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Spring 源码第四弹！深入理解 BeanDefinition

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Java SpringBoot Spring

聚沙成塔！不知不觉 Spring 源码已经更到第五篇啦～

看源码之前，要先会用功能，这是最基本的，因为在源码讲解中，默认大家已经熟知 Spring 基本用法了，如果还不熟悉 Spring 的基本用法，可以看一下松哥发布在 B 站上的免费入门视频：https://www.bilibili.com/video/BV1Wv41167TU。

上篇文章和小伙伴们介绍了 Spring 源码中的 EntityResolver，这个是用来解决 XML 文件校验问题的。

接下来本来应该接着第二弹的 XML 文件解析流程继续往下走了，考虑到接下来我们会涉及到一个重要的概念 BeanDefinition，而有的小伙伴对此可能还不熟悉，因此本文松哥就先来和大家捋一捋 BeanDefinition 是什么东西！

1.BeanDefinition

在 Spring 容器中，我们广泛使用的是一个一个的 Bean，BeanDefinition 从名字上就可以看出是关于 Bean 的定义。

事实上就是这样，我们在 XML 文件中配置的 Bean 的各种属性，这些属性不仅仅是和对象相关，Spring 容器还要解决 Bean 的生命周期、销毁、初始化等等各种操作，我们定义的关于 Bean 的生命周期、销毁、初始化等操作总得有一个对象来承载，那么这个对象就是 BeanDefinition。

XML 中定义的各种属性都会先加载到 BeanDefinition 上，然后通过 BeanDefinition 来生成一个 Bean，从这个角度来说，BeanDefinition 和 Bean 的关系有点类似于类和对象的关系。

要理解 BeanDefinition，我们从 BeanDefinition 的继承关系开始看起。

BeanDefinition 是一个接口，继承自 BeanMetadataElement 和 AttributeAccessor 接口。

BeanMetadataElement：该接口只有一个方法 getSource，该方法返回 Bean 的来源。
AttributeAccessor：该接口主要规范了问任意对象元数据的方法。

我们来看下 AttributeAccessor：

public interface AttributeAccessor {
	void setAttribute(String name, @Nullable Object value);
	@Nullable
	Object getAttribute(String name);
	@Nullable
	Object removeAttribute(String name);
	boolean hasAttribute(String name);
	String[] attributeNames();
}

这里定义了元数据的访问接口，具体的实现则是 AttributeAccessorSupport，这些数据采用 LinkedHashMap 进行存储。

这是 BeanDefinition 所继承的两个接口。接下来我们来看下 BeanDefinition 接口：

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {
	String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;
	String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;
	int ROLE_APPLICATION = 0;
	int ROLE_SUPPORT = 1;
	int ROLE_INFRASTRUCTURE = 2;
	void setParentName(@Nullable String parentName);
	@Nullable
	String getParentName();
	void setBeanClassName(@Nullable String beanClassName);
	@Nullable
	String getBeanClassName();
	void setScope(@Nullable String scope);
	@Nullable
	String getScope();
	void setLazyInit(boolean lazyInit);
	boolean isLazyInit();
	void setDependsOn(@Nullable String... dependsOn);
	@Nullable
	String[] getDependsOn();
	void setAutowireCandidate(boolean autowireCandidate);
	boolean isAutowireCandidate();
	void setPrimary(boolean primary);
	boolean isPrimary();
	void setFactoryBeanName(@Nullable String factoryBeanName);
	@Nullable
	String getFactoryBeanName();
	void setFactoryMethodName(@Nullable String factoryMethodName);
	@Nullable
	String getFactoryMethodName();
	ConstructorArgumentValues getConstructorArgumentValues();
	default boolean hasConstructorArgumentValues() {
		return !getConstructorArgumentValues().isEmpty();
	}
	MutablePropertyValues getPropertyValues();
	default boolean hasPropertyValues() {
		return !getPropertyValues().isEmpty();
	}
	void setInitMethodName(@Nullable String initMethodName);
	@Nullable
	String getInitMethodName();
	void setDestroyMethodName(@Nullable String destroyMethodName);
	@Nullable
	String getDestroyMethodName();
	void setRole(int role);
	int getRole();
	void setDescription(@Nullable String description);
	@Nullable
	String getDescription();
	ResolvableType getResolvableType();
	boolean isSingleton();
	boolean isPrototype();
	boolean isAbstract();
	@Nullable
	String getResourceDescription();
	@Nullable
	BeanDefinition getOriginatingBeanDefinition();
}

