SpringBoot源码系列文章

SpringBoot源码解析(一)：SpringApplication构造方法

SpringBoot源码解析(二)：引导上下文DefaultBootstrapContext

SpringBoot源码解析(三)：启动开始阶段

SpringBoot源码解析(四)：解析应用参数args

SpringBoot源码解析(五)：准备应用环境

SpringBoot源码解析(六)：打印Banner

SpringBoot源码解析(七)：应用上下文结构体系

SpringBoot源码解析(八)：Bean工厂接口体系

SpringBoot源码解析(九)：Bean定义接口体系

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前言

  Spring容器的核心在于其对Bean的管理，而这一切的基础则由BeanDefinition接口体系所支撑。BeanDefinition作为描述和定义Spring容器中Bean的核心接口，它不仅负责存储Bean的元数据，还为容器的实例化、依赖注入和生命周期管理提供了必要的信息。接下来我们将对其主要组件进行介绍。

一、BeanDefinition类图

二、BeanDefinition组件功能解析

1、AttributeAccessor（属性访问器）

  AttributeAccessor是一个用于管理和操作键值对形式属性的接口，提供设置、获取、删除、检查属性等通用功能，广泛应用于Spring框架中元数据的管理。

public interface AttributeAccessor {// 设置属性void setAttribute(String name, @Nullable Object value);// 获取指定属性的值 @NullableObject getAttribute(String name);// 如果该键对应的属性值已经存在，则直接返回现有值// 如果不存在，使用计算函数生成新值（相当于延迟计算，调用时候才计算）@SuppressWarnings("unchecked")default <T> T computeAttribute(String name, Function<String, T> computeFunction) {...}// 移除指定键的属性并返回其值@NullableObject removeAttribute(String name);// 检查指定键的属性是否存在boolean hasAttribute(String name);// 返回所有属性的键名称String[] attributeNames();
}

2、BeanDefinition（Bean定义）

  AttributeAccessor是一个用于管理和操作键值对形式属性的接口，提供设置、获取、删除、检查属性等通用功能，广泛应用于Spring框架中元数据的管理。

public interface BeanDefinition extends AttributeAccessor, BeanMetadataElement {// 单例作用域标识符：`singleton`（表示该 Bean 在整个容器生命周期内只有一个实例）String SCOPE_SINGLETON = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_SINGLETON;// 原型作用域标识符：`prototype`（表示每次获取该 Bean 时都会创建一个新实例）String SCOPE_PROTOTYPE = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE;// 角色：应用程序 Bean（用于实现具体的业务逻辑）int ROLE_APPLICATION = 0;// 角色：支持 Bean（一些配合主逻辑使用的辅助工具或配置类）int ROLE_SUPPORT = 1;// 角色：基础设施 Bean（框架内部的实现类，比如事务管理器或事件监听器，这些 Bean 通常由 Spring 自动生成，用户无需关心）int ROLE_INFRASTRUCTURE = 2;// ==================== 可修改的属性 ====================// 设置父定义的名称（如果有）void setParentName(@Nullable String parentName);// 返回父定义的名称（如果有）@NullableString getParentName();// 设置此 Bean 定义的类名void setBeanClassName(@Nullable String beanClassName);// 返回当前的 Bean 类名@NullableString getBeanClassName();// 设置 Bean 的作用域（如 singleton 或 prototype）void setScope(@Nullable String scope);// 返回 Bean 当前的作用域@NullableString getScope();// 设置是否延迟初始化（仅适用于单例 Bean）void setLazyInit(boolean lazyInit);// 返回该Bean是否延迟初始化（该Bean实际需要使用时才会被创建）boolean isLazyInit();// 设置此Bean依赖的其他 Bean 名称（Spring容器将确保这些依赖的Bean先被初始化）void setDependsOn(@Nullable String... dependsOn);// 返回此 Bean 依赖的其他 Bean 名称@NullableString[] getDependsOn();// 设置此 Bean 是否可以作为自动装配的候选对象// 即：是否能够被Spring容器在自动装配过程中选中并注入到其他Bean中void setAutowireCandidate(boolean autowireCandidate);// 返回此 Bean 是否可以作为自动装配的候选对象boolean isAutowireCandidate();// 设置此 Bean 是否为主要的自动装配候选对象（在多个候选对象中优先选择primary候选）void setPrimary(boolean primary);// 返回此 Bean 是否为主要的自动装配候选对象boolean isPrimary();// 指定用于创建此 Bean 的工厂 Bean 名称（如果有）void setFactoryBeanName(@Nullable String factoryBeanName);// 返回用于创建此 Bean 的工厂 Bean 名称（如果有）@NullableString getFactoryBeanName();// 指定用于创建此 Bean 的工厂方法名称（如果有）void setFactoryMethodName(@Nullable String factoryMethodName);// 返回用于创建此 Bean 的工厂方法名称（如果有）@NullableString getFactoryMethodName();// 返回此 Bean 的构造函数参数值ConstructorArgumentValues getConstructorArgumentValues();// 检查是否为此 Bean 定义了构造函数参数值default boolean hasConstructorArgumentValues() {return !getConstructorArgumentValues().isEmpty();}// 返回当前 Bean 定义中的属性键值对集合，用于描述 Bean 初始化时需要注入的属性MutablePropertyValues getPropertyValues();// 检查是否为此 Bean 定义了属性值default boolean hasPropertyValues() {return !getPropertyValues().isEmpty();}// 设置初始化方法名称void setInitMethodName(@Nullable String initMethodName);// 返回初始化方法名称@NullableString getInitMethodName();// 设置销毁方法名称void setDestroyMethodName(@Nullable String destroyMethodName);// 返回销毁方法名称@NullableString getDestroyMethodName();// 设置此 Bean 定义的角色，上面常量的三种角色void setRole(int role);// 返回此 Bean 定义的角色int getRole();// 设置此 Bean 定义的人类可读描述void setDescription(@Nullable String description);// 返回此 Bean 定义的人类可读描述@NullableString getDescription();// ==================== 只读属性 ====================// 解析和返回当前 Bean 定义的具体类型（包括泛型和复杂类型）ResolvableType getResolvableType();// 检查此 Bean 是否为单例boolean isSingleton();// 检查此 Bean 是否为原型boolean isPrototype();// 判断一个 Bean 定义是否为抽象定义，用于区分模板和具体实现boolean isAbstract();// 返回 Bean 定义的资源描述（通常是 XML 文件、Java 配置类、注解等）// 通过返回的描述，开发者可以了解这个 Bean 是从哪里加载的，便于定位问题@NullableString getResourceDescription();// 它的作用是在Bean定义发生装饰、代理或重新定义时，提供对原始定义的访问@NullableBeanDefinition getOriginatingBeanDefinition();
}

