Spring处理@Configuration的分析
声明：本文若有任何纰漏、错误，还请不吝指出！
序言#
@Configuration注解在SpringBoot中作用很大，且不说SpringBoot中的外部化配置，一些第三方组件也是通过这个注解完成整合的，常用的比如说mybatis，就是利用了@Configuration这个注解来实现的。
在注解类中，还可以使用@Bean的方式向Spring容器中，注入一些我们自定义的组件。
在SpringBoot中各种Enable又是如何实现的？和@Configuration又有什么联系呢？
这就要了解Spring是怎么对待被@Configuration所注解的类。
环境#
SpringBoot 2.2.6RELEASE
Spring 5.2.5.RELEASE
正文#
注解依附于具体的Java类，所以如果想获取注解的信息，必须先将类加载进来，才能从Class对象获取到其注解元信息。
好在Spring容器启动之前，已经把所有需要加载的Bean，封装成一个BeanDefinition对象，最终注册到BeanDefinitionRegistry中。
BeanDefinition包含了一个Bean所有的信息，自然也包含了它的元注解信息。
有了这个就能轻而易举的获取到标注有@Configuration注解的BeanDefinition，从而去处理这个配置类拥有的各种配置信息。
有了BeanDefinition之后，下面一步就是要进行Bean的实例化了。如果一个Bean被实例化后，就没有可操作的机会了，因此Spring在Bean的实例化前预留了一些自定义的处理时机。
BeanFactoryPostProcessor就是这样的一个功能，用于在Bean实例化之前，做一些其他的处理操作。
对配置类的处理，也正是利用了这一预留点。
BeanDefinitionRegistryPostProcessor#
处理配置类，第一步就要从茫茫的BeanDefinition中，找出哪些是配置类。
容器开始启动之前的一些准备动作，这里不说明，主要是扫描classpath，然后将生成BeanDefinition。
直接从容器的启动开始简单下调用栈
Spring容器真正开始启动的是从这里开始的org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh，在这个方法中，会去执行所有的BeanFactoryPostProcessor。
通过一个委托类org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate，执行所有的BeanFactoryPostProcessor后置处理逻辑。
BeanFactoryPostProcessor有一个子接口是BeanDefinitionRegistryPostProcessor，这个接口的主要作用就是在其他后置处理执行之前，额外注册一些BeanDefinition进来。
想想在配置类中使用的@Import和@Bean，就可以猜到，这些注解的处理就是由这个处理器进行处理的。
BeanDefinitionRegistryPostProcessor和BeanFactoryPostProcessor是放到一起处理的，只不过BeanDefinitionRegistryPostProcessor的执行时机，早于BeanFactoryPostProcessor的执行时机。
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// org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate
public static void invokeBeanFactoryPostProcessors(
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, List<BeanFactoryPostProcessor> beanFactoryPostProcessors) {
Set processedBeans = new HashSet<>();
// 如果BeanFactory同时又是一个BeanDefinitionRegistry的话
// 例如 DefaultListaleBeanFactory
if (beanFactory instanceof BeanDefinitionRegistry) {
BeanDefinitionRegistry registry = (BeanDefinitionRegistry) beanFactory;
List<BeanFactoryPostProcessor> regularPostProcessors = new ArrayList<>();
List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> registryProcessors = new ArrayList<>();
// 如果有直接注册到Context的后置处理器，
// 先执行直接添加到ApplicationContext的BeanDefinitionRegistryPostProcessor处理器
for (BeanFactoryPostProcessor postProcessor : beanFactoryPostProcessors) {
if (postProcessor instanceof BeanDefinitionRegistryPostProcessor) {
BeanDefinitionRegistryPostProcessor registryProcessor =
(BeanDefinitionRegistryPostProcessor) postProcessor;
// 执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor处理器
registryProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);
// BeanDefinitionRegistryPostProcessor同时又是一个BeanFactoryPostProcessor
// 待所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor执行完后，再来执行它
registryProcessors.add(registryProcessor);
}
else {
// 加入到BeanFactoryPostProcessor处理器集合中，待所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor执行完后，来执行它
regularPostProcessors.add(postProcessor);
}
}
List<BeanDefinitionRegistryPostProcessor> currentRegistryProcessors = new ArrayList<>();
// 对从BeanDefinitionRegistry中的BeanDefinition做后置处理
// 先执行被@PriorityOrdered注解的BeanDefinitionRegistryPostProcessor
// 并且按排序大小进行优先级排序
// 根据类型，从BeanDefinitionRegistry中查找出所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的是实现类，及子类
String[] postProcessorNames =
beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
// 使用@PriorityOrdered注解的先查找出来
if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
}
}
// 按编号大小排序，升序排列
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
// 执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
// 处理被注解@Ordered标注的BeanDefinitionRegistryPostProcessor，
// 并且按排序后排序后执行
// 根据类型，从BeanDefinitionRegistry中查找出所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor的是实现类，及子类
postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
// 没被处理过且被注解@Ordered