BeanDefinition 中的方法虽然多，但是结合我们平时在 XML 中的配置，这些方法其实都很好理解：

首先一开始定义了两个变量用来描述 Bean 是不是单例的，后面的 setScope/getScope 方法可以用来修改/获取 scope 属性。
ROLE_xxx 用来描述一个 Bean 的角色，ROLE_APPLICATION 表示这个 Bean 是用户自己定义的 Bean；ROLE_SUPPORT 表示这个 Bean 是某些复杂配置的支撑部分；ROLE_INFRASTRUCTURE 表示这是一个 Spring 内部的 Bean，通过 setRole/getRole 可以修改。
setParentName/getParentName 用来配置 parent 的名称，这块可能有的小伙伴使用较少，这个对应着 XML 中的 <bean parent=""> 配置。
setBeanClassName/getBeanClassName 这个就是配置 Bean 的 Class 全路径，对应 XML 中的 <bean class=""> 配置。
setLazyInit/isLazyInit 配置/获取 Bean 是否懒加载，这个对应了 XML 中的 <bean lazy-init=""> 配置。
setDependsOn/getDependsOn 配置/获取 Bean 的依赖对象，这个对应了 XML 中的 <bean depends-on=""> 配置。
setAutowireCandidate/isAutowireCandidate 配置/获取 Bean 是否是自动装配，对应了 XML 中的 <bean autowire-candidate=""> 配置。
setPrimary/isPrimary 配置/获取当前 Bean 是否为首选的 Bean，对应了 XML 中的 <bean primary=""> 配置。
setFactoryBeanName/getFactoryBeanName 配置/获取 FactoryBean 的名字，对应了 XML 中的 <bean factory-bean=""> 配置，factory-bean 松哥在之前的入门视频中讲过，小伙伴们可以参考这里:https://www.bilibili.com/video/BV1Wv41167TU。
setFactoryMethodName/getFactoryMethodName 和上一条成对出现的，对应了 XML 中的 <bean factory-method=""> 配置，不再赘述。
getConstructorArgumentValues 返回该 Bean 构造方法的参数值。
hasConstructorArgumentValues 判断上一条是否是空对象。
getPropertyValues 这个是获取普通属性的集合。
hasPropertyValues 判断上一条是否为空对象。
setInitMethodName/setDestroyMethodName 配置 Bean 的初始化方法、销毁方法。
setDescription/getDescription 配置/返回 Bean 的描述。
isSingleton Bean 是否为单例。
isPrototype Bean 是否为原型。
isAbstract Bean 是否抽象。
getResourceDescription 返回定义 Bean 的资源描述。
getOriginatingBeanDefinition 如果当前 BeanDefinition 是一个代理对象，那么该方法可以用来返回原始的 BeanDefinition 。

这个就是 BeanDefinition 的定义以及它里边方法的含义。

2.BeanDefinition 实现类

上面只是 BeanDefinition 接口的定义，BeanDefinition 还拥有诸多实现类，我们也来大致了解下。

先来看一张继承关系图：

这么多实现类看着有点眼花缭乱，不过搞清楚了每一个接口和类的作用，再看就很容易了。

2.1 AbstractBeanDefinition

AbstractBeanDefinition 是一个抽象类，它根据 BeanDefinition 中定义的接口提供了相应的属性，并实现了 BeanDefinition 中定义的一部分方法。BeanDefinition 中原本只是定义了一系列的 get/set 方法，并没有提供对应的属性，在 AbstractBeanDefinition 中将所有的属性定义出来了。

后面其他的实现类也基本上都是在 AbstractBeanDefinition 的基础上完成的。

2.2 RootBeanDefinition

这是一个比较常用的实现类，对应了一般的元素标签。

2.3 ChildBeanDefinition

可以让子 BeanDefinition 定义拥有从父 BeanDefinition 那里继承配置的能力。

2.4 GenericBeanDefinition

GenericBeanDefinition 是从 Spring2.5 以后新加入的 BeanDefinition 实现类。GenericBeanDefinition 可以动态设置父 Bean，同时兼具 RootBeanDefinition 和 ChildBeanDefinition 的功能。

2.5 AnnotatedBeanDefinition

表示注解类型 BeanDefinition，拥有获取注解元数据和方法元数据的能力。

2.6 AnnotatedGenericBeanDefinition

使用了 @Configuration 注解标记配置类会解析为 AnnotatedGenericBeanDefinition。

3.实践

理论讲了这么多，接下来我们通过几行代码来实践下，验证一下我们前面所说的对不对。

首先项目中添加 spring-context 依赖，如下：

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>5.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

然后我们来创建一个 User 类，如下：

public class User {
    private String username;
    private String address;

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "username='" + username + '\'' +
                ", address='" + address + '\'' +
                '}';
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}

接下来我们先来验证 RootBeanDefinition。我们自己纯手工定义一个 RootBeanDefinition，并且将之注册到 Spring 容器中去。

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
pvs.add("username", "javaboy");
pvs.add("address", "www.javaboy.org");
RootBeanDefinition rootBeanDefinition = new RootBeanDefinition(User.class, null, pvs);
ctx.registerBeanDefinition("user",rootBeanDefinition);
ctx.refresh();
User bean = ctx.getBean(User.class);
System.out.println(bean);