3、AttributeAccessorSupport（属性访问器支持类）

  AttributeAccessorSupport是Spring中的一个抽象类，用于管理任意键值对属性，提供添加、获取、移除等操作，常用于存储元数据或动态属性信息。。

public abstract class AttributeAccessorSupport implements AttributeAccessor, Serializable {// 提供了一个内置的Map（attributes）来存储键值对属性private final Map<String, Object> attributes = new LinkedHashMap<>();// ...省略AttributeAccessor属性设置获取移除等方法的实现
}

4、BeanMetadataAttributeAccessor（Bean元数据属性访问器）

  BeanMetadataAttributeAccessor是Spring框架中一个常用的工具类。它用于存储和管理与Bean元数据相关的附加属性，尤其是在Spring容器中扩展Bean定义时，作为元数据的容器。

@SuppressWarnings("serial")
public class BeanMetadataAttributeAccessor extends AttributeAccessorSupport implements BeanMetadataElement {// 记录元数据元素的来源对象，可以是配置文件路径、注解类等@Nullableprivate Object source;// 设置此元数据元素的配置来源对象public void setSource(@Nullable Object source) {this.source = source;}// 获取此元数据元素的配置来源对象@Override@Nullablepublic Object getSource() {return this.source;}// 将给定的BeanMetadataAttribute添加到此访问器的属性集中public void addMetadataAttribute(BeanMetadataAttribute attribute) {// 将属性存储在父类提供的 attributes Map 中super.setAttribute(attribute.getName(), attribute);}// 在此访问器的属性集中查找给定的BeanMetadataAttribute@Nullablepublic BeanMetadataAttribute getMetadataAttribute(String name) {return (BeanMetadataAttribute) super.getAttribute(name);}// 设置属性，将其包装为BeanMetadataAttribute存储@Overridepublic void setAttribute(String name, @Nullable Object value) {// 将属性值包装为 BeanMetadataAttributesuper.setAttribute(name, new BeanMetadataAttribute(name, value));}// 获取指定名称的属性值@Override@Nullablepublic Object getAttribute(String name) {// 从父类的 attributes Map 获取 BeanMetadataAttributeBeanMetadataAttribute attribute = (BeanMetadataAttribute) super.getAttribute(name);// 返回其值return (attribute != null ? attribute.getValue() : null);}// 移除指定名称的属性并返回其值@Override@Nullablepublic Object removeAttribute(String name) {// 从父类的 attributes Map 移除 BeanMetadataAttributeBeanMetadataAttribute attribute = (BeanMetadataAttribute) super.removeAttribute(name);// 返回其值return (attribute != null ? attribute.getValue() : null);}
}

