1.概述
当下Spring Boot之所以能成为主流首选开发框架，得益于其核心思想：约定大于配置和Spring提供的基于注解配置式开发，解决了繁琐的XML文件配置问题，大大提高了开发效率。基于Spring MVC三层架构框架开发的项目中大量用到@Controller, @Service...等注解，即使这些类在不同包路径下，都能被注入到Spring容器中，然后可以相互之间进行依赖注入、使用。这时候就有一个问题了：Spring是如何将声明了@Component注解的Bean注入到Spring容器当中的呢？怎么做到bean的类定义可以随意写在不同包路径下？答案就是今天的主角@ComponentScan，该注解告诉Spring扫描那些包路径下的类，然后判断如果类使用了@Component,@Controller, @Service...等注解，就注入到Spring容器中。
之前我们讲过一个注解@Component，它就是声明当前类是一个bean组件，那@ComponentScan注解顾名思义就是扫描声明了@Component注解的类，然后注入到Spring容器中的。这时候你可能会问@Controller, @Service...等注解为什么也会被扫描、注入到Spring容器中。
接下来我们就看看这些注解@Controller, @Service, @Repository和@Component的关系，从这些注解的定义上来看都声明了@Component，所以都是@Component衍生注解，其作用及属性和@Component是一样，只不过是提供了更加明确的语义化，是spring框架为我们提供明确的三层使用的注解，使我们的三层对象更加清晰
- @Controller：一般用于表现层的注解。
- @Service：一般用于业务层的注解。
- @Repository：一般用于持久层的注解。
- @RestController：是@Controller的衍生注解，主要用于前后端分离，接口返回JSON格式数据的表现层注解
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接下来我们就来讲讲@ComponentScan的使用和底层实现。
2.@ComponentScan的使用
在讲述@ComponentScan使用之前先来看看定义:
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Repeatable(ComponentScans.class)//可重复注解
public @interface ComponentScan {
@AliasFor("basePackages")
String[] value() default {
};//基础包名，等同于basePackages
@AliasFor("value")
String[] basePackages() default {
};//基础包名，value
Class<?>[] basePackageClasses() default {
};//扫描的类，会扫描该类所在包及其子包的组件。
Class<? extends BeanNameGenerator> nameGenerator() default BeanNameGenerator.class;//注册为BeanName生成策略 默认BeanNameGenerator，用于给扫描到的Bean生成BeanName
Class<? extends ScopeMetadataResolver> scopeResolver() default AnnotationScopeMetadataResolver.class;//用于解析bean的scope的属性的解析器，默认是AnnotationScopeMetadataResolver
ScopedProxyMode scopedProxy() default ScopedProxyMode.DEFAULT;//scoped-proxy 用来配置代理方式 // no(默认值)：如果有接口就使用JDK代理，如果没有接口就使用CGLib代理 interfaces: 接口代理（JDK代理） targetClass：类代理（CGLib代理）
String resourcePattern() default ClassPathScanningCandidateComponentProvider.DEFAULT_RESOURCE_PATTERN;//配置要扫描的资源的正则表达式的，默认是"**/*.class"，即配置类包下的所有class文件。
boolean useDefaultFilters() default true;//useDefaultFilters默认是true，扫描带有@Component ro @Repository ro @Service ro @Controller 的组件
Filter[] includeFilters() default {};//包含过滤器
Filter[] excludeFilters() default {};//排除过滤器
boolean lazyInit() default false;//是否是懒加载
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({})
@interface Filter {//过滤器注解
FilterType type() default FilterType.ANNOTATION;//过滤判断类型
@AliasFor("classes")
Class<?>[] value() default {};//要过滤的类，等同于classes
@AliasFor("value")
Class<?>[] classes() default {};//要过滤的类，等同于value
String[] pattern() default {};// 正则化匹配过滤
}
}
从定义来看，比起之前讲的@Import注解相对有点复杂，但是不用过于担心，其大部分属性使用默认即可，我们一般只需要配置一下basePackages属性指定包扫描路径即可。
下面我们来看看如何使用，我在包路径下com.shepherd.common.bean下定义如下类：
@Component
public class Coo {
