曹工说Spring Boot源码（12）-- Spring解析xml文件，到底从中获得了什么（context:component-scan完整解析）

写在前面的话

相关背景及资源：

曹工说Spring Boot源码（1）-- Bean Definition究竟是什么，附spring思惟导图分享

曹工说Spring Boot源码（2）-- Bean Definition究竟是什么，我们对着接口，逐个方法讲解

曹工说Spring Boot源码（3）-- 手动注册Bean Definition不比游戏好玩吗，咱们来试一下

曹工说Spring Boot源码（4）-- 我是怎么自定义ApplicationContext，从json文件读取bean definition的？

曹工说Spring Boot源码（5）-- 怎么从properties文件读取bean

曹工说Spring Boot源码（6）-- Spring怎么从xml文件里解析bean的

曹工说Spring Boot源码（7）-- Spring解析xml文件，到底从中获得了什么（上）

曹工说Spring Boot源码（8）-- Spring解析xml文件，到底从中获得了什么（util命名空间）

曹工说Spring Boot源码（9）-- Spring解析xml文件，到底从中获得了什么（context命名空间上）

曹工说Spring Boot源码（10）-- Spring解析xml文件，到底从中获得了什么（context:annotation-config 解析）

曹工说Spring Boot源码（11）-- context:component-scan，你真的会用吗（此次来讲说它的奇技淫巧）

工程代码地址 思惟导图地址

工程结构图：

概要

本篇已是spring源码第12篇，前一篇讲了context：component-scan这个元素的用法，其中涉及到了各个属性的做用。本节呢，主要就是讲解该元素的解析流程，其中就会涉及到各个属性是怎么发挥做用的。

大致流程

原本吧，这里画时序图比较好，可是uml图一直是半桶水，visio这台电脑也没装，就随便花了下流程图，将就看吧。

ComponentScanBeanDefinitionParser.parse

这个就是在contextnamespacehandler里注册的，component-scan对应的beanDefinitionParser实现。

这个类呢，也是至关简洁明了，没有乱七八糟的类结构。

public class ComponentScanBeanDefinitionParser implements BeanDefinitionParser {

configureScanner

类图

这个方法，最终返回了一个ClassPathBeanDefinitionScanner，这个类的结构以下：

父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider中的字段

几个接口都没实质性内容，主要是继承了一个父类，我整理了一下，父类里，大概有以下字段：

// ClassPathScanningCandidateComponentProvider 中的fields
// 指定包下，文件不少，可能不止有class，还有xml，好比mybatis的mapper等；这里指定要获取的资源的pattern
static final String DEFAULT_RESOURCE_PATTERN = "**/*.class";

// 没啥说的，环境
private Environment environment;

// 由于用户能够本身指定resource_pattern, （不喜欢前面那个**/*.class），这个field负责来解析用户的resouce_pattern
private ResourcePatternResolver resourcePatternResolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();

// 这个很重要，你给它一个class，它负责给你返回一个本class的元数据reader，经过元数据reader，你能取到class上的注解等信息
private MetadataReaderFactory metadataReaderFactory =
      new CachingMetadataReaderFactory(this.resourcePatternResolver);

private String resourcePattern = DEFAULT_RESOURCE_PATTERN;
// 经过这个来划定，是否是个人小弟
private final List<TypeFilter> includeFilters = new LinkedList<TypeFilter>();

// 经过这个来划定，不是个人小弟，这个里面的都是拉黑了的
private final List<TypeFilter> excludeFilters = new LinkedList<TypeFilter>();

这里说下MetadataReaderFactory，由于吧，之后可能会频繁出现。

这是个接口，在spring-core包里，信息以下：

MetadataReader 的工厂接口，调用这个接口的方法，能获得一个MetadataReader
/**
 * Factory interface for {@link MetadataReader} instances.
 * Allows for caching a MetadataReader per original resource.
 *
 */
public interface MetadataReaderFactory {

   /**
    * 根据一个类名，获取MetadataReader；这个reader，能够帮你获取class的class/注解等信息
    * 
    * Obtain a MetadataReader for the given class name.
    * @param className the class name (to be resolved to a ".class" file)
    * @return a holder for the ClassReader instance (never {@code null})
    * @throws IOException in case of I/O failure
    */
   MetadataReader getMetadataReader(String className) throws IOException;

   /**
    * Obtain a MetadataReader for the given resource.
    * @param resource the resource (pointing to a ".class" file)
    * @return a holder for the ClassReader instance (never {@code null})
    * @throws IOException in case of I/O failure
    */
   MetadataReader getMetadataReader(Resource resource) throws IOException;

