Spring注解原理的详细剖析与实现

本文主要分为三部分：

一、 注解的基本概念和原理及其简单实用

二、 Spring中如何使用注解

三、 编码剖析spring@Resource的实现原理

一、注解的基本概念和原理及其简单实用

注解（Annotation）提供了一种安全的类似注释的机制，为我们在代码中添加信息提供了一种形式化得方法，使我们可以在稍后某个时刻方便的使用这些数据（通过解析注解来使用这些数据），用来将任何的信息或者元数据与程序元素（类、方法、成员变量等）进行关联。其实就是更加直观更加明了的说明，这些说明信息与程序业务逻辑没有关系，并且是供指定的工具或框架使用的。Annotation像一种修饰符一样，应用于包、类型、构造方法、方法、成员变量、参数及本地变量的申明语句中。

Annotation其实是一种接口。通过java的反射机制相关的API来访问Annotation信息。相关类（框架或工具中的类）根据这些信息来决定如何使用该程序元素或改变它们的行为。Java语言解释器在工作时会忽略这些Annotation，因此在JVM中这些Annotation是“不起作用”的，只能通过配套的工具才能对这些Annotation类型的信息进行访问和处理。

Annotation和interface的异同：

1、 annotition的类型使用关键字@interface而不是interface。它继承了java.lang.annotition.Annotition接口，并非申明了一个interface。

2、 Annotation类型、方法定义是独特的、受限制的。Annotation类型的方法必须申明为无参数、无异常抛出的。这些方法定义了Annotation的成员：方法名称为了成员名，而方法返回值称为了成员的类型。而方法返回值必须为primitive类型、Class类型、枚举类型、Annotation类型或者由前面类型之一作为元素的一位数组。方法的后面可以使用default和一个默认数值来申明成员的默认值，null不能作为成员的默认值，这与我们在非Annotation类型中定义方法有很大不同。Annotation类型和他的方法不能使用Annotation类型的参数，成员不能是generic。只有返回值类型是Class的方法可以在Annotation类型中使用generic，因为此方法能够用类转换将各种类型转换为Class。

3、 Annotation类型又与接口有着近似之处。它们可以定义常量、静态成员类型（比如枚举类型定义）。Annotation类型也可以如接口一般被实现或者继承。

* 元注解@Target,@Retention,@Documented,@Inherited 
* 
* @Target 表示该注解用于什么地方，可能的 ElemenetType 参数包括： 
* ElemenetType.CONSTRUCTOR 构造器声明 
* ElemenetType.FIELD 域声明（包括 enum 实例） 
* ElemenetType.LOCAL_VARIABLE 局部变量声明 
* ElemenetType.METHOD 方法声明 
* ElemenetType.PACKAGE 包声明 
* ElemenetType.PARAMETER 参数声明 
* ElemenetType.TYPE 类，接口（包括注解类型）或enum声明 
* 
* @Retention 表示在什么级别保存该注解信息。可选的 RetentionPolicy 参数包括： 
* RetentionPolicy.SOURCE 注解将被编译器丢弃 
* RetentionPolicy.CLASS 注解在class文件中可用，但会被VM丢弃 
* RetentionPolicy.RUNTIME VM将在运行期也保留注释，因此可以通过反射机制读取注解的信息。 
* 
* @Documented 将此注解包含在 javadoc 中 
* 
* @Inherited 允许子类继承父类中的注解

@Target(ElementType.METHOD) 
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
@Documented 
@Inherited

----------------------------------------Demo----------------------------------------------------

package com.wxy.annotation;

import java.lang.annotation.Documented;

import java.lang.annotation.ElementType; 

import java.lang.annotation.Inherited;

import java.lang.annotation.Retention;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

import java.lang.annotation.Target;

/**   

*  定义注解Test

*  注解中含有两个元素 id 和 description

*  description元素有默认值"no description"  

*   @create-time     2011-8-12   下午02:22:28   

*   @revision          $Id

*/

//该注解用于方法声明

@Target(ElementType.METHOD)

//VM将在运行期也保留注释，因此可以通过反射机制读取注解的信息

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

//将此注解包含在javadoc中

@Documented

//允许子类继承父类中的注解

@Inherited

public @interface Test { 

    public int id();

    public String description() default "no description";