}
@Repository
public class Doo {
}
@Service
public class Eoo {
}
@RestController
public class Foo {
}
然后在另一个包路径com.shepherd.common.bean1下再定义一个类：
@Component
public class Goo {
}
最后声明一个类，使用ComponentScan注解进行包扫描：
@ComponentScan("com.shepherd.common.bean")
public class MyConfig {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfig.class);
String[] beanDefinitionNames = applicationContext.getBeanDefinitionNames();
// 遍历Spring容器中的beanName
for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
System.out.println(beanDefinitionName);
}
}
}
执行结果如下：
myConfig
coo
doo
eoo
foo
我们发现Goo没有注入到Spring容器中，因为我们扫描的包路径是com.shepherd.common.bean，但是它在com.shepherd.common.bean1
下，所以没有被扫描到，要想被扫描到只需要指定扫描包添加路径com.shepherd.common.bean1即可
@ComponentScan(basePackages = {
"com.shepherd.common.bean", "com.shepherd.common.bean1"})
public class MyConfig {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfig.class);
String[] beanDefinitionNames = applicationContext.getBeanDefinitionNames();
// 遍历Spring容器中的beanName
for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
System.out.println(beanDefinitionName);
}
}
}
执行结果如下：
myConfig
coo
doo
eoo
foo
goo
可以看到Goo被成功扫描、注入到Spring容器中了。
从上面@ComponentScan定义看到声明了@Repeatable(ComponentScans.class)，意味着该注解可以在同一个类中多次使用，这时候我想着使用两次分别指定不同的包扫描路径，解决前面Goo没有被扫描到的问题，下面的@ComponentScan多次使用等价于 @ComponentScans({@ComponentScan("com.shepherd.common.bean"), @ComponentScan("com.shepherd.common.bean1")}),代码如下：
@ComponentScan("com.shepherd.common.bean")
@ComponentScan("com.shepherd.common.bean1")
public class MyConfig {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfig.class);
String[] beanDefinitionNames = applicationContext.getBeanDefinitionNames();
// 遍历Spring容器中的beanName
for (String beanDefinitionName : beanDefinitionNames) {
System.out.println(beanDefinitionName);
}
}
}
执行结果如下：
myConfig
这时候惊奇发现指定的包路径下类都没有被扫描注入，很是纳闷不知道问题出在哪里，只能debug调试了，你会发现又来到配置后置处理器ConfigurationClassPostProcessor的#processConfigBeanDefinitions()方法，这个方法会先判断有没有配置类，没有的话不再做后续的注解解析。
public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
List<BeanDefinitionHolder> configCandidates = new ArrayList<>();
String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
for (String beanName : candidateNames) {
BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
if (beanDef.getAttribute(ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE) != null) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
}
}
// 判断当前bean(这里就是上面的定义的MyConfig类)是不是配置类，是的话加入配置类候选集合
else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) {
configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
}
}
// Return immediately if no @Configuration classes were found
// 配置类集合为空，直接返回，不在做后续的相关注解解析
if (configCandidates.isEmpty()) {
return;
}
......
