@Autowired annotation usage
Before analyzing the implementation principle of this annotation, let's review the usage of the @Autowired annotation.
Apply the @Autowired annotation to the constructor as shown in the following example
public class MovieRecommender {
private final CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao;
@Autowired
public MovieRecommender(CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao) {
this.customerPreferenceDao = customerPreferenceDao;
}
// ...
}
复制代码Apply @Autowired annotation to setter method
public class SimpleMovieLister {
private MovieFinder movieFinder;
@Autowired
public void setMovieFinder(MovieFinder movieFinder) {
this.movieFinder = movieFinder;
}
// ...
}
复制代码Apply @Autowired annotation to method with arbitrary name and multiple parameters
public class MovieRecommender {
private MovieCatalog movieCatalog;
private CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao;
@Autowired
public void prepare(MovieCatalog movieCatalog,
CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao) {
this.movieCatalog = movieCatalog;
this.customerPreferenceDao = customerPreferenceDao;
}
// ...
}
复制代码You can also apply @Autowired to fields, or mix it with constructors as shown in the following example
public class MovieRecommender {
private final CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao;
@Autowired
private MovieCatalog movieCatalog;
@Autowired
public MovieRecommender(CustomerPreferenceDao customerPreferenceDao) {
this.customerPreferenceDao = customerPreferenceDao;
}
// ...
}
复制代码Applying directly to the field is the one we use the most, but using constructor injection from the code level is better. In addition, there are the following less common ways
Add the @Autowired annotation to a field or method that requires an array of that type, and spring will search the ApplicationContext for all beans that match the specified type, as shown in the following example:
public class MovieRecommender {
@Autowired
private MovieCatalog[] movieCatalogs;
// ...
}
复制代码Arrays are OK, we can draw inferences from one case immediately, can containers be OK too, the answer is yes, the following are examples of set and map:
public class MovieRecommender {
private Set<MovieCatalog> movieCatalogs;
@Autowired
public void setMovieCatalogs(Set<MovieCatalog> movieCatalogs) {
this.movieCatalogs = movieCatalogs;
}
// ...
}
复制代码public class MovieRecommender {
private Map<String, MovieCatalog> movieCatalogs;
@Autowired
public void setMovieCatalogs(Map<String, MovieCatalog> movieCatalogs) {
this.movieCatalogs = movieCatalogs;
}
// ...
}
复制代码The above are the main ways of using the @Autowired annotation. If you use spring often, you should not be unfamiliar with the commonly used ones.
What exactly is the role of the @Autowired annotation
We use the @Autowired annotation a lot. Now, what I want to ask is, what is its role?
First of all, from the perspective of its scope, in fact, this annotation is an annotation that belongs to the container configuration of spring, and the annotations that belong to the same container configuration include: @Required, @Primary, @Qualifier and so on. So the @Autowired annotation is an annotation for container configuration.
Secondly, we can look at it literally, the @autowired annotation comes from the English word autowire, which means automatic assembly. What does autowiring mean? The original meaning of the word refers to some industrial use of machines to replace the population, to automatically complete some assembly tasks that need to be completed, or to complete other tasks. In the spring world, autowiring refers to using the bean in the Spring container to automatically assemble the class we need the bean together.
因此，笔者个人对这个注解的作用下的定义就是:将Spring容器中的bean自动的和我们需要这个bean的类组装在一起协同使用。
接下来，我们就来看一下这个注解背后到底做了些什么工作。
@Autowired注解是如何实现的
事实上，要回答这个问题必须先弄明白的是java是如何支持注解这样一个功能的。
java的注解实现的核心技术是反射，让我们通过一些例子以及自己实现一个注解来理解它工作的原理。
例如注解@Override
@Override注解的定义如下:
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}
复制代码@Override注解使用java官方提供的注解，它的定义里面并没有任何的实现逻辑。注意，所有的注解几乎都是这样的，注解只能是被看作元数据，它不包含任何业务逻辑。 注解更像是一个标签，一个声明，表面被注释的这个地方，将具有某种特定的逻辑。
那么，问题接踵而至，注解本身不包含任何逻辑，那么注解的功能是如何实现的呢？答案必然是别的某个地方对这个注解做了实现。以@Override注解为例，他的功能是重写一个方法，而他的实现者就是JVM，java虚拟机，java虚拟机在字节码层面实现了这个功能。
但是对于开发人员，虚拟机的实现是无法控制的东西，也不能用于自定义注解。所以，如果是我们自己想定义一个独一无二的注解的话，则我们需要自己为注解写一个实现逻辑，换言之，我们需要实现自己注解特定逻辑的功能。
在自己写注解之前我们有一些基础知识需要掌握，那就是我们写注解这个功能首先是需要java支持的，java在jdk5当中支持了这一功能，并且在java.lang.annotation包中提供了四个注解，仅用于编写注解时使用，他们是：
下面我们开始自己实现一个注解，注解仅支持 primitives, string和 enumerations这三种类型。注解的所有属性都定义为方法，也可以提供默认值。我们先实现一个最简单的注解。
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SimpleAnnotation {
String value();
}
复制代码上面这个注释里面只定义了一个字符传，它的目标注释对象是方法，保留策略是在运行期间。下面我们定义一个方法来使用这个注解：
public class UseAnnotation {
@SimpleAnnotation("testStringValue")
public void testMethod(){
//do something here
}
}
复制代码我们在这里使用了这个注解，并把字符串赋值为:testStringValue,到这里,定义一个注解并使用它，我们就已经全部完成。