5、AbstractBeanDefinition（抽象Bean定义）

  AbstractBeanDefinition是Spring中Bean定义的抽象基类，提供了描述Bean的属性、依赖关系、作用域和生命周期等核心功能。

public abstract class AbstractBeanDefinition extends BeanMetadataAttributeAccessorimplements BeanDefinition, Cloneable {// ==================== 核心属性 ====================// Bean的类对象，可以是Class实例或类名字符串@Nullableprivate volatile Object beanClass; // SCOPE_DEFAULT: 默认的Bean作用域名称为 ""，等效于单例状态，除非被父Bean定义覆盖@Nullableprivate String scope = SCOPE_DEFAULT; // 标记该Bean是否为抽象Bean，抽象Bean不能被实例化private boolean abstractFlag = false; // 是否延迟初始化，null表示未明确设置@Nullableprivate Boolean lazyInit; // 自动装配模式，默认不自动装配private int autowireMode = AUTOWIRE_NO; // 依赖检查模式，默认无依赖检查private int dependencyCheck = DEPENDENCY_CHECK_NONE; // 该Bean依赖的其他Bean名称@Nullableprivate String[] dependsOn; // 是否为自动装配候选Beanprivate boolean autowireCandidate = true; // 是否为主要的自动装配候选Beanprivate boolean primary = false; // 工厂Bean的名称，如果通过工厂Bean创建@Nullableprivate String factoryBeanName; // 工厂方法的名称，用于通过静态方法或工厂Bean的方法创建实例@Nullableprivate String factoryMethodName; // 构造函数的参数值@Nullableprivate ConstructorArgumentValues constructorArgumentValues; // Bean的属性值@Nullableprivate MutablePropertyValues propertyValues; // 初始化方法名称，用于在Bean实例化后调用@Nullableprivate String initMethodName; // 销毁方法名称，用于在Bean销毁前调用@Nullableprivate String destroyMethodName; // Bean的角色，默认是应用角色private int role = BeanDefinition.ROLE_APPLICATION; // Bean的描述信息@Nullableprivate String description; // 描述该Bean定义来源的资源，例如XML配置文件的位置@Nullableprivate Resource resource; // ==================== 核心方法 ====================// 都是类似的getset方法@Overridepublic void setBeanClassName(@Nullable String beanClassName) {this.beanClass = beanClassName;}@Override@Nullablepublic String getBeanClassName() {Object beanClassObject = this.beanClass;if (beanClassObject instanceof Class) {return ((Class<?>) beanClassObject).getName();}else {return (String) beanClassObject;}}// 验证 Bean 定义是否有效，例如检查必须的属性是否已设置public void validate() throws BeanDefinitionValidationException {...}// 克隆当前 Bean 定义，用于 Bean 配置的复制public abstract AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition();
}

6、GenericBeanDefinition（通用Bean定义）

  GenericBeanDefinition用于定义普通的Bean配置，适用于没有继承关系的独立Bean（虽然可以指定父 Bean，但通常不表示父子关系），支持配置构造方法、作用域、初始化方法等属性。

@SuppressWarnings("serial")
public class GenericBeanDefinition extends AbstractBeanDefinition {@Nullableprivate String parentName; // 父类名称// 创建一个新的GenericBeanDefinition// 可通过其bean属性和配置方法进行配置public GenericBeanDefinition() {super();}// 创建一个新的GenericBeanDefinition，作为给定bean定义的深拷贝public GenericBeanDefinition(BeanDefinition original) {super(original);}// 设置父类名称@Overridepublic void setParentName(@Nullable String parentName) {this.parentName = parentName; }// 获取父类名称@Override@Nullablepublic String getParentName() {return this.parentName; }// 克隆 bean 定义@Overridepublic AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition() {return new GenericBeanDefinition(this); }// ... 省略重写 equal 和 toString方法
}

7、ChildBeanDefinition（子Bean定义）

  ChildBeanDefinition专门用于表示子Bean的定义，允许子bean继承父bean的属性和方法，并可以进行扩展或覆盖。

@SuppressWarnings("serial")
public class ChildBeanDefinition extends AbstractBeanDefinition {@Nullableprivate String parentName; // 父类名称// 为给定的父类创建一个新的 ChildBeanDefinition，提供构造函数参数和属性值public ChildBeanDefinition(String parentName, Class<?> beanClass, ConstructorArgumentValues cargs, MutablePropertyValues pvs) {super(cargs, pvs);this.parentName = parentName; // 设置父类名称setBeanClass(beanClass); // 设置 bean 类}// ... 省略类似构造方法// 设置父类名称@Overridepublic void setParentName(@Nullable String parentName) {this.parentName = parentName; }// 获取父类名称@Override@Nullablepublic String getParentName() {return this.parentName; }// 校验父类必须存在，否则报错@Overridepublic void validate() throws BeanDefinitionValidationException {super.validate();// 校验父类名称是否为空if (this.parentName == null) {throw new BeanDefinitionValidationException("'parentName' must be set in ChildBeanDefinition");}}// 克隆当前的 ChildBeanDefinition@Overridepublic AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition() {return new ChildBeanDefinition(this); }// ... 省略重写 equal 和 toString方法
}