}

MetadataReader这个接口，也是之后的重点，这里概览一下：

/**
 * 经过asm，获取类的元数据，包括注解数据
 * Simple facade for accessing class metadata,
 * as read by an ASM {@link org.springframework.asm.ClassReader}.
 *
 * @author Juergen Hoeller
 * @since 2.5
 */
public interface MetadataReader {

   /**
    * Return the resource reference for the class file.
    */
   Resource getResource();

   /**
    * 获取Class的相关信息
    * Read basic class metadata for the underlying class.
    */
   ClassMetadata getClassMetadata();

   /**
    * 这个就叼了，获取Class上的注解信息
    * Read full annotation metadata for the underlying class,
    * including metadata for annotated methods.
    */
   AnnotationMetadata getAnnotationMetadata();

}

有人可能以为没啥用，经过java反射也能获取；但这里的和java反射的方式不冲突，这个是经过asm框架来获取，效率会更高（效率比反射低的话，spring团队为啥不用反射呢，对吧？）

回到前面的metadataReader的factory接口，其实现类就两个，咱们此次分析的源码，用了CachingMetadataReaderFactory：

子类ClassPathBeanDefinitionScanner中的字段

// beanDefinition注册中心，拿到beanDefinition后就往这里面放
private final BeanDefinitionRegistry registry;
// 默认的beanDefinition配置，和xml里<beans>元素里的属性是对应的
private BeanDefinitionDefaults beanDefinitionDefaults = new BeanDefinitionDefaults();
// 自动注入时，候选bean须要知足的pattern
private String[] autowireCandidatePatterns;
// beanName 生成器
private BeanNameGenerator beanNameGenerator = new AnnotationBeanNameGenerator();
// 不是很了解，skip
private ScopeMetadataResolver scopeMetadataResolver = new AnnotationScopeMetadataResolver();
// 要不要激活 context:annotation-config元素的做用；具体可看本博文往前的两篇
private boolean includeAnnotationConfig = true;

其实，把前面父类，和如今这个子类的字段，合起来看，也就那么回事吧，主要是些配置数据，把xml里用户的配置给存起来了。

具体配置过程解析

org.springframework.context.annotation.ComponentScanBeanDefinitionParser#configureScanner

protected ClassPathBeanDefinitionScanner configureScanner(ParserContext parserContext, Element element) {
   XmlReaderContext readerContext = parserContext.getReaderContext();
   // 是否使用默认的filter，默认filter，只解析component等官方注解
   boolean useDefaultFilters = true;
   if (element.hasAttribute(USE_DEFAULT_FILTERS_ATTRIBUTE)) {
      useDefaultFilters = Boolean.valueOf(element.getAttribute(USE_DEFAULT_FILTERS_ATTRIBUTE));
   }

   // 建立scanner
   ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = createScanner(readerContext, useDefaultFilters);
   // 设置默认的东西
   scanner.setResourceLoader(readerContext.getResourceLoader());
   scanner.setEnvironment(parserContext.getDelegate().getEnvironment());
   // 设置默认的东西，包括了beanDefinition的默认属性，这个是能够从外边传进来的
   scanner.setBeanDefinitionDefaults(parserContext.getDelegate().getBeanDefinitionDefaults());
  //这个也是外边来的，xml里没这个属性
  scanner.setAutowireCandidatePatterns(parserContext.getDelegate().getAutowireCandidatePatterns());
   
   if (element.hasAttribute(RESOURCE_PATTERN_ATTRIBUTE)) {
      // 这个是从xml元素来的
      scanner.setResourcePattern(element.getAttribute(RESOURCE_PATTERN_ATTRIBUTE));
   }

   try {
      // 这个也是xml属性来的
      parseBeanNameGenerator(element, scanner);
   }
   catch (Exception ex) {
      readerContext.error(ex.getMessage(), readerContext.extractSource(element), ex.getCause());
   }

   try {
      // 这个也是xml属性来的
      parseScope(element, scanner);
   }
   catch (Exception ex) {
      readerContext.error(ex.getMessage(), readerContext.extractSource(element), ex.getCause());
   }
   
   // 这个也是xml属性来的，主要是解析include/exclude filter
   parseTypeFilters(element, scanner, readerContext, parserContext);

   return scanner;
}

其中，有两个点值得细说：

1. 默认的filter

   ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = createScanner(readerContext, useDefaultFilters);
   