}

package com.wxy.annotation;

import java.lang.reflect.Method;

/**

*   使用注解和解析注解

*  

*   @creator            xiaoyu.wang   

*   @create-time     2011-8-12   下午03:49:17   

*   @revision          $Id

*/

public class Test_1{

    /**

     * 被注释的三个方法

     */

    @Test(id = 1, description = "hello method1")

    public void method1() {

    }

    @Test(id = 2)

    public void method2() {

    }

    @Test(id = 3, description = "last method3")

    /**

     * 解析注释，将Test_1类所有被注解方法的信息打印出来

     * @param args

     */

    public static void main(String[] args) {

        Method[] methods = Test_1.class.getDeclaredMethods();

        for (Method method : methods) {

            //判断方法中是否有指定注解类型的注解

            boolean hasAnnotation = method.isAnnotationPresent(Test.class);

            if (hasAnnotation) {

                //根据注解类型返回方法的指定类型注解

                Test annotation = method.getAnnotation(Test.class);

                System.out.println("Test(method=" + method.getName() + ",id=" + annotation.id()

                                   + ",description=" + annotation.description() + ")");

            }

        }

    }

}

Spring @Resource注解实现原理编码分析

二、spring中注解@Resource的使用

1、修改bean.xml，引入命名空间（保证项目能引用到common-annotations.jar）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 

<beans xmlns=http://www.springframework.org/schema/beans

       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

       xmlns:context=http://www.springframework.org/schema/context

       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-2.5.xsd 

           http://www.springframework.org/schema/context 

           http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-2.5.xsd">

    <context:annotation-config />

         <bean id="peopleDao" class="com.wxy.dao.impl.PeopleDaoBean"></bean>

         <bean id="peopleService" class="com.wxy.service.impl.PeopleServiceBean"       

         </bean>

</beans> 

2、在PeopleServiceBean中使用@Resource注解

public class PeopleServiceBean implements PeopleService {

    @Resource

    private PeopleDao peopleDao;

    private String    name = "wxy";

    private Integer   id   = 1;

    …

}

3、 测试：

   public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        //IOC容器实例化

        ClassPathXmlApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");

        PeopleService peopleService = (PeopleService) ac.getBean("peopleService");

        peopleService.save();

    }

}

4、 结果：

 --> the method is called save()! name=wxy,id=1

this is the method PeopleDaoBean.add()!

也可以在setter方法上使用@Resource：

public class PeopleServiceBean implements PeopleService {

    private PeopleDao peopleDao;

    private String    name = "wxy";

    private Integer   id   = 1;

    /** 

     * @return the peopleDao

     */

    public PeopleDao getPeopleDao() {

        return peopleDao;

    }

    /**

     * @param peopleDao the peopleDao to set

     */

    @Resource

    public void setPeopleDao(PeopleDao peopleDao) {

        this.peopleDao = peopleDao;

}

    …..

}

结果一样。

三、@Resource注解的实现原理（只用于配置，不用于干活）

1、新建Annotation类型文件

 package com.wxy.annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;

import java.lang.annotation.Retention;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

import java.lang.annotation.Target;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Target( { ElementType.FIELD, ElementType.METHOD })

public @interface WxyResource {

    String name() default "";

}

2、使用自定义的注解@WxyResource

 public class PeopleServiceBean implements PeopleService {

    private PeopleDao peopleDao;

    private String    name = "wxy";

    private Integer   id   = 1;

    /** 

     * @param peopleDao the peopleDao to set

     */

    @WxyResource

    public void setPeopleDao(PeopleDao peopleDao) {

        this.peopleDao = peopleDao;

}

…

}

3、事实上上一步没有实现，这一步开始实现注入原理，在自定义spring容器中添加注解功能

public class WxyClassPathXMLApplicationContext {

    //存放BeanDefinition的列表，在beans.xml中定义的bean可能不止一个

    private final List<BeanDefinition> beanDefines = new ArrayList<BeanDefinition>();

    //将类名作为索引，将创建的Bean对象存入到Map中

    private final Map<String, Object>  sigletons   = new HashMap<String, Object>();

    public WxyClassPathXMLApplicationContext(String fileName) {

        //读取xml配置文件

        this.readXML(fileName);

