired 注解注入 Bean：
@Autowired 注解可以和 @Qualifier 注解一起使用，在有多个符合条件的 Bean 的情况下限制注入特定名称的 Bean：
@Component
public class VehicleService {
@Autowired
@Qualifier("car") //假设这里是想要注入Bean名称为car的这个Bean
private Vehicle vehicle;
}使用 @Inject 注解注入 Bean：
@Inject 注解可以和 @Qualifier或者 @Named 注解一起使用，在有多个符合条件的 Bean 的情况下限制注入特定名称的 Bean：
@Component
public class VehicleService {
@Inject
@Qualifier("car") //假设这里是想要注入Bean名称为car的这个Bean
private Vehicle vehicle;
@Inject
@Named("bus") //假设这里是想要注入Bean名称为bus的这个Bean
private Vehicle anotherVehicle;
}使用 @Resource 注解注入 Bean：
@Component
public class VehicleService {
@Resource(name = "car")
private Vehicle vehicle;
}虽然以上三种使用方法都能够实现注入 Bean 的需求，但是它们在底层实现上有什么区别呢？
注解体系
在 Java EE 和 Spring 体系中定义了几套注解：
JSR 250：定义了 @PostConstruct，@PreDestroy，@Resource 注解，其中 @Resource 注解默认是按照名称进行注入。
JSR 330：定义了 @Inject，@Qualifier, @Named 注解，其中 @Inject 注解默认是按照类型进行注入，可以搭配 @Qualifier 或者@Named 注解实现按照名称注入。
Spring：定义了 @Autowired，@Qualifier注解，其中 @Autowired 注解默认是按照类型进行注入，可以搭配 @Qualifier 注解实现按照名称注入。
当前 JSR 250 定义的注解属于 jakarta.annotation-api，而 JSR 330 定义的注解属于 jakarta.inject-api。
实现原理
InstantiationAwareBeanPostProcessor 方法调用触发的位置：
Spring 中提供了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口，它有一个 postProcessProperties() 负责实现对 Bean 的属性进行处理。
Spring 中提供了实现类 CommonAnnotationBeanPostProcessor 负责处理 @Resource 注解；提供了实现类 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 负责处理 @Autowired 注解和 @Inject 注解。
InstantiationAwareBeanPostProcessor的 postProcessProperties() 方法是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 doCreateBean() 创建 Bean 的方法中触发调用的，在这个方法中的主要实现逻辑是实例化 Bean -> 填充 Bean 属性 -> 初始化 Bean。 代码如下：
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd,
@Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
//实例化Bean对象
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton()
&& this.allowCircularReferences
&& isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
addSingletonFactory(beanName,
() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
Object exposedObject = bean;
try {
//填充Bean属性
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
//初始化Bean
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}在填充 Bean 属性的方法 populateBean() 中实现了对 postProcessProperties() 方法的调用，在该方法实现对注解修饰的需要注入的字段进行赋值，即自动注入。 代码如下：
protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
//省略部分代码
PropertyValues pvs = (mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null);
if (hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
if (pvs == null) {
pvs = mbd.getPropertyValues();
}
//这里获取所有InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类
for (InstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().instantiationAware) {
//调用postProcessProperties()方法
PropertyValues pvsToUse = bp.postProcessProperties(pvs,
bw.getWrappedInstance(), beanName);
if (pvsToUse == null) {
return;
}
pvs = pvsToUse;
}
}
}InstantiationAwareBeanPostProcessor 注册的时机：
既然 InstantiationAwareBeanPostProcessor 是负责处理 Bean 的属性的自动注入的，那么它一定是在业务 Bean 创建之前就已经完成初始化了，这样在业务 Bean 创建的时候才能调用它的实例方法。它的初始化是在 Spring 上下文的基类 AbstractApplicationContext 的 refresh() 方法中完成的。代码如下：
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
//省略其它代码
//这里注册了InstantiationAwareBeanPostProcessor
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
//省略其它代码
//这里创建所有的单例Bean
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
finishRefresh();
}而在 registerBeanPostProcessors() 方法中又调用了 PostProcessorRegistrationDelegate 的 registerBeanPostProcessors() 方法来完成注册的。代码如下：
protected void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory, this);
}在PostProcessorRegistrationDelegate 的 registerBeanPostProcessors() 方法真正实现注册逻辑。代码如下：
public static void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory,
AbstractApplicationContext applicationContext) {
//这里获取到所有实现了BeanPostProcessor接口的Bean名称
//InstantiationAwareBeanPostProcessor接口继承了BeanPostProcessor接口
String[] postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanPostProcessor.class, true, false);
//遍历Bean名称调用BeanFactory.getBean()方法触发BeanPostProcessor Bean的创建
//然后根据是否实现了PriorityOrdered接口、Ordered接口和其它分为三大类
//分别将这三大类的BeanPostProcessor实例进行注册
List<BeanPostProcessor> priorityOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
List<BeanPostProcessor> internalPostProcessors = new ArrayList<>();
List<String> orderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
List<String> nonOrderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
//这里调用BeanFactory.getBean()方法触发BeanPostProcessor Bean的创建
BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
priorityOrderedPostProcessors.add(pp);
if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
orderedPostProcessorNames.add(ppName);
}
else {
nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
