Spring 中@Autowired，@Resource，@Inject 注解实现原理

使用案例

前置条件： 现在有一个 Vehicle 接口，它有两个实现类 Bus 和 Car ，现在还有一个类 VehicleService 需要注入一个 Vehicle 类型的 Bean：

1. public interface Vehicle {}
3. @Component
4. public class Car implements Vehicle {}
6. @Component
7. public class Bus implements Vehicle {}

复制代码

使用 @Autowired 注解注入 Bean：
@Autowired 注解可以和 @Qualifier 注解一起使用，在有多个符合条件的 Bean 的情况下限制注入特定名称的 Bean：

1. @Component
2. public class VehicleService {
3.     @Autowired
4.     @Qualifier("car") //假设这里是想要注入Bean名称为car的这个Bean
5.     private Vehicle vehicle;
6. }

复制代码

使用 @Inject 注解注入 Bean：
@Inject 注解可以和 @Qualifier或者 @Named 注解一起使用，在有多个符合条件的 Bean 的情况下限制注入特定名称的 Bean：

1. @Component
2. public class VehicleService {
3.     @Inject
4.     @Qualifier("car") //假设这里是想要注入Bean名称为car的这个Bean
5.     private Vehicle vehicle;
7.     @Inject
8.     @Named("bus") //假设这里是想要注入Bean名称为bus的这个Bean
9.     private Vehicle anotherVehicle;
10. }

复制代码

使用 @Resource 注解注入 Bean：

1. @Component
2. public class VehicleService {
3.     @Resource(name = "car")
4.     private Vehicle vehicle;
5. }

复制代码

虽然以上三种使用方法都能够实现注入 Bean 的需求，但是它们在底层实现上有什么区别呢？
注崩溃系

在 Java EE 和 Spring 体系中定义了几套注解：
JSR 250：定义了 @PostConstruct，@PreDestroy，@Resource 注解，其中 @Resource 注解默认是按照名称进行注入。
JSR 330：定义了 @Inject，@Qualifier, @Named 注解，其中 @Inject 注解默认是按照类型进行注入，可以搭配 @Qualifier 或者@Named 注解实现按照名称注入。
Spring：定义了 @Autowired，@Qualifier注解，其中 @Autowired 注解默认是按照类型进行注入，可以搭配 @Qualifier 注解实现按照名称注入。
当前 JSR 250 定义的注解属于 jakarta.annotation-api，而 JSR 330 定义的注解属于 jakarta.inject-api。
实现原理

InstantiationAwareBeanPostProcessor 方法调用触发的位置：

Spring 中提供了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口，它有一个 postProcessProperties() 负责实现对 Bean 的属性进行处理。
Spring 中提供了实现类 CommonAnnotationBeanPostProcessor 负责处理 @Resource 注解；提供了实现类 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 负责处理 @Autowired 注解和 @Inject 注解。
InstantiationAwareBeanPostProcessor的 postProcessProperties() 方法是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 doCreateBean() 创建 Bean 的方法中触发调用的，在这个方法中的主要实现逻辑是实例化 Bean -> 添补 Bean 属性 -> 初始化 Bean。 代码如下：

1. protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd,
2.         @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
3.         BeanWrapper instanceWrapper = null;
4.         if (mbd.isSingleton()) {
5.                 instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
6.         }
7.         if (instanceWrapper == null) {
8.         //实例化Bean对象
9.                 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
10.         }
11.         Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
13.         boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton()
14.                 && this.allowCircularReferences
15.                 && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
16.         if (earlySingletonExposure) {
17.                 addSingletonFactory(beanName,
18.                         () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
19.         }
21.         Object exposedObject = bean;
22.         try {
23.         //填充Bean属性
24.                 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
25.                 //初始化Bean
26.                 exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
27.         }
28. }

复制代码

在添补 Bean 属性的方法 populateBean() 中实现了对 postProcessProperties() 方法的调用，在该方法实现对注解修饰的需要注入的字段进行赋值，即自动注入。 代码如下：

1. protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {  
2.     //省略部分代码
3.     PropertyValues pvs = (mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null);  
4.     if (hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {  
5.        if (pvs == null) {  
6.           pvs = mbd.getPropertyValues();  
7.        }  
8.        //这里获取所有InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的实现类
9.        for (InstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().instantiationAware) {  
10.                   //调用postProcessProperties()方法
11.           PropertyValues pvsToUse = bp.postProcessProperties(pvs,
12.                   bw.getWrappedInstance(), beanName);  
13.           if (pvsToUse == null) {  
14.              return;  
15.           }  
16.           pvs = pvsToUse;  
17.        }  
18.     }  
19. }

复制代码

InstantiationAwareBeanPostProcessor 注册的时机：

既然 InstantiationAwareBeanPostProcessor 是负责处理 Bean 的属性的自动注入的，那么它一定是在业务 Bean 创建之前就已经完成初始化了，这样在业务 Bean 创建的时间才气调用它的实例方法。它的初始化是在 Spring 上下文的基类 AbstractApplicationContext 的 refresh() 方法中完成的。代码如下：

1. public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
2.     //省略其它代码
3.         //这里注册了InstantiationAwareBeanPostProcessor
4.         registerBeanPostProcessors(beanFactory);
5.        
6.     //省略其它代码
7.    
8.         //这里创建所有的单例Bean
9.         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
10.    
11.         finishRefresh();
12. }

复制代码

而在 registerBeanPostProcessors() 方法中又调用了 PostProcessorRegistrationDelegate 的 registerBeanPostProcessors() 方法来完成注册的。代码如下：

1. protected void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
2.     PostProcessorRegistrationDelegate.registerBeanPostProcessors(beanFactory, this);
3. }

复制代码

在PostProcessorRegistrationDelegate 的 registerBeanPostProcessors() 方法真正实现注册逻辑。代码如下：

1. public static void registerBeanPostProcessors(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory,
2.     AbstractApplicationContext applicationContext) {
3.     //这里获取到所有实现了BeanPostProcessor接口的Bean名称
4.     //InstantiationAwareBeanPostProcessor接口继承了BeanPostProcessor接口
5.     String[] postProcessorNames = beanFactory.getBeanNamesForType(BeanPostProcessor.class, true, false);
7.     //遍历Bean名称调用BeanFactory.getBean()方法触发BeanPostProcessor Bean的创建
8.     //然后根据是否实现了PriorityOrdered接口、Ordered接口和其它分为三大类
9.     //分别将这三大类的BeanPostProcessor实例进行注册
10.     List<BeanPostProcessor> priorityOrderedPostProcessors = new ArrayList<>();
11.     List<BeanPostProcessor> internalPostProcessors = new ArrayList<>();
12.     List<String> orderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
13.     List<String> nonOrderedPostProcessorNames = new ArrayList<>();
14.     for (String ppName : postProcessorNames) {
15.         if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
16.             //这里调用BeanFactory.getBean()方法触发BeanPostProcessor Bean的创建
17.             BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
18.             priorityOrderedPostProcessors.add(pp);
19.             if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
20.                 internalPostProcessors.add(pp);
21.             }
22.         }
23.         else if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, Ordered.class)) {
24.             orderedPostProcessorNames.add(ppName);
25.         }
26.         else {
27.             nonOrderedPostProcessorNames.add(ppName);
28.         }
29.     }
31.     //首先注册实现了PriorityOrdered接口的BeanPostProcessor
32.     sortPostProcessors(priorityOrderedPostProcessors, beanFactory);
33.     registerBeanPostProcessors(beanFactory, priorityOrderedPostProcessors);
35.     //然后触发实现了Ordered接口的BeanPostProcessor Bean的创建并注册
36.     List<BeanPostProcessor> orderedPostProcessors = new ArrayList<>(orderedPostProcessorNames.size());
37.     for (String ppName : orderedPostProcessorNames) {
38.         BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
39.         orderedPostProcessors.add(pp);
40.         if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
41.             internalPostProcessors.add(pp);
42.         }
43.     }
44.     sortPostProcessors(orderedPostProcessors, beanFactory);
45.     registerBeanPostProcessors(beanFactory, orderedPostProcessors);
47.     //最后触发其它BeanPostProcessor Bean的创建并注册
48.     List<BeanPostProcessor> nonOrderedPostProcessors = new ArrayList<>(nonOrderedPostProcessorNames.size());
49.     for (String ppName : nonOrderedPostProcessorNames) {
50.         BeanPostProcessor pp = beanFactory.getBean(ppName, BeanPostProcessor.class);
51.         nonOrderedPostProcessors.add(pp);
52.         if (pp instanceof MergedBeanDefinitionPostProcessor) {
53.             internalPostProcessors.add(pp);
54.         }
55.     }
56.     registerBeanPostProcessors(beanFactory, nonOrderedPostProcessors);
58.     sortPostProcessors(internalPostProcessors, beanFactory);
59.     registerBeanPostProcessors(beanFactory, internalPostProcessors);
60. }