        //实例化bean

        this.instanceBeans();

        //处理注解方式

        this.annotationInject();

        //注入对象

        this.injectObject();

    }

    /** 

     * 使用注解方式注入对象方法实现

     * @throws IntrospectionException 

     */

    private void annotationInject() {

        //循环所有bean对象

        for (String beanName : sigletons.keySet()) {

            //获取bean对象

            Object bean = sigletons.get(beanName);

            //如果bean不为空,取得bean的属性

            if (bean != null) {

                try {

                    //按属性注入

                    PropertyDescriptor[] ps = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass())

                        .getPropertyDescriptors();

                    for (PropertyDescriptor properdesc : ps) {

                        //获取属性的setter方法

                        Method setter = properdesc.getWriteMethod();

                        //判断注解是否存在

                        if (setter != null && setter.isAnnotationPresent(WxyResource.class)) {

                            //取得注解

                            WxyResource resource = setter.getAnnotation(WxyResource.class);

                            Object value = null;

                            //如果按名字找到

                            if (resource.name() != null && !"".equals(resource.name())) {

                                //取得容器中的bean对象

                                value = sigletons.get(resource.name());

                            } else {//没有按名字找到，按类型寻找

                                //取得容器中的bean对象

                                value = sigletons.get(resource.name());

                                if (value == null) {

                                    for (String key : sigletons.keySet()) {

                                        if (properdesc.getPropertyType().isAssignableFrom(

                                            sigletons.get(key).getClass())) {

                                            value = sigletons.get(key);

                                            break;

                                        }

                                    }

                                }

                            }

                            //把引用对象注入到属性

                            setter.setAccessible(true); 

                            setter.invoke(bean, value);

                        }

                    }

                    //按字段注入

                    Field[] fields = bean.getClass().getDeclaredFields();

                    for (Field field : fields) {

                        //如果注解存在

                        if (field.isAnnotationPresent(WxyResource.class)) {

                            //取得注解

                            WxyResource resource = field.getAnnotation(WxyResource.class);

                            Object value = null;

                            //如果按名字找到

                            if (resource.name() != null && !"".equals(resource.name())) {

                                //取得容器中的bean对象

                                value = sigletons.get(resource.name());

                            } else {//没有按名字找到，按类型寻找

                                //取得容器中的bean对象

                                value = sigletons.get(field.getName());

                                if (value == null) {

                                    for (String key : sigletons.keySet()) {

                                        if (field.getType().isAssignableFrom(

                                            sigletons.get(key).getClass())) {

                                            value = sigletons.get(key);

                                            break;

                                        }

                                    }

                                }

                            }

                            //允许访问private 

                            field.setAccessible(true);

                            field.set(bean, value);

                        }

                    }

                } catch (IntrospectionException e) {

                    // TODO Auto-generated catch block

                    e.printStackTrace();

                } catch (IllegalArgumentException e) {

                    // TODO Auto-generated catch block

                    e.printStackTrace();

                } catch (IllegalAccessException e) {

                    // TODO Auto-generated catch block

                    e.printStackTrace();

                } catch (InvocationTargetException e) {

                    // TODO Auto-generated catch block

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

    }

    /** 

     *为bean对象的属性注入值

     */

private void injectObject() {

….

}

….

}

4、 使用自定义容器测试：

 public class MyTest { 

    /**

     * @param args

     */

    public static void main(String[] args) {

        //MyIOC容器实例化

        WxyClassPathXMLApplicationContext ac = new WxyClassPathXMLApplicationContext("beans.xml");

        PeopleService peopleService = (PeopleService) ac.getBean("peopleService");

        peopleService.save();

    }

}

6、 测试结果：

--> the method is called save()! name=wxy,id=1

this is the method PeopleDaoBean.add()!

注解本身不做任何事情，只是像xml文件一样起到配置作用。注解代表的是某种业务意义，注解背后处理器的工作原理如上源码实现：首先解析所有属性，判断属性上是否存在指定注解，如果存在则根据搜索规则取得bean，然后利用反射原理注入。如果标注在字段上面，也可以通过字段的反射技术取得注解，根据搜索规则取得bean，然后利用反射技术注入。