}
}
//首先注册实现了PriorityOrdered接口的BeanPostProcessor
sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory, priorityOrderedPostProcessors);
//然后触发实现了Ordered接口的BeanPostProcessor Bean的创建并注册
List<BeanPostProcessor> orderedPostProcessors = new ArrayList<>(orderedPostProcessorNames.size());
for (String ppName : orderedPostProcessorNames) {
BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
orderedPostProcessors.add(pp);
if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
sortPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory, orderedPostProcessors);
//最后触发其它BeanPostProcessor Bean的创建并注册
List<BeanPostProcessor> nonOrderedPostProcessors = new ArrayList<>(nonOrderedPostProcessorNames.size());
for (String ppName : nonOrderedPostProcessorNames) {
BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
nonOrderedPostProcessors.add(pp);
if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
internalPostProcessors.add(pp);
}
}
registerBeanPostProcessors(beanFactory, nonOrderedPostProcessors);
sortPostProcessors(internalPostProcessors, beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory, internalPostProcessors);
}CommonAnnotationBeanPostProcessor 实现逻辑（以修饰字段为例）
首先在 CommonAnnotationBeanPostProcessor 的静态初始化块中初始化了它要处理的注解。代码如下：
static {
//这里是为了适配不同版本@Resource注解在不同的包路径下
jakartaResourceType = loadAnnotationType("jakarta.annotation.Resource");
if (jakartaResourceType != null) {
resourceAnnotationTypes.add(jakartaResourceType);
}
//这里是为了适配不同版本@Resource注解在不同的包路径下
javaxResourceType = loadAnnotationType("javax.annotation.Resource");
if (javaxResourceType != null) {
resourceAnnotationTypes.add(javaxResourceType);
}
}在它的 postProcessProperties() 方法中主要实现逻辑为找到 @Resource 注解修饰的字段 -> 通过反射给字段赋值。代码如下：
public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
//找@Resource注解修饰的字段
InjectionMetadata metadata = findResourceMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
try {
//给字段赋值
metadata.inject(bean, beanName, pvs);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of resource dependencies failed", ex);
}
return pvs;
}找 @Resource 注解修饰的字段是在 findResourceMetadata() 方法中实现的，在该方法中又调用了 buildResourceMetadata() 来进行实际的查找，在这个方法中通过反射的方式遍历字段看它是否有 @Resource 注解修饰，如果是的话把它包装为一个 ResourceElement 对象放到列表中。最后基于列表构造一个 InjectionMetadata 对象返回。代码如下：
private InjectionMetadata findResourceMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName());
InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
synchronized (this.injectionMetadataCache) {
metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
if (metadata != null) {
metadata.clear(pvs);
}
//这里调用buildResourceMetadata()方法
metadata = buildResourceMetadata(clazz);
this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
}
}
}
return metadata;
}
private InjectionMetadata buildResourceMetadata(Class<?> clazz) {
List<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new ArrayList<>();
Class<?> targetClass = clazz;
//省略部分代码
do {
final List<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new ArrayList<>();
//这里就会遍历每个字段看字段是否有@Resource注解修饰有的话就加入到列表中
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
//省略部分代码
if (jakartaResourceType != null && field.isAnnotationPresent(jakartaResourceType)) {
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
throw new IllegalStateException("@Resource annotation is not supported on static fields");
}
if (!this.ignoredResourceTypes.contains(field.getType().getName())) {
currElements.add(new ResourceElement(field, field, null));
}
}
else if (javaxResourceType != null && field.isAnnotationPresent(javaxResourceType)) {
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
throw new IllegalStateException("@Resource annotation is not supported on static fields");
}
if (!this.ignoredResourceTypes.contains(field.getType().getName())) {
currElements.add(new LegacyResourceElement(field, field, null));
}
}
});
elements.addAll(0, currElements);
targetClass = targetClass.getSuperclass();
}
while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
return InjectionMetadata.forElements(elements, clazz);
}实际触发赋值的操作是在 InjectionMetadata 的 inject() 方法中实现的，在它的方法中又会循环调用 InjectedElement 的 inject() 方法。代码如下：
public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;
Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
(checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);
if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
element.inject(target, beanName, pvs);
}
}
}在 InjectedElement的 inject() 方法中通过反射的方式将找到的 Bean 赋值给字段。代码如下：
protected void inject(Object target, @Nullable String requestingBeanName, @Nullable PropertyValues pvs)
throws Throwable {
if (!shouldInject(pvs)) {
return;
