Spring之Import注解

在spring框架下做开发时，@Import是常见的注解，可以用来动态创建bean，今天我们先从源码分析原理，再用实战来验证Import的作用；
文章概览
本章由以下几部分组成：
1. 从Enable前缀的注解谈起，揭示常见的Enable注解与Import注解的关系；
2. 常见的四种Import注解用法列举；
3. 分析spring源码，揭示Import注解的工作原理；
4. 官方API文档中的疑问解答；
5. 实战通过Import注解动态创建bean实例；
从Enable前缀的注解谈起
有很多注解都以Enable为前缀，例如配置异步调用的注解EnableAsync，其源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(AsyncConfigurationSelector.class)
public @interface EnableAsync {
    Class<? extends Annotation> annotation() default Annotation.class;

    AdviceMode mode() default AdviceMode.PROXY;

    int order() default Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}

从以上代码可见，使异步调用生效的关键是@Import(AsyncConfigurationSelector.class)，通过此注解spring容器会创建AsyncConfigurationSelector实例并调用其selectImports方法，完成异步调用相关的配置；再多看几个Enable前缀的注解的源码，例如EnableBatchProcessing、EnableCaching、EnableDiscoveryClient等，也都是通过Import来生效的，这种方式值得我们学习，在业务开发中也能用类似方式来对bean实例做控制；
常见的四种Import注解用法列举
在@Import注解的参数中可以填写类名，例如@Import(Abc.class)，根据类Abc的不同类型，spring容器有以下四种处理方式：
1. 如果Abc类实现了ImportSelector接口，spring容器就会实例化Abc类，并且调用其selectImports方法；
2. DeferredImportSelector是ImportSelector的子类，如果Abc类实现了DeferredImportSelector接口，spring容器就会实例化Abc类，并且调用其selectImports方法，和ImportSelector的实例不同的是，DeferredImportSelector的实例的selectImports方法调用时机晚于ImportSelector的实例，要等到@Configuration注解中相关的业务全部都处理完了才会调用（具体逻辑在ConfigurationClassParser.processDeferredImportSelectors方法中）。
3. 如果Abc类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口，spring容器就会实例化Abc类，并且调用其registerBeanDefinitions方法；
4. 如果Abc没有实现ImportSelector、DeferredImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar等其中的任何一个，spring容器就会实例化Abc类，官方说明在这里；
分析spring源码，揭示Import注解的工作原理
接下来通过spring源码来了解spring容器是如何处理Import注解的；
1. 先看spring容器的初始化代码，定位AbstractApplicationContext类的refresh方法，里面会调用invokeBeanFactoryPostProcessors方法，如下图红框所示：

2. 展开invokeBeanFactoryPostProcessors方法，继续追踪到了PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors方法，具体操作如下图红框所示：

3. 对于上图分析的调用invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors方法时作为入参传入的bean，ConfigurationClassPostProcessor类的实例是符合过滤要求的：既实现了BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口，又实现了PriorityOrdered接口，因此，在invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors方法中，ConfigurationClassPostProcessor类的postProcessBeanDefinitionRegistry方法被调用：
4. ConfigurationClassPostProcessor类的postProcessBeanDefinitionRegistry方法中，如下图红框所示，processConfigBeanDefinitions方法负责处理@Configuration注解相关的业务：

5. processConfigBeanDefinitions方法代码如下，请注意中文注释：

 //被确认为配置类的bean定义都放在集合configCandidates中
        Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates = new LinkedHashSet<BeanDefinitionHolder>();
        //取所有bean的名称
        String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
        //逐个检查每个bean
        for (String beanName : candidateNames) {
            //取得每个bean的定义对象
            BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
            if (ConfigurationClassUtils.isFullConfigurationClass(beanDef) ||
                    ConfigurationClassUtils.isLiteConfigurationClass(beanDef)) {
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
                }
            }
            //注意:ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate方法非常值得一看，里面的通过当前类的注解来判断是否为配置类
            else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) {
                //例如有@Configuration注解的类，被判定为配置类，放入集合configCandidates中
                configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
            }
        }

        // 如果一个配置类都没找到，就直接返回了
        if (configCandidates.isEmpty()) {
            return;
        }

        // Detect any custom bean name generation strategy supplied through the enclosing application context
        SingletonBeanRegistry singletonRegistry = null;
        if (registry instanceof SingletonBeanRegistry) {
            singletonRegistry = (SingletonBeanRegistry) registry;
            if (!this.localBeanNameGeneratorSet && singletonRegistry.containsSingleton(CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR)) {
                BeanNameGenerator generator = (BeanNameGenerator) singletonRegistry.getSingleton(CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR);
                this.componentScanBeanNameGenerator = generator;
                this.importBeanNameGenerator = generator;
            }
        }