8、RootBeanDefinition（根Bean定义）

  RootBeanDefinition用于定义容器中的根级Bean配置，不能继承父Bean，是独立的顶级Bean定义类。

@SuppressWarnings("serial")
public class RootBeanDefinition extends AbstractBeanDefinition {// 此属性用于保存一个被该bean定义装饰增强的Bean定义@Nullableprivate BeanDefinitionHolder decoratedDefinition; // Bean定义的注解信息@Nullableprivate AnnotatedElement qualifiedElement; ...// 目标类型，表示包含泛型的类型@Nullablevolatile ResolvableType targetType; // 缓存解析后的目标类型@Nullablevolatile Class<?> resolvedTargetType;// 缓存已解析的销毁方法的名称@Nullablevolatile String resolvedDestroyMethodName;// 缓存解析后的构造函数或工厂方法@NullableExecutable resolvedConstructorOrFactoryMethod;// 缓存完全解析的构造函数参数@NullableObject[] resolvedConstructorArguments;...// 创建一个新的 RootBeanDefinition，通过其 bean 属性和配置方法进行配置public RootBeanDefinition() {super();}// 创建一个新的RootBeanDefinition用于带有作用域的bean，通过给定的supplier构造每个实例public <T> RootBeanDefinition(@Nullable Class<T> beanClass, String scope, @Nullable Supplier<T> instanceSupplier) {super();setBeanClass(beanClass);setScope(scope);setInstanceSupplier(instanceSupplier);}// ...省略其他构造方法// 省略了一些其他注释，以节省篇幅// 克隆 RootBeanDefinition@Overridepublic RootBeanDefinition cloneBeanDefinition() {return new RootBeanDefinition(this); }// ... 省略重写 equal 和 toString方法
}

9、AnnotatedBeanDefinition（注解Bean定义）

  AnnotatedBeanDefinition是一个扩展了BeanDefinition的接口，用于访问与Bean类相关的注解元数据，如类级注解和工厂方法的元数据。

public interface AnnotatedBeanDefinition extends BeanDefinition {// 获取当前Bean类的注解信息，允许在不加载类的情况下访问类级注解元数据AnnotationMetadata getMetadata();// 返回当前 Bean 定义的工厂方法的元数据，如果没有工厂方法则返回 null@NullableMethodMetadata getFactoryMethodMetadata();
}

10、ScannedGenericBeanDefinition（扫描通用Bean定义）

  ScannedGenericBeanDefinition是Spring中用于表示通过类路径扫描（如 @ComponentScan）发现的Bean的定义类，包含了扫描到的Bean类的元数据和配置信息。

// 该类不会在早期加载Bean的Class，而是从 ".class" 文件本身解析所有相关的元数据，
// 使用 ASM ClassReader 进行解析
@SuppressWarnings("serial")
public class ScannedGenericBeanDefinition extends GenericBeanDefinition implements AnnotatedBeanDefinition {// 存储扫描到的 Bean 类的注解元数据private final AnnotationMetadata metadata;// 为给定的 MetadataReader 描述的类创建一个新的 ScannedGenericBeanDefinition。public ScannedGenericBeanDefinition(MetadataReader metadataReader) {// 校验 metadataReader 不为 nullAssert.notNull(metadataReader, "MetadataReader must not be null");// 从 MetadataReader 获取注解元数据this.metadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();// 设置 Bean 类的名称setBeanClassName(this.metadata.getClassName());// 设置扫描到的资源setResource(metadataReader.getResource());}@Override// 返回 Bean 类的注解元数据public final AnnotationMetadata getMetadata() {return this.metadata;}@Override@Nullable// 返回工厂方法的元数据（这里为 null，表示没有工厂方法）public MethodMetadata getFactoryMethodMetadata() {return null;}
}

总结

  本文详细介绍了Spring框架中Bean的定义及其管理机制，重点阐述了BeanDefinition接口及其各个实现类的功能，包括属性访问、Bean元数据管理、父子Bean关系、作用域、依赖注入等方面的实现，旨在帮助开发者理解Spring容器如何通过这些机制来管理和配置Bean的生命周期。