第10节 Spring源码之 ConfigurationClassPostProcessor 处理器

ConfigurationClassPostProcessor可以说是Spring中重要的处理器之一。为什么重要，从两个问题开始入手思考？

本篇笔记将围绕着两个问题展开讨论。首先，了解一下 Spring 注解开发的简单使用！

• application-context.xml 配置包扫描路径

• 编写注解配置类

@Component
public class TestComponentAnno {
}
 
@Configuration
public class TestConfiguration {
}
 
@Controller
public class TestControllerAnno {
}
 
@Repository
public class TestRepositoryAnno {
}
 
@Service
public class TestServiceAnno {
}

这里主要编写 @Component @Repository @Service @Controller @Configuration 标识的类。这里要重点说明一下 @Component 注解和 @Repository @Service @Controller @Configuration 注解的关系。

（1）@Repository @Service @Controller @Configuration 是 @Component 注解的扩展，被用于特定的业务场景；base-package 指定包路径下被以上注解修饰的类都能够被 Spring 容器自动识别

（2）@Component 注解的功能就是将标识的类自动注入到 Spring 容器中， @Repository @Service @Controller @Configuration 都是被 @Component 注解修饰的注解

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Service {
   @AliasFor(annotation = Component.class)
   String value() default "";
 
}

• 编写注解测试类

public class TestAnnoMain {
 
   public static void main(String[] args) {
      testComponent();
   }
 
   public static void testComponent() {
      ClassPathXmlApplicationContext cx = new ClassPathXmlApplicationContext("application-context.xml");
 
      Teacher user = (Teacher) cx.getBean("teacher");
      System.out.println(user);
   }
}

运行之后，我们发现beanFactory中已经有了以上注解标识的beanName了！！！

一、 Spring 中是如何识别 @Component @Repository @Service @Controller @Configuration注解标识的类？

所谓识别就是在 Spring 容器启动后，如何找到由这些注解标识的类

Spring 容器扫描到相关配置类的依据就是
标签，根据标签配置的 base-package去扫描对应包路径下的类，然后一一校验

结论： 解析 标签时识别 @Component @Repository @Service @Controller @Configuration 注解标识的类

• 关于Spring是如何解析标签，参考笔记：第7节 Spring源码之 obtainFreshBeanFactory 方法
• 标签时是Spring自定义标签，所以走自定义标签解析逻辑

• 对应的命名空间解析器是 ContextNamespaceHandler

所以标签正在的解析逻辑是在 ComponentScanBeanDefinitionParser 中处理的

• ComponentScanBeanDefinitionParser 的 parse方法执行解析逻辑

核心逻辑就是通过创建 ClassPathBeanDefinitionScanner对象，然后调用doScan方法来扫描获取对应注解标识的类的BeanDefinitionHolder，然后向容器 beanFactory 中注册 BeanDefinition

1. ClassPathBeanDefinitionScanner 的 doScan 方法

protected Set doScan(String... basePackages) {
   Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
   Set beanDefinitions = new LinkedHashSet();
   for (String basePackage : basePackages) {
      
      // 扫描basePackage,将符合要求的bean定义全部找出来
      Set candidates = findCandidateComponents(basePackage);
      
      for (BeanDefinition candidate : candidates) {
         // 解析 @Scope注解，包括 scopeName 和 proxyMode
         ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
         candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
 
         // 使用beanName生成器来生成beanName
         String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
         if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
            // 处理beanDefinition对象，例如，此bean是否可以自动装配到其他bean中
            postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
         }
 
         if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
            // 处理定义在目标类上的通用注解，包括@Lazy，@Primary，@DependsOn，@Role，@Description
            AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
         }
 
         // 检查beanName是否已经注册过，如果注册过，检查是否兼容
         if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
 
            // 将当前遍历bean的bean定义和beanName封装成BeanDefinitionHolder
            BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
            // 根据proxyMode的值，选择是否创建作用域代理
            definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
            beanDefinitions.add(definitionHolder);
 
            // 注册 beanDefinition
            registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
         }
      }
   }
   return beanDefinitions;
}