if (!processedBeans.contains(ppName) && beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
}
}
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
// 执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
// 再去执行其他的剩下的所有BeanDefinitionRegistryPostProcessor
boolean reiterate = true;
while (reiterate) {
reiterate = false;
postProcessorNames= beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (!processedBeans.contains(ppName)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
reiterate = true;
}
}
sortPostProcessors(currentRegistryProcessors, beanFactory);
registryProcessors.addAll(currentRegistryProcessors);
invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(currentRegistryProcessors, registry);
currentRegistryProcessors.clear();
}
// BeanDefinitionRegistryPostProcessor也是一个BeanFactoryPostProcessor
// 下面这部分就是执行postProcessBeanFactory方法，
// 会在@Configuration的proxyBeanMethods为true时对配置类做一个CGLIB增强，
// 表示对配置类中的BeanMethod创建时，使用代理创建
// 将增强后的类，替换到其BeanDefinition#setBeanClass
invokeBeanFactoryPostProcessors(registryProcessors, beanFactory);
// 最后再执行直接注册到到ApplicationContext中的BeanFactoryPostProcessor
invokeBeanFactoryPostProcessors(regularPostProcessors, beanFactory);}
else {
// 处理直接通过ApplicationContext实例注册的BeanFactoryPostProcessor
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactoryPostProcessors, beanFactory);}
// 上面就执行过了定义的所有的BeanDefinitionRegistryPostProcessor，以及实现的
// BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory方法
// 接下来回去执行所有的BeanFactoryPostProcessor处理器
// 查找出所有注册的类型为BeanFactoryPostProcessor的BeanDefinition的name数组
String[] postProcessorNames =
beanFactory.getBeanNamesForType(BeanFactoryPostProcessor.class, true, false);
// 分别归类出使用@PriorityOrdered 和 @Ordered注解和没有使用的
List priorityOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
List orderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
List nonOrderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (processedBeans.contains(ppName)) {
// 处理过的，不用重复处理
}
else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
priorityOrderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanFactoryPostProcessor.class));
}
else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
orderedPostProcessorNames.add(ppName);
}
else {
nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
}}
// 优先处理 PriorityOrdered.
sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
invokeBeanFactoryPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
// 其次 Ordered.
List orderedPostProcessors = new ArrayList<>(orderedPostProcessorNames.size());
for (String postProcessorName : orderedPostProcessorNames) {
orderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(postProcessorName, BeanFactoryPostProcessor.class));}
sortPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
invokeBeanFactoryPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
//最后普通的 BeanFactoryPostProcessor
List nonOrderedPostProcessors = new ArrayList<>(nonOrderedPostProcessorNames.size());
for (String postProcessorName : nonOrderedPostProcessorNames) {
nonOrderedPostProcessors.add(beanFactory.getBean(postProcessorName, BeanFactoryPostProcessor.class));}
invokeBeanFactoryPostProcessors(nonOrderedPostProcessors, beanFactory);
beanFactory.clearMetadataCache();
}
上面这个方法执行完后，已经完成了所有BeanFactoryPostProcessor的执行，也自然已经处理过所有的配置类了。
ConfigurationClassPostProcessor#
在众多的后置处理器中，有一个独属于@Configuration的后置处理器，就是ConfigurationClassPostProcessor，一个好的命名的效果，就体现出来了。
下面这个方法，负责两件事
从BeanDefinitionRegistry中筛选出配置类
对配置类的BeanDefinition进行解析
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// org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor
public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
// 候选配置类集合
List configCandidates = new ArrayList<>();
// 获取所有的BeanDefinition的name数组
String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
for (String beanName : candidateNames) {
BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