复制代码

CommonAnnotationBeanPostProcessor 实现逻辑（以修饰字段为例）

首先在 CommonAnnotationBeanPostProcessor 的静态初始化块中初始化了它要处理的注解。代码如下：

1. static {
2.     //这里是为了适配不同版本@Resource注解在不同的包路径下
3.     jakartaResourceType = loadAnnotationType("jakarta.annotation.Resource");
4.     if (jakartaResourceType != null) {
5.         resourceAnnotationTypes.add(jakartaResourceType);
6.     }
8.     //这里是为了适配不同版本@Resource注解在不同的包路径下
9.     javaxResourceType = loadAnnotationType("javax.annotation.Resource");
10.     if (javaxResourceType != null) {
11.         resourceAnnotationTypes.add(javaxResourceType);
12.     }
13. }

复制代码

在它的 postProcessProperties() 方法中主要实现逻辑为找到 @Resource 注解修饰的字段 -> 通过反射给字段赋值。代码如下：

1. public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
2.     //找@Resource注解修饰的字段
3.     InjectionMetadata metadata = findResourceMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
4.     try {
5.         //给字段赋值
6.         metadata.inject(bean, beanName, pvs);
7.     }
8.     catch (Throwable ex) {
9.         throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of resource dependencies failed", ex);
10.     }
11.     return pvs;
12. }

复制代码

找 @Resource 注解修饰的字段是在 findResourceMetadata() 方法中实现的，在该方法中又调用了 buildResourceMetadata() 来进行实际的查找，在这个方法中通过反射的方式遍历字段看它是否有 @Resource 注解修饰，如果是的话把它包装为一个 ResourceElement 对象放到列表中。末了基于列表构造一个 InjectionMetadata 对象返回。代码如下：