2. doScan 中的 registreBeanDefinition 方法

该方法向 beanFactory 中注册一些后置处理器，比如：ConfigurationClassPostProcessor等，这点很重要！！！

注册之后我们可以看到 beanDefinitionMap 属性中有很多Spring内置的后置处理器，比如 ConfigurationClassPostProcessor、AutowiredAnnotationBeanProcessor等

• org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor：用于处理 @Configuration 注解的后置处理器的bean
• org.springframework.context.annotation.internalAutowiredAnnotationProcessor：于处理@Autowired、@Value、@Inject、@Lookup注解的后置处理器bean
• org.springframework.context.annotation.internalCommonAnnotationProcessor：用于处理JSR-250注解，例如 @Resource、@PostConstruct、@PreDestroy 的后置处理器bean
• org.springframework.context.annotation.internalPersistenceAnnotationProcessor：用于处理JPA注解的后置处理器bean
• org.springframework.context.event.internalEventListenerProcessor：用于处理 @EventListener 注解的后置处理器的bean

该注册Spring内置的后置处理器的逻辑封装在 AnnotationConfigUtils的registerAnnotationConfigProcessors方法中。

二、 Spring 中是如何解析 @Component @Repository @Service @Controller @Configuration注解标识的类？

通过第一个问题，明白了Spring容器是如何将@Component @Repository @Service @Controller @Configuration注解标识的类如何转化成 BeanDefinition的。同时也会向Spring注册一些默认的后置处理器，比如 ConfigurationClassPostProcessor，该处理器就是用来解析 @Component @Repository @Service @Controller @Configuration 这些注解的。

注意：

• 第一个问题的引入是通过在 application.xml 中配置 ，然后通过 ClassPathXmlApplicationContext 来启动容器，所以会有解析标签的逻辑
• 如果我们完全基于注解开发，是不会有走标签解析逻辑，而解析注解的逻辑还在ConfigurationClassPostProcessor中完成的。

public class TestAnnoMain {
   public static void main(String[] args) {
      testComponentScan();
   }
 
   public static void testComponentScan() {
      ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class);
      Teacher user = (Teacher) ac.getBean("teacher");
      System.out.println(user);
   }
}
 
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.sff.demo")
@ImportResource(locations = "classpath:application-context.xml")
public class BeanConfig {
}

1. 注解解析时机

第9节 Spring源码之 invokeBeanFactoryPostProcessors 方法，调用 invokeBeanFactoryPostProcessors 方法的作用就是：注册 BeanFactoryPostProcessor 处理器，实例化并调用 BeanFactoryPostProcessor 处理器的实现。所以触发 ConfigurationClassPostProcessor处理器的执行是在调用 invokeBeanFactoryPostProcessors 方法中

/**
 * 实例化并调用 BeanFactoryPostProcessor 处理器
 */
protected void invokeBeanFactoryPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
   // 实例化并调用 BeanFactoryPostProcessor 处理器核心逻辑方法
   PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, getBeanFactoryPostProcessors());
   if (beanFactory.getTempClassLoader() == null && beanFactory.containsBean(LOAD_TIME_WEAVER_BEAN_NAME)) {
      beanFactory.addBeanPostProcessor(new LoadTimeWeaverAwareProcessor(beanFactory));
      beanFactory.setTempClassLoader(new ContextTypeMatchClassLoader(beanFactory.getBeanClassLoader()));
   }
}

PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors 方法主要执行 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 和 BeanFactoryPostProcessor 后置处理器的方法，即

@FunctionalInterface
public interface BeanFactoryPostProcessor {
   void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException;
 
}
 
public interface BeanDefinitionRegistryPostProcessor extends BeanFactoryPostProcessor {
   void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;
}

• BeanDefinitionRegistryPostProcessor 是 BeanFactoryPostProcessor 的子类。
• BeanFactoryPostProcessor 主要是对 BeanFactory 的操作；而 BeanDefinitionRegistryPostProcessor 主要对 BeanDefinition 的注册操作，在Spring中对注册可以理解为增删改查操作。
• PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors 中优先执行postProcessBeanDefinitionRegistry方法，然后执行 postProcessBeanFactory 方法。