        //实例化ConfigurationClassParser对象，用来处理配置类
        ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
                this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
                this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);

        Set<ConfigurationClass> alreadyParsed = new HashSet<ConfigurationClass>(configCandidates.size());
        do {
            //parse方法是处理配置类逻辑的核心代码
            parser.parse(configCandidates);
            parser.validate();

6. 看ConfigurationClassParser类的parse方法：

public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {
        //稍后执行的parse方法中，所有DeferredImportSelector实现类都会被放入集合deferredImportSelectors中
        this.deferredImportSelectors = new LinkedList<DeferredImportSelectorHolder>();

        for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
            BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
            try {
                if (bd instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                    //在这个parse方法中，所有DeferredImportSelector实现类都会被放入集合deferredImportSelectors中，它们的selectImports方法不会被执行，而其他ImportSelector实现类的selectImports都会被执行
                    parse(((AnnotatedBeanDefinition) bd).getMetadata(), holder.getBeanName());
                }
                else if (bd instanceof AbstractBeanDefinition && ((AbstractBeanDefinition) bd).hasBeanClass()) {
                    parse(((AbstractBeanDefinition) bd).getBeanClass(), holder.getBeanName());
                }
                else {
                    parse(bd.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
                }
            }
            catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
                throw ex;
            }
            catch (Exception ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(
                        "Failed to parse configuration class [" + bd.getBeanClassName() + "]", ex);
            }
        }
        //此方法内，会将集合deferredImportSelectors中的所有对象取出来执行其selectImports方法
        processDeferredImportSelectors();
    }

7. 从上述代码中可以看出，DeferredImportSelector实现类的selectImports方法会在最后被调用，其余的关键逻辑应该在parse(AnnotationMetadata metadata, String beanName)这个关键方法中，顺着这个方法一直追踪下去，直到doProcessConfigurationClass方法，如下图红框所示，所有Import注解的处理，都在processImports方法中：

8. processImports方法中包含了对ImportSelector实现类和ImportBeanDefinitionRegistrar实现类的处理，以及未实现这些接口的类的处理，我们逐个来分析吧，首先看ImportBeanDefinitionRegistrar实现类的处理，如下图红框位置，调用configClass.addImportBeanDefinitionRegistrar方法将ImportBeanDefinitionRegistrar实现类存入configClass的成员变量importBeanDefinitionRegistrars中，后面的ConfigurationClassPostProcessor类的processConfigBeanDefinitions方法中，this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);会调用这些ImportBeanDefinitionRegistrar实现类的registerBeanDefinitions方法：

9. 再来看processImports方法中对ImportSelector实现类的处理，这里略有些复杂，因为涉及到对processImports方法的迭代调用，请看下图红框旁边的红字说明：

如上图所示，第二步就是在processImports方法中调用了processImports方法，再次进入processImports之后，会着ImportSelector实现类返回的bean名称直接走到第三步的位置，第三步处理的就是没有实现ImportSelector和ImportBeanDefinitionRegistrar这些接口的普通bean了；
10. processImports方法对没有实现ImportSelector和ImportBeanDefinitionRegistrar这些接口的普通bean的处理是执行processConfigurationClass方法，将这些bean放入了成员变量configurationClasses中，如下图红框所示：

11. processImports方法分析完毕，Import注解导入的bean都被保存在ConfigurationClassParser实例中，我们回到ConfigurationClassPostProcessor类的processConfigBeanDefinitions方法，如下图，this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);负责处理processImports方法找出的那些打算通过@Import注解来注册到spring容器的bean：

12. 展开this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses)方法，在ConfigurationClassBeanDefinitionReader类中，是对每个配置类逐个执行loadBeanDefinitionsForConfigurationClass方法：

public void loadBeanDefinitions(Set<ConfigurationClass> configurationModel) {
        TrackedConditionEvaluator trackedConditionEvaluator = new TrackedConditionEvaluator();
        for (ConfigurationClass configClass : configurationModel) {
            loadBeanDefinitionsForConfigurationClass(configClass, trackedConditionEvaluator);
        }
    }