1. private InjectionMetadata findResourceMetadata(String beanName, Class<?> clazz, @Nullable PropertyValues pvs) {
2.     String cacheKey = (StringUtils.hasLength(beanName) ? beanName : clazz.getName());
3.     InjectionMetadata metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
4.     if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
5.         synchronized (this.injectionMetadataCache) {
6.             metadata = this.injectionMetadataCache.get(cacheKey);
7.             if (InjectionMetadata.needsRefresh(metadata, clazz)) {
8.                 if (metadata != null) {
9.                     metadata.clear(pvs);
10.                 }
11.                 //这里调用buildResourceMetadata()方法
12.                 metadata = buildResourceMetadata(clazz);
13.                 this.injectionMetadataCache.put(cacheKey, metadata);
14.             }
15.         }
16.     }
17.     return metadata;
18. }
20. private InjectionMetadata buildResourceMetadata(Class<?> clazz) {
21.     List<InjectionMetadata.InjectedElement> elements = new ArrayList<>();
22.     Class<?> targetClass = clazz;
24.     //省略部分代码
25.    
26.     do {
27.         final List<InjectionMetadata.InjectedElement> currElements = new ArrayList<>();
28.         //这里就会遍历每个字段看字段是否有@Resource注解修饰有的话就加入到列表中
29.         ReflectionUtils.doWithLocalFields(targetClass, field -> {
30.            //省略部分代码
31.             
32.            if (jakartaResourceType != null && field.isAnnotationPresent(jakartaResourceType)) {
33.                 if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
34.                     throw new IllegalStateException("@Resource annotation is not supported on static fields");
35.                 }
36.                 if (!this.ignoredResourceTypes.contains(field.getType().getName())) {
37.                     currElements.add(new ResourceElement(field, field, null));
38.                 }
39.             }
40.             else if (javaxResourceType != null && field.isAnnotationPresent(javaxResourceType)) {
41.                 if (Modifier.isStatic(field.getModifiers())) {
42.                     throw new IllegalStateException("@Resource annotation is not supported on static fields");
43.                 }
44.                 if (!this.ignoredResourceTypes.contains(field.getType().getName())) {
45.                     currElements.add(new LegacyResourceElement(field, field, null));
46.                 }
47.             }
48.         });
49.         elements.addAll(0, currElements);
50.         targetClass = targetClass.getSuperclass();
51.     }
52.     while (targetClass != null && targetClass != Object.class);
54.     return InjectionMetadata.forElements(elements, clazz);
55. }

复制代码

实际触发赋值的操作是在 InjectionMetadata 的 inject() 方法中实现的，在它的方法中又会循环调用 InjectedElement 的 inject() 方法。代码如下：

1. public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
2.     Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;
3.     Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
4.             (checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);
5.     if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
6.         for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
7.             element.inject(target, beanName, pvs);
8.         }
9.     }
10. }

复制代码

在 InjectedElement  的 inject() 方法中通过反射的方式将找到的 Bean 赋值给字段。代码如下：

1. protected void inject(Object target, @Nullable String requestingBeanName, @Nullable PropertyValues pvs)
2.         throws Throwable {
3.     if (!shouldInject(pvs)) {
4.         return;
5.     }
6.     if (this.isField) {
7.         Field field = (Field) this.member;
8.         ReflectionUtils.makeAccessible(field);
9.         //这里通过反射的方式设置值，设置的值就是根据Bean名称获取到的Bean
10.         field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName));
11.     } else {
12.         //省略其它代码
13.     }
14. }

复制代码

在 ResourceElement 的 getResourceToInject() 方法中实现了查找逻辑：如果 BeanFactory 中包含这个 Bean 名称对应的 Bean 则直接根据名称查找，否则会根据类型进行匹配，这个就是常说的 @Resource 注解默认是按照名称进行匹配的，名称匹配不到的情况下再按照类型进行匹配。代码如下：

1. protected Object getResource(LookupElement element, @Nullable String requestingBeanName)
2.     throws NoSuchBeanDefinitionException {
3.     //省略代码
5.     // Regular resource autowiring
6.     if (this.resourceFactory == null) {
7.         throw new NoSuchBeanDefinitionException(element.lookupType,
8.                 "No resource factory configured - specify the 'resourceFactory' property");
9.     }
10.     return autowireResource(this.resourceFactory, element, requestingBeanName);
11. }
13. protected Object autowireResource(BeanFactory factory, LookupElement element, @Nullable String requestingBeanName)
14.         throws NoSuchBeanDefinitionException {
15.     Object resource;
16.     Set<String> autowiredBeanNames;
17.     String name = element.name;
19.     if (factory instanceof AutowireCapableBeanFactory autowireCapableBeanFactory) {
20.         //如果根据Bean名称找不到Bean且允许按照类型匹配的情况下走第一个分支
21.         if (this.fallbackToDefaultTypeMatch && element.isDefaultName && !factory.containsBean(name)) {
22.             autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>();
23.             resource = autowireCapableBeanFactory.resolveDependency(
24.                     element.getDependencyDescriptor(), requestingBeanName, autowiredBeanNames, null);
25.             if (resource == null) {
26.                 throw new NoSuchBeanDefinitionException(element.getLookupType(), "No resolvable resource object");
27.             }
28.         } else { //如果根据名称找得到Bean则直接根据名称获取Bean
29.             resource = autowireCapableBeanFactory.resolveBeanByName(name, element.getDependencyDescriptor());
30.             autowiredBeanNames = Collections.singleton(name);
31.         }
32.     } else {
33.         //省略代码
34.     }
36.     //省略代码
37.     return resource;
38. }