结论： @Component @Repository @Service @Controller @Configuration注解的解析是在ConfigurationClassPostProcessor 处理器的 postProcessBeanDefinitionRegistry方法中完成的

public class ConfigurationClassPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor,
      PriorityOrdered, ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware, EnvironmentAware {
    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) {
       // 根据对应的 registry 对象生成 hashcode 值，此对象只会操作一次，如果之前处理过则抛出异常
       int registryId = System.identityHashCode(registry);
       if (this.registriesPostProcessed.contains(registryId)) {
          throw new IllegalStateException("postProcessBeanDefinitionRegistry already called on this post-processor against " + registry);
       }
       if (this.factoriesPostProcessed.contains(registryId)) {
          throw new IllegalStateException("postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + registry);
       }
       this.registriesPostProcessed.add(registryId);
 
       // 处理配置类的 BeanDefinition 信息
       processConfigBeanDefinitions(registry);
    }
}

2. processConfigBeanDefinitions(registry) 方法

该方法的逻辑非常复杂，处理了Spring注解的解析逻辑，如果理解了该方法逻辑，那么对 SpringBoot自动装配原理也就清楚了！！！

• 该方法的核心逻辑如下代码块，利用ConfigurationClassParser的parse方法完成@Component、@Import、@ImportResource、@ComponentScan、@ComponentScans、@Bean的解析，即完成 BeanDefinition的转换，并向Spring容器注入BeanDefinition

public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
	List configCandidates = new ArrayList();
 
    // 省略代码 ....
    
	// Parse each @Configuration class
	ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
			this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
			this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);
	// 存放 BeanDefinitionHolder 对象
	Set candidates = new LinkedHashSet(configCandidates);
	// 存放扫描包下的所有 bean
	Set alreadyParsed = new HashSet(configCandidates.size());
	do {
		// 解析带有 @Component、@Import、@ImportResource、@ComponentScan、@ComponentScans、@Bean 的 BeanDefinition
		parser.parse(candidates);
		// 将解析完的 Configuration 配置类进行校验，(1) 配置类不能是final；(2) @Bean修饰的方法必须可以重写以支持CGLIB
		parser.validate();
		// 获取所有的bean,包括扫描的bean对象、@Import导入的bean对象
		Set configClasses = new LinkedHashSet(parser.getConfigurationClasses());
		configClasses.removeAll(alreadyParsed);
		// Read the model and create bean definitions based on its content
		if (this.reader == null) {
			this.reader = new ConfigurationClassBeanDefinitionReader(
					registry, this.sourceExtractor, this.resourceLoader, this.environment,
					this.importBeanNameGenerator, parser.getImportRegistry());
		}
                
		// 核心方法，将完全填充好的ConfigurationClass实例转化为BeanDefinition注册入IOC容器
		this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);
                
		alreadyParsed.addAll(configClasses);
		candidates.clear();
		
        // 省略代码 ....
	} while (!candidates.isEmpty());
	
}

• ConfigurationClassParser 的 parse 方法

public void parse(Set configCandidates) {
   this.deferredImportSelectors = new LinkedList();
 
   for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
      BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
      // 根据 BeanDefinition 类型的不同，调用 parse 不同的重载方法，实际上最终都是调用 processConfigurationClass 方法
         if (bd instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
 
            // 根据注解元数据和beanName解析配置文件，有注解元数据
            parse(((AnnotatedBeanDefinition) bd).getMetadata(), holder.getBeanName());
         } else if (bd instanceof AbstractBeanDefinition && ((AbstractBeanDefinition) bd).hasBeanClass()) {
 
            // 根据Class和beanName解析配置文件，有Class对象
            parse(((AbstractBeanDefinition) bd).getBeanClass(), holder.getBeanName());
         } else {
 
            // 根据className和beanName解析配置文件，读取元数据
            parse(bd.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
         }
   }
 