// 如果BeanDefinition中有这个属性存在，说明作为一个配置类已经被处理过了
if (beanDef.getAttribute(ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE) != null) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
}
}
// 检查是否为一个配置类
// 查看是否具有@Configuration注解
// 这里不会仅仅看BeanDefinition所代表的类直接标注的注解，而是会递归查找其注解的注解是否有为
// @Configuration，只要找到了那么当前的类就是一个配置类
else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) {
configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
}}
// 找不到就结束
if (configCandidates.isEmpty()) {
return;}
// 对使用了@Order的进行排序 自然排序也就是升序
// 注意不是@Ordered
configCandidates.sort((bd1, bd2) -> {
int i1 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd1.getBeanDefinition());
int i2 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd2.getBeanDefinition());
return Integer.compare(i1, i2);});
// 如果有自定义Bean Name生成器，就使用自定义的
SingletonBeanRegistry sbr = null;
if (registry instanceof SingletonBeanRegistry) {
sbr = (SingletonBeanRegistry) registry;
if (!this.localBeanNameGeneratorSet) {
BeanNameGenerator generator = (BeanNameGenerator) sbr.getSingleton(
AnnotationConfigUtils.CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR);
if (generator != null) {
this.componentScanBeanNameGenerator = generator;
this.importBeanNameGenerator = generator;
}
}}
// 如果还没有初始化Environment对象，初始化一个
if (this.environment == null) {
this.environment = new StandardEnvironment();}
// 解析每一个被@Configuratin标注的注解类
ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);
Set candidates = new LinkedHashSet<>(configCandidates);
Set alreadyParsed = new HashSet<>(configCandidates.size());
do {
parser.parse(candidates);
parser.validate();
Set<ConfigurationClass> configClasses = new LinkedHashSet<>(parser.getConfigurationClasses());
configClasses.removeAll(alreadyParsed);
// 构造一个BeanDefinitionReader
if (this.reader == null) {
this.reader = new ConfigurationClassBeanDefinitionReader(
registry, this.sourceExtractor, this.resourceLoader, this.environment,
this.importBeanNameGenerator, parser.getImportRegistry());
}
// 加载配置类中的@Bean，生成BeanDefinition
this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);
alreadyParsed.addAll(configClasses);
candidates.clear();
// 下面这段主要是考虑到@Import进来的或者@ImportSource或者@Bean等方式注入进来的会有配置类
if (registry.getBeanDefinitionCount() > candidateNames.length) {
String[] newCandidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
Set<String> oldCandidateNames = new HashSet<>(Arrays.asList(candidateNames));
Set<String> alreadyParsedClasses = new HashSet<>();
for (ConfigurationClass configurationClass : alreadyParsed) {
alreadyParsedClasses.add(configurationClass.getMetadata().getClassName());
}
for (String candidateName : newCandidateNames) {
if (!oldCandidateNames.contains(candidateName)) {
BeanDefinition bd = registry.getBeanDefinition(candidateName);
if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bd, this.metadataReaderFactory) &&
!alreadyParsedClasses.contains(bd.getBeanClassName())) {
candidates.add(new BeanDefinitionHolder(bd, candidateName));
}
}
}
candidateNames = newCandidateNames;
}}
while (!candidates.isEmpty());
//把 ImportRegistry注册成一个Bean，以便支持 继承ImportAware 有注解类@Configuration的配置类
if (sbr != null && !sbr.containsSingleton(IMPORT_REGISTRY_BEAN_NAME)) {
sbr.registerSingleton(IMPORT_REGISTRY_BEAN_NAME, parser.getImportRegistry());}
}
这个方法执行完后，所有的配置类都会被进行处理，并且在此过程中，BeanDefinition的总量有可能会增加，有新的BeanDefinition在解析过程新增进来。
这些BeanDefinition的来源就是存在于配置类上的其他注解
ConfigurationClassParser#
SpringBoot是如何使用一个@SpringBootApplication注解，完成了那么多的事情？
答案就在下面揭晓
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// `org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser
protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
throws IOException {
// 如果有Component注解
if (configClass.getMetadata().isAnnotated(Component.class.getName())) {
// 首先递归处理内部类
processMemberClasses(configClass, sourceClass, filter);
}
// 处理所有的@PropertySource注解