简单的不敢相信。但是，细心一想的话，我们虽然写了一个注解也用了它，可是它并没有产生任何作用啊。也没有对我们这里方法产生任何效果啊。是的现在确实是这样的，原因在于我们前面提到的一点，我们还没有为这个注解实现它的逻辑，现在我们就来为这个注解实现逻辑。
应该怎么做呢？我们不妨自己来想一想。首先，我想给标注了这个注解的方法或字段实现功能，我们必须得知道，到底有哪些方法，哪些字段使用了这个注解吧，因此，这里我们很容易想到，这里应该会用到反射。
其次，利用反射，我们利用反射拿到这样目标之后，得为他实现一个逻辑，这个逻辑是这些方法本身逻辑之外的逻辑，这又让我们想起了代理，aop等知识，我们相当于就是在为这些方法做一个增强。事实上的实现主借的逻辑也大概就是这个思路。梳理一下大致步骤如下:
- 利用反射机制获取一个类的Class对象
- 通过这个class对象可以去获取他的每一个方法method，或字段Field等等
- Method，Field等类提供了类似于getAnnotation的方法来获取这个一个字段的所有注解
- 拿到注解之后，我们可以判断这个注解是否是我们要实现的注解，如果是则实现注解逻辑
现在我们来实现一下这个逻辑，代码如下:
private static void annotationLogic() {
Class useAnnotationClass = UseAnnotation.class;
for(Method method : useAnnotationClass.getMethods()) {
SimpleAnnotation simpleAnnotation = (SimpleAnnotation)method.getAnnotation(SimpleAnnotation.class);
if(simpleAnnotation != null) {
System.out.println(" Method Name : " + method.getName());
System.out.println(" value : " + simpleAnnotation.value());
System.out.println(" --------------------------- ");
}
}
}
复制代码在这里我们实现的逻辑就是打印几句话。从上面的实现逻辑我们不能发现，借助于java的反射我们可以直接拿到一个类里所有的方法，然后再拿到方法上的注解，当然，我们也可以拿到字段上的注解。借助于反射我们可以拿到几乎任何属于一个类的东西。
一个简单的注解我们就实现完了。现在我们再回过头来，看一下@Autowired注解是如何实现的。
@Autowired注解实现逻辑分析
知道了上面的知识，我们不难想到，上面的注解虽然简单，但是@Autowired和他最大的区别应该仅仅在于注解的实现逻辑，其他利用反射获取注解等等步骤应该都是一致的。先来看一下@Autowired这个注解在spring的源代码里的定义是怎样的，如下所示：
package org.springframework.beans.factory.annotation;
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.FIELD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
boolean required() default true;
}
复制代码阅读代码我们可以看到，Autowired注解可以应用在构造方法，普通方法，参数，字段，以及注解这五种类型的地方，它的保留策略是在运行时。下面，我们不多说直接来看spring对这个注解进行的逻辑实现.
在Spring源代码当中，Autowired注解位于包org.springframework.beans.factory.annotation之中，该包的内容如下：
经过分析，不难发现Spring对autowire注解的实现逻辑位于类:AutowiredAnnotationBeanPostProcessor之中,已在上图标红。其中的核心处理代码如下:
\
private InjectionMetadata buildAutowiringMetadata(final Class<?> clazz) {
LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new LinkedList<>();
Class<?> targetClass = clazz;//需要处理的目标类
do {
final LinkedList<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new LinkedList<>();
/*通过反射获取该类所有的字段，并遍历每一个字段，并通过方法findAutowiredAnnotation遍历每一个字段的所用注解，并如果用autowired修饰了，则返回auotowired相关属性*/
ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(field);
if (ann != null) {//校验autowired注解是否用在了static方法上
if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation is not supported on static fields: " + field);
}
return;
}//判断是否指定了required
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
currElements.add(new AutowiredFieldElement(field, required));
}
});
//和上面一样的逻辑，但是是通过反射处理类的method
ReflectionUtils.doWithLocalMethods(targetClass, method -> {
Method bridgedMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);
if (!BridgeMethodResolver.isVisibilityBridgeMethodPair(method, bridgedMethod)) {
return;
}
AnnotationAttributes ann = findAutowiredAnnotation(bridgedMethod);
if (ann != null && method.equals(ClassUtils.getMostSpecificMethod(method, clazz))) {
if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation is not supported on static methods: " + method);
}
return;
}
if (method.getParameterCount() == 0) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Autowired annotation should only be used on methods with parameters: " +
method);
}
}
boolean required = determineRequiredStatus(ann);
PropertyDescriptor pd = BeanUtils.findPropertyForMethod(bridgedMethod, clazz);
currElements.add(new AutowiredMethodElement(method, required, pd));
}
});
//用@Autowired修饰的注解可能不止一个，因此都加在currElements这个容器里面，一起处理
elements.addAll(0, currElements);
targetClass = targetClass.getSuperclass();
}
while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
return new InjectionMetadata(clazz, elements);
}
复制代码博主在源代码里加了注释，结合注释就能看懂它做的事情了，最后这个方法返回的就是包含所有带有autowire注解修饰的一个InjectionMetadata集合。这个类由两部分组成:
public InjectionMetadata(Class<?> targetClass, Collection<InjectedElement> elements) {
this.targetClass = targetClass;
this.injectedElements = elements;
}
复制代码一是我们处理的目标类，二就是上述方法获取到的所以elements集合。
有了目标类，与所有需要注入的元素集合之后，我们就可以实现autowired的依赖注入逻辑了，实现的方法如下:
@Override
public PropertyValues postProcessPropertyValues(
PropertyValues pvs, PropertyDescriptor[] pds, Object bean, String beanName) throws BeanCreationException {
InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
try {
metadata.inject(bean, beanName, pvs);
}
catch (BeanCreationException ex) {
throw ex;
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
}
return pvs;
}
复制代码它调用的方法是InjectionMetadata中定义的inject方法，如下
public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;
Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
(checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);
if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Processing injected element of bean '" + beanName + "': " + element);
}
element.inject(target, beanName, pvs);
}
}
}
复制代码其逻辑就是遍历，然后调用inject方法，inject方法其实现逻辑如下:
/**
* Either this or {@link #getResourceToInject} needs to be overridden.
