Spring注解的内部工作原理

注解工作原理

注解本身只是元数据，即描述数据的数据，被描述的数据可以是类、方法、属性、参数、构造器等。注解仅是标记本身没有任何可执行的功能代码，但是我们只要标注了注解，我们就能得到想要的功能，这是怎么做到的呢？我们理解肯定是有某处代码根据我们标注的注解找到我们注解的类、方法、属性、参数等数据本身，并根据注解本身的含义以及注解属性里的内容执行功能代码。

第一种：BeanPostProcessor

BeanPostProcessor实现中有一类名称为*AnnotationBeanPostProcessor都是针对处理注解的，对容器内标注了指定注解的Bean，进行功能处理。如：

• AutowiredAnnotationBeanPostProcessor：让@Autowired、@Value、@Inject注解起效；
• CommonAnnotationBeanPostProcessor：让@PostConstruct、@PreDestroy注解起效；
• AsyncAnnotationBeanPostProcessor：让@Async或@Asynchronous注解起效；
• ScheduledAnnotationBeanPostProcessor：让@Scheduled注解起效；
• PersistenceAnnotationBeanPostProcessor：让@PersistenceUnit 、 @PersistenceContext注解起效；
• JmsListenerAnnotationBeanPostProcessor：让@JmsListener注解起效。 它们都会在构造器里指定其能处理的注解类型，并在对应的方法进行功能处理，我们下面演示一个简单的例子帮助大家理解，我们定义注解@InjectLogger向Bean注入org.slf4j.Logger来做系统日志。

我们先定义要使用的注解，只能注解在类上，默认的后缀为“-Bean”

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface InjectLogger {
}

下面我们定义处理注解的 InjectLoggerAnnotationBeanPostPorcessor，我们在上节已经学习过，我们只需要实现BeanPostPorcessor接口即可：

@Component
public class InjectLoggerAnnotationBeanPostPorcessor implements BeanPostProcessor {
    private Class<? extends Annotation> changeAnnotationType; //1

    public InjectLoggerAnnotationBeanPostPorcessor() {
        this.changeAnnotationType = InjectLogger.class; //1
    }

    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        ReflectionUtils.doWithFields(bean.getClass(), field -> { //2
            ReflectionUtils.makeAccessible(field); //3
            if(field.isAnnotationPresent(changeAnnotationType)){ //4
                Logger logger = LoggerFactory.getLogger(bean.getClass()); //5
                field.set(bean, logger); //6
            }
        });
        return bean;
    }
}

1. 指明当前类处理@InjectLogger注解；
2. 通过反射机制对类的每个属性（Field）进行处理，第一个参数是Bean的Class，第二参数是入参为Field无返回值的函数接口的Lambda实现；
3. 通过反射机制让当前属性可访问；
4. 新建Logger的实例logger

5. 通过反射将logger值设置到bean实例的当前属性（field）上。 我们将注解使用到其他Bean上使用：

   @Component
   public class DemoLoggerService {
    @InjectLogger
    private Logger log;
   
    public void doSomething(){
        log.info("通过自定义InjectLoggerAnnotationBeanPostPorcessor让注解@InjectLogger注入Logger对象");
    }
   }
   

   通过在JavaConfig运行：

   @Bean
   CommandLineRunner changeAnnotationBeanPostProcessorClr(DemoLoggerService demoLoggerService){
    return args -> {
        demoLoggerService.doSomething();
    };
   }
   

第二种：BeanFactoryPostProcessor

前面我们讲了针对Bean进行处理的BeanPostProcessor，而BeanFactoryPostProcessor是针对Bean的配置元数据（注解等）进行处理操作，而这项工作属于BeanFactory的职责范畴。

• ConfigurationClassPostProcessor：使@PropertySource、@ComponentScan、@Component类、@Configuration、@Bean、@Import和@ImportResource注解起效；
• EventListenerMethodProcessor：使@EventListener注解起效； 我们也通过一个自定义的注解@CustomBean，来自己自动注册Bean，我们的`@CustomBean的作用即是配置元数据。

自定义的注解为：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface CustomBean {
}

使用在Bean上：

@CustomBean
public class CustomBeanService {
    public void doSomething(){
        System.out.println("通过自定义的注解成功注册bean");
    }
}

同样，我们也实现BeanFactoryPostProcessor接口：

@Component
public class CustomBeanDefinitionRegistryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner((BeanDefinitionRegistry) beanFactory); //1
        scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(CustomBean.class)); //2
        scanner.scan("top.wisely.springfundamentals.custom_scan"); //3

    }
}

1. 定义一个类路径Bean定义扫描器，它的入参是BeanDefinitionRegistry类型，而ConfigurableListableBeanFactory是它的子类，可强制转换使用，当然我们可以让我们的类直接实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口，它的方法void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry)直接提供了BeanDefinitionRegistry的对象；
2. 为扫描器添加包含的注解@CustomBean的过滤器；
3. 在包top.wisely.springfundamentals.custom_scan下扫描注解； 在JavaConfig中注入我们自定义的Bean，因为是我们自定义的，IDE不能自动检测而显示红色，但可以正常执行：

   @Bean
   CommandLineRunner customBeanDefinitionRegistryPostProcessorClr(CustomBeanService customBeanService){
    return args -> {
        customBeanService.doSomething();
    };
   }
   

第三种：AOP

我们还可以通过基于AOP来让注解具备功能，通过拦截标注了指定注解的方法或类，然后再建言执行功能代码。如：

• AnnotationTransactionAspect：让@Transactional注解起效；
• AnnotationCacheAspect：让@Cacheable注解起效；

第四种：组合元注解

Spring的大部分的元注解，我们可以使用元注解到其它的注解，即用元注解（元数据）描述注解，从而使其它的注解具备元注解的功能，一般我们认为组合注解是元注解在新的语义下的特例。

• @Component元注解：@Service、@Repository、@Controller、@Configuration：

  @Target({ElementType.TYPE})
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Documented
  @Component //组合了@Component注解，具备了声明Bean的能力
  public @interface Service {}
  

• @Import元注解：大量的@Enable*注解：

  @Target(ElementType.TYPE)
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Documented
  @Import(AsyncConfigurationSelector.class) //组合了@Import注解，具备了导入配置的能力
  public @interface EnableAsync {}
  

• @Conditional元注解：@Profile以及Spring Boot的大量条件注解@ConditionalOn*

  @Target({ ElementType.TYPE, ElementType.METHOD })
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Documented
  @Conditional(OnClassCondition.class)
  public @interface ConditionalOnClass {}
  

  总结

  Spring框架的注解的主要工作方式大体罗列在本文，如果大家发现还有其他的Spring注解的工作方式，欢迎补充。