for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class,
org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
processPropertySource(propertySource);
}
else {
logger.info("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() +
"]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
}
}
// 处理所有的 @ComponentScan 和@ComponentScans
Set<AnnotationAttributes> 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
Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
// 继续检查扫描的BeanDefinition有没有是配置类的
for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
if (bdCand == null) {
bdCand = holder.getBeanDefinition();
}
if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
// 如果是的话，解析
parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
}
}
}
}
// 处理所有的@Import注解，将导入的Bean注册到BeanDefinitionRegistry
// 这个也是会查找注解的注解，制止找到所有的@Import
processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), filter, true);
// 处理所有的@ImportResource 注解，将导入的Bean注册到BeanDefinitionRegistry
AnnotationAttributes importResource =
AnnotationConfigUtils.attributesFor(sourceClass.getMetadata(), ImportResource.class);
if (importResource != null) {
String[] resources = importResource.getStringArray("locations");
Class<? extends BeanDefinitionReader> readerClass = importResource.getClass("reader");
for (String resource : resources) {
String resolvedResource = this.environment.resolveRequiredPlaceholders(resource);
configClass.addImportedResource(resolvedResource, readerClass);
}
}
// 处理独立的 @Bean方法，生成BeanMethod
// 使用@Bean，方法要是可重写，也就是不能为default/private，因为要使用CGLIB代理
// 详细可进去下面方法细看
Set<MethodMetadata> beanMethods = retrieveBeanMethodMetadata(sourceClass);
for (MethodMetadata methodMetadata : beanMethods) {
configClass.addBeanMethod(new BeanMethod(methodMetadata, configClass));
}
// 处理接口的默认方法
processInterfaces(configClass, sourceClass);
// 如果有父类，处理
if (sourceClass.getMetadata().hasSuperClass()) {
String superclass = sourceClass.getMetadata().getSuperClassName();
if (superclass != null && !superclass.startsWith("java") &&
!this.knownSuperclasses.containsKey(superclass)) {
this.knownSuperclasses.put(superclass, configClass);
// Superclass found, return its annotation metadata and recurse
return sourceClass.getSuperClass();
}
}
//没有父类，处理完成
return null;
}看下@SpringBootApplication的定义
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@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = { @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })public @interface SpringBootApplication {
}
可以看到@SpringBootApplication在功能上也是一个@Configuration。
这样就解释了，一般在SpringBoot的启动类上写了那么多注解，为啥可以被执行。
如果有看过各类@Enable注解，就一定会看到，每一个@Enable几乎都会被@Import所注解，而一般使用@Enable时，都会和@SpringBootApplication写一起，这个写法的一方面是比较清晰，集中写到一起，还有个原因就是部分@Enable在定义时，没有使用@Configuration来进行注解，需要借助于一个能被Spring容器启动时处理的配置类上。
上面的这段代码分析，正好解释了@Enable背后的实现原理。
总结#
其实总的看下来，@Configuration就是一个标志注解，更大的作用就是为别的注解服务的。这么说有点矛盾，主要是觉得本身不具备什么功能性。
至于其能实现的对字段进行配置值绑定来说，可以使用@ConfigurationProperties或者@Value这两个注解来实现，由此可见，@Configuration并不是用于将配置文件的配置值，绑定到配置类的，这个工作和他没有任何关系，对于一些配置文件的配置来说，可以使用@Component注解来对普通的配置类注解，达到一样的效果，而并非一定要使用@Configuration(@Configuration注解派生自@Component)。
通过我们上面的分析，被@Configuration注解的类，仅有存在以上那几个注解时，才有意义，才能被ConfigurationClassPostProcessor所处理，而这个处理过程中，和配置值绑定一毛钱的关系都没有。
实际上配置值的绑定，都是在Bean实例化后，Bean属性填充期间进行的。
@ConfigurationProperties注解会在ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor执行时进行处理，这个处理器是一个BeanPostProcessor。
@Value注解的处理是在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor这个BeanPostProcessor中来处理的，这个处理器同时也是处理@Inject、 @Autowired、 @Resource的BeanPostProcesoor。
Spring或者SpringBoot中，大量的使用各种后置处理器，除了对主体框架(Bean的生命周期)的理解外，剩下的主要就是熟悉这些支持各种功能的PostProcessor。
还有个值得注意的是，@Configuration有个方法proxyBeanMethods，这个方法返回true时，默认也是true，会对我们的配置类，生成一个代理类，注意，这里是直接生成一个代理类，并且最后实例化时，也是使用这个代理类进行实例化Bean，这个就给我们一个启发，如果想对一些无法直接修改又被Spring容器所管理的的Bean，是否可以通过自定义BeanDefinitionRegistryProcessor的方式，来对原Class做一个增强，从而实现我们的目的。
PS：是否具备切实可行性，并不保证，只是觉得如果遇到，可以尝试下。
作者： 早知今日