*/
protected void inject(Object target, @Nullable String requestingBeanName, @Nullable PropertyValues pvs)
throws Throwable {
if (this.isField) {
Field field = (Field) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
}
else {
if (checkPropertySkipping(pvs)) {
return;
}
try {
Method method = (Method) this.member;
ReflectionUtils.makeAccessible(method);
method.invoke(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
}
catch (InvocationTargetException ex) {
throw ex.getTargetException();
}
}
}
复制代码在这里的代码当中我们也可以看到，是inject也使用了反射技术并且依然是分成字段和方法去处理的。在代码里面也调用了makeAccessible这样的可以称之为暴力破解的方法，但是反射技术本就是为框架等用途设计的，这也无可厚非。
对于字段的话，本质上就是去set这个字段的值，即对对象进行实例化和赋值，例如下面代码:
@Autowired
ObjectTest objectTest;
复制代码那么在这里实现的就相当于给这个objecTest引用赋值了。
对于方法的话，本质就是去调用这个方法，因此这里调用的是method.invoke.
getResourceToInject方法的参数就是要注入的bean的名字，这个方法的功能就是根据这个bean的名字去拿到它。
以上，就是@Autowire注解实现逻辑的全部分析。结合源代码再看一遍的话，会更加清楚一点。下面是spring容器如何实现@AutoWired自动注入的过程的图:
总结起来一句话：使用@Autowired注入的bean对于目标类来说，从代码结构上来讲也就是一个普通的成员变量，@Autowired和spring一起工作，通过反射为这个成员变量赋值，也就是将其赋为期望的类实例。另外，关注Java知音公众号，回复“后端面试”，送你一份面试题宝典！
问题
注解的有效周期是什么？
各种注释之间的第一个主要区别是，它们是在编译时使用，然后被丢弃（如@Override），还是被放在编译的类文件中，并在运行时可用（如Spring的@Component）。这是由注释的“@Retention”策略决定的。如果您正在编写自己的注释，则需要决定该注释在运行时（可能用于自动配置）还是仅在编译时（用于检查或代码生成）有用。
当用注释编译代码时，编译器看到注释就像看到源元素上的其他修饰符一样，比如访问修饰符（public/private）或.。当遇到注释时，它运行一个注释处理器，就像一个插件类，表示对特定的注释感兴趣。注释处理器通常使用反射API来检查正在编译的元素，并且可以简单地对它们执行检查、修改它们或生成要编译的新代码。
@Override是一个示例；它使用反射API来确保能够在其中一个超类中找到方法签名的匹配，如果不能，则使用@Override会导致编译错误。
注入的bean和用它的bean的关系是如何维护的？
No matter how it is injected, the injected bean is equivalent to a common object application in the class, which is instantiated by spring to find a matching bean in the container and inject it into the class. The relationship between them is an ordinary relationship in which an object holds a reference to another object. It's just that these objects are all beans in spring.
Why can't an injected bean be defined as static?
From a design perspective, using static fields encourages the use of static methods. Static methods are evil. The main purpose of dependency injection is to let the container create objects and wire them up for you. Also, it makes testing easier.
Once you start using static methods, you no longer need to create an instance of the object, and testing becomes more difficult. Also, you can't create multiple instances of a given class, each injecting a different dependency (as the field is shared implicitly and global state is created).
Static variables are not properties of Object, but properties of Class. Spring's autowire is done on objects, which makes for a clean design. In spring, we can also define bean objects as singletons, so that the same purpose as static definitions can be achieved functionally.
But from a purely technical level, we can do this:
Using @Autowired with setter methods, you can then have the setter modify the value of a static field. But this practice is highly not recommended.