}
if (this.isField) {
Field field = (Field) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
//这里通过反射的方式设置值，设置的值就是根据Bean名称获取到的Bean
field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
} else {
//省略其它代码
}
}在 ResourceElement 的 getResourceToInject() 方法中实现了查找逻辑：如果 BeanFactory 中包含这个 Bean 名称对应的 Bean 则直接根据名称查找，否则会根据类型进行匹配，这个就是常说的 @Resource 注解默认是按照名称进行匹配的，名称匹配不到的情况下再按照类型进行匹配。代码如下：
protected Object getResource(LookupElement element, @Nullable String requestingBeanName)
throws NoSuchBeanDefinitionException {
//省略代码
// Regular resource autowiring
if (this.resourceFactory == null) {
throw new NoSuchBeanDefinitionException(element.lookupType,
"No resource factory configured - specify the 'resourceFactory' property");
}
return autowireResource(this.resourceFactory, element, requestingBeanName);
}
protected Object autowireResource(BeanFactory factory, LookupElement element, @Nullable String requestingBeanName)
throws NoSuchBeanDefinitionException {
Object resource;
Set<String> autowiredBeanNames;
String name = element.name;
if (factory instanceof AutowireCapableBeanFactory autowireCapableBeanFactory) {
//如果根据Bean名称找不到Bean且允许按照类型匹配的情况下走第一个分支
if (this.fallbackToDefaultTypeMatch && element.isDefaultName && !factory.containsBean(name)) {
autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>();
resource = autowireCapableBeanFactory.resolveDependency(
element.getDependencyDescriptor(), requestingBeanName, autowiredBeanNames, null);
if (resource == null) {
throw new NoSuchBeanDefinitionException(element.getLookupType(), "No resolvable resource object");
}
} else { //如果根据名称找得到Bean则直接根据名称获取Bean
resource = autowireCapableBeanFactory.resolveBeanByName(name, element.getDependencyDescriptor());
autowiredBeanNames = Collections.singleton(name);
}
} else {
//省略代码
}
//省略代码
return resource;
}按照类型匹配的逻辑是在 DefaultListableBeanFactory 的 doResolveDependency() 方法中实现的，在该方法中会根据类型找到所有是当前类型的 Bean，然后构造一个 Map，key 是 Bean 的名称，value 是对应的 Bean 对象，如果找到的 Bean 个数大于 1 则会选择一个最符合条件的返回（选择的依据后面会讲到），如果等于 1 则直接返回这个 Bean。代码如下：
public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,
@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
InjectionPoint previousInjectionPoint = ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(descriptor);
try {
//省略代码
//这里根据类型找到所有的Bean，然后Bean的名称作为key，Bean作为Value
Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
if (matchingBeans.isEmpty()) {
// Step 4c (fallback): custom Collection / Map declarations for collecting multiple beans
multipleBeans = resolveMultipleBeansFallback(descriptor, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
if (multipleBeans != null) {
return multipleBeans;
}
// Raise exception if nothing found for required injection point
if (isRequired(descriptor)) {
raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
}
return null;
}
String autowiredBeanName;
Object instanceCandidate;
//如果根据类型找到多个Bean则需要选择一个合适的Bean返回
if (matchingBeans.size() > 1) {
autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
if (autowiredBeanName == null) {
if (isRequired(descriptor) || !indicatesArrayCollectionOrMap(type)) {
// Raise exception if no clear match found for required injection point
return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
}
else {
// In case of an optional Collection/Map, silently ignore a non-unique case:
// possibly it was meant to be an empty collection of multiple regular beans
// (before 4.3 in particular when we didn't even look for collection beans).
return null;
}
}
instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
} else {
//如果只有一个Bean则直接返回这个Bean
Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
autowiredBeanName = entry.getKey();
instanceCandidate = entry.getValue();
}
// Step 6: validate single result
if (autowiredBeanNames != null) {
autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
}
if (instanceCandidate instanceof Class) {
instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
}
return resolveInstance(instanceCandidate, descriptor, type, autowiredBeanName);
}
finally {
ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(previousInjectionPoint);
}
}AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 实现逻辑（以修饰字段为例）
首先在构造函数中初始化了需要处理的注解包括 @Autowired 和 @Inject 注解。代码如下：
public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() { //添加要处理@Autowired注解 this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class); this.autowiredAnnotationTypes.add(Value.class); ClassLoader classLoader = AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class.getClassLoader(); try { //这里是为了适配不同版本@Inject注解在不同的包路径下 this.autowiredAnnotationTypes.add((Class
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