   一路简单跳转后，进入到:
   
   public ClassPathScanningCandidateComponentProvider(boolean useDefaultFilters, Environment environment) {
       if (useDefaultFilters) {
           // 注册默认的filter
           registerDefaultFilters();
       }
       this.environment = environment;
   }
   
   // 注册3个注解类型的fitler，分别对应了Component/javax.annotation.ManagedBean/javax.inject.Named 这几个注解
   protected void registerDefaultFilters() {
        /**
         * 默认扫描Component注解
         */
        this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));
        ClassLoader cl = ClassPathScanningCandidateComponentProvider.class.getClassLoader();
        try {
            this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
                    ((Class<? extends Annotation>) cl.loadClass("javax.annotation.ManagedBean")), false));
        }
        try {
            this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(
                    ((Class<? extends Annotation>) cl.loadClass("javax.inject.Named")), false));
        }
    }

2. 解析自定义的filter

   protected void parseTypeFilters(
         Element element, ClassPathBeanDefinitionScanner scanner, XmlReaderContext readerContext, ParserContext parserContext) {
   
      // Parse exclude and include filter elements.
      ClassLoader classLoader = scanner.getResourceLoader().getClassLoader();
      // 由于include-filter和exclude-filter是以子元素方式配置的，不是属性来配置的；因此获取子节点并便利   
      NodeList nodeList = element.getChildNodes();
      for (int i = 0; i < nodeList.getLength(); i++) {
         Node node = nodeList.item(i);
         if (node.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE) {
            String localName = parserContext.getDelegate().getLocalName(node);
             // 若是是include类型...
             if (INCLUDE_FILTER_ELEMENT.equals(localName)) {
                 // 建立typefilter
                 TypeFilter typeFilter = createTypeFilter((Element) node, classLoader);
                 scanner.addIncludeFilter(typeFilter);
             }
             else if (EXCLUDE_FILTER_ELEMENT.equals(localName)) {
                 TypeFilter typeFilter = createTypeFilter((Element) node, classLoader);
                 scanner.addExcludeFilter(typeFilter);
             }
            }
         }
      }
   }

   @SuppressWarnings("unchecked")
   protected TypeFilter createTypeFilter(Element element, ClassLoader classLoader) {
      String filterType = element.getAttribute(FILTER_TYPE_ATTRIBUTE);
      String expression = element.getAttribute(FILTER_EXPRESSION_ATTRIBUTE);
       // filter 一共5种类型，因此下面在各类if判断
       if ("annotation".equals(filterType)) {
           return new AnnotationTypeFilter((Class<Annotation>) classLoader.loadClass(expression));
       }
       else if ("assignable".equals(filterType)) {
           return new AssignableTypeFilter(classLoader.loadClass(expression));
       }
       else if ("aspectj".equals(filterType)) {
           return new AspectJTypeFilter(expression, classLoader);
       }
       else if ("regex".equals(filterType)) {
           return new RegexPatternTypeFilter(Pattern.compile(expression));
       }
       else if ("custom".equals(filterType)) {
           Class filterClass = classLoader.loadClass(expression);
           if (!TypeFilter.class.isAssignableFrom(filterClass)) {
               throw new IllegalArgumentException(
                   "Class is not assignable to [" + TypeFilter.class.getName() + "]: " + expression);
           }
           return (TypeFilter) BeanUtils.instantiateClass(filterClass);
       }
       else {
           throw new IllegalArgumentException("Unsupported filter type: " + filterType);
       }
   
   }

   表格总结一下，就是：

   filter-type	对应类型的class	说明	个人理解
   annotation	AnnotationTypeFilter	"annotation" indicates an annotation to be present at the type level in target components;	匹配指定类型的注解
   assignable	AssignableTypeFilter	"assignable" indicates a class (or interface) that the target components are assignable to (extend/implement);	判断一个class是否是这里指定的类型或其子类
   aspectj	AspectJTypeFilter	"aspectj" indicates an AspectJ type expression to be matched by the target components;	须要知足aspectj表达式，相似于指定切点那种
   regex	RegexPatternTypeFilter	"regex" indicates a regex expression to be matched by the target components' class names;	须要知足正则表达式
   custom	由xml元素里指定类型	"custom" indicates a custom implementation of the org.springframework.core.type.TypeFilter interface.	自定义实现TypeFilter接口