   /**
    * 执行找到的DeferredImportSelector
    * (1) ImportSelector 和 @Import注解 有同的效果，但是实现了 ImportSelector 的类可以条件性的决定导入某些配置
    * (2) DeferredImportSelector的执行时机是在所有其他的配置类被处理后才进行处理
    */
   processDeferredImportSelectors();
}

parse 方法内部又调用了私有的 parse 方法，核心调用链路如下：
parse -> processConfigurationClass -> doProcessConfigurationClass，所重点掌握 doProcessConfigurationClass 方法的逻辑，即可了解Spring注解解析的过程，doProcessConfigurationClass 方法逻辑步骤如下：

• 解析 @Configuration 注解标记的类

• 解析 @PropertySource 注解标记的类，目的就是加载 properties 配置文件

• 解析 @ComponentScan 或者 @ComponentScans 注解标记的类，主要是扫描basePackage=com.test属性对应包下 @Bean @Component @Repository @Service @Controller @Configuration 注解标识的类，识别后转化成BeanDefinition

• 解析 @Import 注解标记的类

• 解析 @ImportResource 注解标记的类

• 解析 @Bean 注解标记的方法

protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass) throws IOException {
   // Recursively process any member (nested) classes first
   // 解析有 @Configuration 注解的类，该注解继承 @Component；递归解析配置类中的内部配置类
   processMemberClasses(configClass, sourceClass);
   // Process any @PropertySource annotations
   // 如果配置类上加了 @PropertySource 注解，那么就解析加载 properties 文件，并将属性添加到 Spring 上下文中
   for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class, org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
      if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
         processPropertySource(propertySource);
      } else {
         logger.warn("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() + "]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
      }
   }
   /**
    * Process any @ComponentScan annotations
    * 1. 处理 @ComponentScan 或者 @ComponentScans 注解
    * 2. 将自定义的bean加载到IOC容器，因为扫描到的类可能也添加了 @ComponentScan 和 @ComponentScans 注解，所以需进行递归解析
    * 3. 该步骤逻辑只针对通过配置类配包扫描路径时才会在后置处理中将 basePackage 扫描到的类注册到到容器中
    *
    * @Configuration
    * @ComponentScan(basePackages = "com.sff.demo")
    * public class BeanConfig {
    * }
    *
    * 启动类应该使用 ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class)
    */
   Set componentScans = AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(sourceClass.getMetadata(), ComponentScans.class, ComponentScan.class);
   if (!componentScans.isEmpty() && !this.conditionEvaluator.shouldSkip(sourceClass.getMetadata(), ConfigurationPhase.REGISTER_BEAN)) {
      for (AnnotationAttributes componentScan : componentScans) {
         /**
          * The config class is annotated with @ComponentScan -> perform the scan immediately
          * 1. 解析 @ComponentScan 和 @ComponentScans 的扫描包所包含的类，此时的 componentScan 对象就是 @ComponentScan 所有属性的封装
          * 2. 比如 basePackages = com.test, 那么在这一步会扫描出这个包及子包下有
          *    @Bean @Component @Repository @Service @Controller @Configuration 注解标记的类，然后将其解析成 BeanDefinition
          */
         Set scannedBeanDefinitions = this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
         /**
          * Check the set of scanned definitions for any further config classes and parse recursively if needed
          * 1. 通过 componentScanParser.parse 方法扫描到了 basePackages = com.test 包下所有 @Bean @Component @Repository @Service  @Controller @Configuration 注解标识的类
          * 2. 然后对这些 BeanDefinition 进行递归解析，因为它们可能会再添加 @ComponentScan、@ComponentScans注解
          */
         for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
            BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
            if (bdCand == null) {
               bdCand = holder.getBeanDefinition();
            }
            if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
               // 通过递归方法进行解析
               parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
            }
         }
      }
   }
   // Process any @Import annotations
   // 解析 @Import 注解
   processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), true);
   // Process any @ImportResource annotations
   // 处理 @ImportResource注解，导入 Spring 的配置文件；@ImportResource(locations = {"classpath:beans.xml"})
   AnnotationAttributes importResource = AnnotationConfigUtils.attributesFor(sourceClass.getMetadata(), ImportResource.class);
   if (importResource != null) {
      String[] resources = importResource.getStringArray("locations");
      Class