}
进入到ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)方法，核心逻辑如下：
Map<String, Object> config = metadata.getAnnotationAttributes(Configuration.class.getName());
if (config != null && !Boolean.FALSE.equals(config.get("proxyBeanMethods"))) {
beanDef.setAttribute(CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE, CONFIGURATION_CLASS_FULL);
}
else if (config != null || isConfigurationCandidate(metadata)) {
beanDef.setAttribute(CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE, CONFIGURATION_CLASS_LITE);
}
else {
return false;
}
这里判断当前是不是配置类，是配置类还分是FULL模式或LITE模式，两种模式的区别之前我们总结过，请查看 @Configuration 和 @Component区别于实现原理，上面定义的MyConfig没有用@Configuration注解，所以config是null，所以接下来会进入到方法isConfigurationCandidate(metadata)
发现配置类LITE模式匹配规则里面并没有包含@ComponentScans注解，所以判断当前类不是配置类，自然不会再进行后面的相关注解解析了，这也就是上面多次使用@ComponentScan扫描注入不成功的问题。
上面的案例都是只简单配置@ComponentScan的basePackages()属性，当然我们也可以基于@Filter进行过滤啥的，如下面Spring Boot的启动类注解：
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
}
3.@ComponentScan的实现原理
@ComponentScan的底层实现流程和之前我们分析 @Import实现原理基本一致的，都是依靠配置类后置处理器ConfigurationClassPostProcessor进行处理、解析的，核心流程图如下所示：
所以我们这里直接看配置类解析器ConfigurationClassParser的解析方法doProcessConfigurationClass()
protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
throws IOException {
// 对@Component的解析处理，对@ComponentScan注解解析在下面，意味着会先跳过这里对@ComponentScan解析进行包扫描拿到生了@Component的beanDefinition，然后递归调用会再次来到这里解析@Component
if (configClass.getMetadata().isAnnotated(Component.class.getName())) {
// Recursively process any member (nested) classes first
processMemberClasses(configClass, sourceClass, filter);
}
// Process any @PropertySource annotations
for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class,
org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
processPropertySource(propertySource);
}
else {
logger.info("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() +
"]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
}
}
// Process any @ComponentScan annotations 解析@ComponentScan核心所在
// 这里是调用AnnotationConfigUtils的静态方法attributesForRepeatable，获取@ComponentScan注解的属性
Set<AnnotationAttributes> componentScans = AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
sourceClass.getMetadata(), ComponentScans.class, ComponentScan.class);
if (!componentScans.isEmpty() &&
!this.conditionEvaluator.shouldSkip(sourceClass.getMetadata(), ConfigurationPhase.REGISTER_BEAN)) {
// for循环，遍历componentScans，此时仅有一个componentScan，使用componentScanParser解析器来解析componentScan这个对象
for (AnnotationAttributes componentScan : componentScans) {
// The config class is annotated with @ComponentScan -> perform the scan immediately
Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
// componentScanParser解析器进行解析
this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
// Check the set of scanned definitions for any further config classes and parse recursively if needed
// for循环扫描到的beanDefinition信息
for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
if (bdCand == null) {
bdCand = holder.getBeanDefinition();
}
// 这里递归调用前面的配置类解析器的解析方法，也就是会再次来到doProcessConfigurationClass()这个方法，会匹配到方法一开始的对@Component解析逻辑
if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
}
}
}
}
// Process any @Import annotations
// 处理注解@import的入口方法
processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), filter, true);
// Process any @ImportResource annotations
AnnotationAttributes importResource =
AnnotationConfigUtils.attributesFor(sourceClass.getMetadata(), ImportResource.class);
if (importResource != null) {
String[] resources = importResource.getStringArray("locations");
Class<? extends BeanDefinitionReader> readerClass = importResource.getClass("reader");
for (String resource : resources) {
String resolvedResource = this.environment.resolveRequiredPlaceholders(resource);