MutablePropertyValues 是定义对象中的一个一个属性，构造 RootBeanDefinition 的时候，我们传入了类名称和属性集合，最终把 rootBeanDefinition 注册到容器中去。剩下的事情由容器完成，然后我们就可以从容器中获取到 User 对象了。

最终输出结果如下：

User{username='javaboy', address='www.javaboy.org'}

看了这个例子，小伙伴们应该能够大致明白，我们在 XML 中定义的各种属性，就是先被解析到 BeanDefinition 中，然后再注册到 Spring 容器中去，最后拿到我们需要的 Bean。

ChildBeanDefinition 具有从父 Bean 继承数据的能力，我们来看下这个怎么用。

首先新建一个 Person 类，Person 类在 User 类的基础上增加一个 nickname 属性，这样 Person 就可以继承到 User 的 username 和 address 两个属性的值了：

public class Person {
    private String username;
    private String address;
    private String nickname;

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "username='" + username + '\'' +
                ", address='" + address + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

    public String getNickname() {
        return nickname;
    }

    public void setNickname(String nickname) {
        this.nickname = nickname;
    }
}

接下来自定义 ChildBeanDefinition：

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
pvs.add("username", "javaboy");
pvs.add("address", "www.javaboy.org");
RootBeanDefinition rootBeanDefinition = new RootBeanDefinition(User.class, null, pvs);
ctx.registerBeanDefinition("user",rootBeanDefinition);
ChildBeanDefinition childBeanDefinition = new ChildBeanDefinition("user");
childBeanDefinition.setBeanClass(Person.class);
childBeanDefinition.getPropertyValues().add("nickname", "江南一点雨");
ctx.registerBeanDefinition("person", childBeanDefinition);
ctx.refresh();
User user = ctx.getBean(User.class);
Person person = ctx.getBean(Person.class);
System.out.println("user = " + user);
System.out.println("person = " + person);

首先定义 RootBeanDefinition 并注册到 Spring 容器中，然后再定义 ChildBeanDefinition，ChildBeanDefinition 继承了 RootBeanDefinition 中现有的属性值。

最后我们从 Spring 容器中获取 User 和 Person，打印结果如下：

user = User{username='javaboy', address='www.javaboy.org'}
person = Person{username='javaboy', address='www.javaboy.org', nickname='江南一点雨'}

可以看到，Person 确实继承了 User 的属性值。

RootBeanDefinition 和 ChildBeanDefinition 都可以被 GenericBeanDefinition 代替，效果一样，如下：

AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
pvs.add("username", "javaboy");
pvs.add("address", "www.javaboy.org");
GenericBeanDefinition rootBeanDefinition = new GenericBeanDefinition();
rootBeanDefinition.setBeanClass(User.class);
rootBeanDefinition.setPropertyValues(pvs);
ctx.registerBeanDefinition("user",rootBeanDefinition);
GenericBeanDefinition childBeanDefinition = new GenericBeanDefinition();
childBeanDefinition.setParentName("user");
childBeanDefinition.setBeanClass(Person.class);
childBeanDefinition.getPropertyValues().add("nickname", "江南一点雨");
ctx.registerBeanDefinition("person", childBeanDefinition);
ctx.refresh();
User user = ctx.getBean(User.class);
Person person = ctx.getBean(Person.class);
System.out.println("user = " + user);
System.out.println("person = " + person);

运行结果如下：

user = User{username='javaboy', address='www.javaboy.org'}
person = Person{username='javaboy', address='www.javaboy.org', nickname='江南一点雨'}

可以看到，和前面的运行效果一致。

在我们本系列前面文章（[Spring 源码第一篇开整！配置文件是怎么加载的？]的案例中，默认使用的也是 GenericBeanDefinition，如下：

现在 Spring Boot 广泛流行之后，Java 配置使用越来越多，以 @Configuration 注解标记配置类会被解析为 AnnotatedGenericBeanDefinition；以 @Bean 注解标记的 Bean 会被解析为 ConfigurationClassBeanDefinition。

我们新建一个 MyConfig 配置类，如下：

@Configuration
public class MyConfig {
    @Bean
    User user() {
        return new User();
    }
}

查看获取到的 BeanDefinition 结果如下：

而其他 @Service、@Controller、@Repository 以及 @Component 等注解标记的 Bean 则会被识别为 ScannedGenericBeanDefinition。这个我就不一一演示了，小伙伴们可以自行测试哦。

4.小结

好啦，今天主要是和小伙伴们介绍一下 Spring 中的 BeanDefinition。通过上面的原理+案例，相信小伙伴们已经明白，我们通过 XML 或者 Java 注解配置的 Bean，我们定义的东西会先被解析成 BeanDefinition，然后再通过 BeanDefinition 来生成我们所需要的 Bean。

下篇文章我们就来看这个 BeanDefinition 到底是怎么从 XML 文件中生成的。

好啦，小伙伴们如果觉得有收获，记得点个在看鼓励下松哥哦～

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