   这里的typefilter接口，接口以下,主要就是，传给你一个class的元数据，你判断是否留下，留下就返回true：

   public interface TypeFilter {
   
      /**
       * Determine whether this filter matches for the class described by
       * the given metadata.
       * @param metadataReader the metadata reader for the target class
       * @param metadataReaderFactory a factory for obtaining metadata readers
       * for other classes (such as superclasses and interfaces)
       * @return whether this filter matches
       * @throws IOException in case of I/O failure when reading metadata
       */
      boolean match(MetadataReader metadataReader, MetadataReaderFactory metadataReaderFactory)
            throws IOException;
   
   }

   有以下实现（图小，可单独tab查看）：

doScan-具体扫描beanDefinition执行者

若是你们有点忘了，能够回到最前面看下以前的图，这是主线的最后一个环节。

咱们直接上code：

protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
   Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
   Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();
   for (String basePackage : basePackages) {
      /**
       * 1：基于前面的include/exclude filter等，筛选出知足条件的beanDefinition集合
       * 但这时候的beanDefinition还不是完整的，还有些属性没设置
       */
      Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
      for (BeanDefinition candidate : candidates) {
         ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
         candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
         String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
         // 一些处理，根据autowireCandidatePatterns field，判断当前bean是否够格，做为自动注入的候选者
         if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
            postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
         }
         // 调用setPrimary/setLazyInit/setDependsOn/setTole来设置beanDefiniiton属性
         if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
            AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
         }
         // 这里，注册到beanDefinitionRegistry
         if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
            BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
            definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
            beanDefinitions.add(definitionHolder);
            // 注册到beanDefinitionRegistry
            registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
         }
      }
   }
   return beanDefinitions;
}

大致流程，就这样结束了。

里面有意思的细节，主要是，查找指定包下，知足条件的beanDefiniiton这块。

/**
 * Scan the class path for candidate components.
 * @param basePackage the package to check for annotated classes
 * @return a corresponding Set of autodetected bean definitions
 */
public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
   Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<BeanDefinition>();
   try {
      String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
            resolveBasePackage(basePackage) + "/" + this.resourcePattern;
      Resource[] resources = this.resourcePatternResolver.getResources(packageSearchPath);
      boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
      boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
      for (Resource resource : resources) {
         if (traceEnabled) {
            logger.trace("Scanning " + resource);
         }
         if (resource.isReadable()) {
            try {
               MetadataReader metadataReader = this.metadataReaderFactory.getMetadataReader(resource);
               if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
                  ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);
                  sbd.setResource(resource);
                  sbd.setSource(resource);
                  if (isCandidateComponent(sbd)) {
                     if (debugEnabled) {
                        logger.debug("Identified candidate component class: " + resource);
                     }
                     candidates.add(sbd);
                  }
                  else {
                     if (debugEnabled) {
                        logger.debug("Ignored because not a concrete top-level class: " + resource);
                     }
                  }
               }
               else {
                  if (traceEnabled) {
                     logger.trace("Ignored because not matching any filter: " + resource);
                  }
               }
            }
            catch (Throwable ex) {
               throw new BeanDefinitionStoreException(
                     "Failed to read candidate component class: " + resource, ex);
            }
         }
         else {
            if (traceEnabled) {
               logger.trace("Ignored because not readable: " + resource);
            }
         }
      }
   }
   catch (IOException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
   }
   return candidates;
}

注意哈，这里获取的beanDefinition的类型是什么？

是ScannedGenericBeanDefinition。

学了这么多讲，是时候回头看看曾经走过的路了：

根据include/exclude filter来判断的过程也颇有意思：

/**
 * Determine whether the given class does not match any exclude filter
 * and does match at least one include filter.
 * @param metadataReader the ASM ClassReader for the class
 * @return whether the class qualifies as a candidate component
 */
protected boolean isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader) throws IOException {
   for (TypeFilter tf : this.excludeFilters) {
      if (tf.match(metadataReader, this.metadataReaderFactory)) {
         return false;
      }
   }
   for (TypeFilter tf : this.includeFilters) {
      if (tf.match(metadataReader, this.metadataReaderFactory)) {
         AnnotationMetadata metadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
         if (!metadata.isAnnotated(Profile.class.getName())) {
            return true;
         }
         AnnotationAttributes profile = MetadataUtils.attributesFor(metadata, Profile.class);
         return this.environment.acceptsProfiles(profile.getStringArray("value"));
      }
   }
   return false;
}

总结

component-scan的探索之旅就这么结束了。欢迎你们留言，以为有帮助的话，请关注我，后续会输出更多内容。