configClass.addImportedResource(resolvedResource, readerClass);
}
}
// Process individual @Bean methods
Set<MethodMetadata> beanMethods = retrieveBeanMethodMetadata(sourceClass);
for (MethodMetadata methodMetadata : beanMethods) {
configClass.addBeanMethod(new BeanMethod(methodMetadata, configClass));
}
// Process default methods on interfaces
processInterfaces(configClass, sourceClass);
// Process superclass, if any
if (sourceClass.getMetadata().hasSuperClass()) {
String superclass = sourceClass.getMetadata().getSuperClassName();
if (superclass != null && !superclass.startsWith("java") &&
!this.knownSuperclasses.containsKey(superclass)) {
this.knownSuperclasses.put(superclass, configClass);
// Superclass found, return its annotation metadata and recurse
return sourceClass.getSuperClass();
}
}
// No superclass -> processing is complete
return null;
}
ComponentScanAnnotationParser的parse()
public Set<BeanDefinitionHolder> parse(AnnotationAttributes componentScan, final String declaringClass) {
ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this.registry,
componentScan.getBoolean("useDefaultFilters"), this.environment, this.resourceLoader);
Class<? extends BeanNameGenerator> generatorClass = componentScan.getClass("nameGenerator");
boolean useInheritedGenerator = (BeanNameGenerator.class == generatorClass);
scanner.setBeanNameGenerator(useInheritedGenerator ? this.beanNameGenerator :
BeanUtils.instantiateClass(generatorClass));
ScopedProxyMode scopedProxyMode = componentScan.getEnum("scopedProxy");
if (scopedProxyMode != ScopedProxyMode.DEFAULT) {
scanner.setScopedProxyMode(scopedProxyMode);
}
else {
Class<? extends ScopeMetadataResolver> resolverClass = componentScan.getClass("scopeResolver");
scanner.setScopeMetadataResolver(BeanUtils.instantiateClass(resolverClass));
}
scanner.setResourcePattern(componentScan.getString("resourcePattern"));
for (AnnotationAttributes filter : componentScan.getAnnotationArray("includeFilters")) {
for (TypeFilter typeFilter : typeFiltersFor(filter)) {
scanner.addIncludeFilter(typeFilter);
}
}
for (AnnotationAttributes filter : componentScan.getAnnotationArray("excludeFilters")) {
for (TypeFilter typeFilter : typeFiltersFor(filter)) {
scanner.addExcludeFilter(typeFilter);
}
}
boolean lazyInit = componentScan.getBoolean("lazyInit");
if (lazyInit) {
scanner.getBeanDefinitionDefaults().setLazyInit(true);
}
Set<String> basePackages = new LinkedHashSet<>();
String[] basePackagesArray = componentScan.getStringArray("basePackages");
for (String pkg : basePackagesArray) {
String[] tokenized = StringUtils.tokenizeToStringArray(this.environment.resolvePlaceholders(pkg),
ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);
Collections.addAll(basePackages, tokenized);
}
for (Class<?> clazz : componentScan.getClassArray("basePackageClasses")) {
basePackages.add(ClassUtils.getPackageName(clazz));
}
if (basePackages.isEmpty()) {
basePackages.add(ClassUtils.getPackageName(declaringClass));
}
scanner.addExcludeFilter(new AbstractTypeHierarchyTraversingFilter(false, false) {
@Override
protected boolean matchClassName(String className) {
return declaringClass.equals(className);
}
});
return scanner.doScan(StringUtils.toStringArray(basePackages));
}
初始化ClassPathBeanDefinitionScanner扫描器，根据·@ComponentScan的属性，设置扫描器的属性，最后调用扫描器的doScan()方法执行真正的扫描工作。遍历扫描包，调用findCandidateComponents()方法根据基础包路径来找到候选的Bean。
之后就是遍历扫描到的候选Bean，给他们设置作用域，生成BeanName等一系列的操作。然后检查BeanName是否冲突，添加到beanDefinitions集合当中，调用registerBeanDefinition注册Bean，将Bean的定义beanDefinition注册到Spring容器当中，方便后续注入bean。
4.总结
以上全部就是对@ComponentScan注解实现流程的解析，也是对使用了@Component的组件怎么注入到Spring容器的梳理，Spring Boot项目会默认扫描启动类包下面的所有组件，其自动配置原理实现中使用到了@ComponentScan注解，所以我们需要关注该注解啦。