复制代码

按照类型匹配的逻辑是在 DefaultListableBeanFactory 的 doResolveDependency() 方法中实现的，在该方法中会根据类型找到所有是当前类型的 Bean，然后构造一个 Map，key 是 Bean 的名称，value 是对应的 Bean 对象，如果找到的 Bean 个数大于 1 则会选择一个最符合条件的返回（选择的依据背面会讲到），如果等于 1 则直接返回这个 Bean。代码如下：

1. public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,
2.         @Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
3.         InjectionPoint previousInjectionPoint = ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(descriptor);
4.         try {
5.                 //省略代码
6.                
7.                 //这里根据类型找到所有的Bean，然后Bean的名称作为key，Bean作为Value
8.                 Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
9.                 if (matchingBeans.isEmpty()) {
10.                         // Step 4c (fallback): custom Collection / Map declarations for collecting multiple beans
11.                         multipleBeans = resolveMultipleBeansFallback(descriptor, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
12.                         if (multipleBeans != null) {
13.                                 return multipleBeans;
14.                         }
15.                         // Raise exception if nothing found for required injection point
16.                         if (isRequired(descriptor)) {
17.                                 raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
18.                         }
19.                         return null;
20.                 }
22.                 String autowiredBeanName;
23.                 Object instanceCandidate;
25.                 //如果根据类型找到多个Bean则需要选择一个合适的Bean返回
26.                 if (matchingBeans.size() > 1) {
27.                         autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
28.                         if (autowiredBeanName == null) {
29.                                 if (isRequired(descriptor) || !indicatesArrayCollectionOrMap(type)) {
30.                                         // Raise exception if no clear match found for required injection point
31.                                         return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
32.                                 }
33.                                 else {
34.                                         // In case of an optional Collection/Map, silently ignore a non-unique case:
35.                                         // possibly it was meant to be an empty collection of multiple regular beans
36.                                         // (before 4.3 in particular when we didn't even look for collection beans).
37.                                         return null;
38.                                 }
39.                         }
40.                         instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
41.                 } else {
42.                         //如果只有一个Bean则直接返回这个Bean
43.                         Map.Entry<String, Object> entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
44.                         autowiredBeanName = entry.getKey();
45.                         instanceCandidate = entry.getValue();
46.                 }
48.                 // Step 6: validate single result
49.                 if (autowiredBeanNames != null) {
50.                         autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
51.                 }
52.                 if (instanceCandidate instanceof Class) {
53.                         instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
54.                 }
55.                 return resolveInstance(instanceCandidate, descriptor, type, autowiredBeanName);
56.         }
57.         finally {
58.                 ConstructorResolver.setCurrentInjectionPoint(previousInjectionPoint);
59.         }
60. }

复制代码

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 实现逻辑（以修饰字段为例）

首先在构造函数中初始化了需要处理的注解包罗 @Autowired 和 @Inject 注解。代码如下：
[code]public AutowiredAnnotationBeanPostProcessor() {    //添加要处理@Autowired注解    this.autowiredAnnotationTypes.add(Autowired.class);    this.autowiredAnnotationTypes.add(Value.class);    ClassLoader classLoader = AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class.getClassLoader();    try {        //这里是为了适配不同版本@Inject注解在不同的包路径下        this.autowiredAnnotationTypes.add((Class