13. 展开方法，真相大白，实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口的实例，会执行其registerBeanDefinitions方法，其余普通的类，通过loadBeanDefinitionsFromImportedResources方法将其bean定义注册在spring环境：

private void loadBeanDefinitionsForConfigurationClass(ConfigurationClass configClass,
            TrackedConditionEvaluator trackedConditionEvaluator) {

        if (trackedConditionEvaluator.shouldSkip(configClass)) {
            String beanName = configClass.getBeanName();
            if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.registry.containsBeanDefinition(beanName)) {
                this.registry.removeBeanDefinition(beanName);
            }
            this.importRegistry.removeImportingClass(configClass.getMetadata().getClassName());
            return;
        }

        if (configClass.isImported()) {
            registerBeanDefinitionForImportedConfigurationClass(configClass);
        }
        for (BeanMethod beanMethod : configClass.getBeanMethods()) {
            loadBeanDefinitionsForBeanMethod(beanMethod);
        }
        //普通的类，通过loadBeanDefinitionsFromImportedResources方法将其bean定义注册在spring环境
        loadBeanDefinitionsFromImportedResources(configClass.getImportedResources());
        //实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口的实例，会在loadBeanDefinitionsFromRegistrars方法中执行其registerBeanDefinitions方法
        loadBeanDefinitionsFromRegistrars(configClass.getImportBeanDefinitionRegistrars());
    }

14. 前面将普通类、ImportBeanDefinitionRegistrar实现类、ImportSelector实现类的分析已经完成，对于DeferredImportSelector实现类的处理在processDeferredImportSelectors方法中，其实和ImportSelector实现类的处理并无区别，只是处理时机比起ImportSelector实现类略晚，这里就不多说了；
至此，通过Import注解注册bean的四种方式已经全部分析完毕，小结如下：

1. 普通类（即没有实现ImportBeanDefinitionRegistrar、ImportSelector、DeferredImportSelector等接口的类）会通过ConfigurationClassBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitionsFromImportedResources方法将bean定义注册到spring容器；
2. ImportSelector实现类，其selectImports方法返回的bean的名称，通过ConfigurationClassParser类的asSourceClass方法转成SourceClass对象，然后被当作普通类处理；
3. DeferredImportSelector实现类的处理和ImportSelector实现类的处理并无区别，只是处理时机比起ImportSelector实现类略晚；
4. ImportBeanDefinitionRegistrar实现类的registerBeanDefinitions方法会被调用，里面可以注册业务所需的bean定义；

官方API文档中的疑问解答
在官方API文档中，对ImportSelector接口的描述如下图所示，红框中的一段意思是： ImportSelector接口的实现类，如果同时也实现了EnvironmentAware、BeanFactoryAware、BeanClassLoaderAware、ResourceLoaderAware这些接口中的一个或几个，那么这些接口对应的方法优先执行，然后才会执行ImportSelector接口的selectImports：

上图红框中的描述会让我们不禁疑惑：spring是如何做到的呢？一起来看源码吧：
1. 再次打开ConfigurationClassParser类的processImports方法，如下图两个红框所示，对于@Import注解值中的类，只要实现了ImportBeanDefinitionRegistrar、ImportSelector、DeferredImportSelector等接口中的任何一个，都会调用invokeAwareMethods方法（如果实现的是ImportSelector或DeferredImportSelector接口，此时还没有执行selectImports方法）：

2. 展开invokeAwareMethods方法，真相大白，这里面检查是否实现了EnvironmentAware、BeanFactoryAware、BeanClassLoaderAware、ResourceLoaderAware等接口，如果实现了就调用对应的方法；

private void invokeAwareMethods(Object importStrategyBean) {
    if (importStrategyBean instanceof Aware) {
        if (importStrategyBean instanceof EnvironmentAware) {
            ((EnvironmentAware) importStrategyBean).setEnvironment(this.environment);
        }
        if (importStrategyBean instanceof ResourceLoaderAware) {
            ((ResourceLoaderAware) importStrategyBean).setResourceLoader(this.resourceLoader);
        }
        if (importStrategyBean instanceof BeanClassLoaderAware) {
            ClassLoader classLoader = (this.registry instanceof ConfigurableBeanFactory ?
                    ((ConfigurableBeanFactory) this.registry).getBeanClassLoader() :
                    this.resourceLoader.getClassLoader());
            ((BeanClassLoaderAware) importStrategyBean).setBeanClassLoader(classLoader);
        }
        if (importStrategyBean instanceof BeanFactoryAware && this.registry instanceof BeanFactory) {
            ((BeanFactoryAware) importStrategyBean).setBeanFactory((BeanFactory) this.registry);
        }
    }
}

至此，源码分析工作已经结束，接下来实战@Import注解的使用；
实战通过Import注解动态创建bean实例
到了实战验证环节了，本次实战的内容是创建一个springboot工程，通过@Import注解将bean注册到spring容器。代码详见：https://gitee.com/gd1234/springboot-study。