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## javax.inject.Provider
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- [javax.inject.Provider](#javaxinjectprovider)
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- [一、基本信息](#一基本信息)
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- [二、接口描述](#二接口描述)
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- [三、接口源码](#三接口源码)
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- [四、主要功能](#四主要功能)
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- [五、最佳实践](#五最佳实践)
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- [六、时序图](#六时序图)
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- [Provider注册](#provider注册)
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- [Provider实例化](#provider实例化)
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- [Provider泛型提取](#provider泛型提取)
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- [七、源码分析](#七源码分析)
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- [Provider注册](#provider注册-1)
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- [Provider实例化](#provider实例化-1)
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- [Provider泛型提取](#provider泛型提取-1)
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- [八、注意事项](#八注意事项)
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- [九、总结](#九总结)
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- [最佳实践总结](#最佳实践总结)
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- [源码分析总结](#源码分析总结)
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### 一、基本信息
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✒️ **作者** - Lex 📝 **博客** - [我的CSDN]() 📚 **文章目录** - [所有文章](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading) 🔗 **源码地址** - [Provider源码](https://github.com/xuchengsheng/spring-reading/tree/master/spring-jsr/spring-jsr330-provider)
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### 二、接口描述
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`javax.inject.Provider<T>` 是一个在 JSR-330 "Dependency Injection for Java" 规范中定义的接口，它用于延迟地获取注入的依赖项。Spring 框架支持 JSR-330，并因此也支持 `javax.inject.Provider` 接口。
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### 三、接口源码
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`Provider<T>` 接口的目的主要是为了允许实时、按需的创建和提供对象。
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```java
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/**
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* 代表一个特定类型T的实例提供者。
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* 它是 JSR-330 "Java的依赖注入" 规范的一部分。
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* 该接口允许实现每次调用 get 方法时产生新的实例（类似于工厂方法），
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* 或者为多次调用返回相同的实例。
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*
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* 它在以下情况尤为有用：
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* - 懒加载或按需创建对象。
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* - 检索多个原型作用域 bean 的实例。
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* - 在某些情况下解决循环依赖。
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*/
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public interface Provider<T> {
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/**
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* 提供 T 的一个实例。根据实现情况，
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* 每次调用此方法时都可能创建一个新的实例，
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* 或者为多次调用返回相同的实例。
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*
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* @return T 的一个实例
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* @throws RuntimeException 如果在提供实例时出现错误。
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* 例如，在 T 的注入或构造过程中出现错误。
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* 建议调用者不要捕获这些异常，因为行为可能因不同的注入器实现或配置而异。
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*/
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T get();
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}
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```
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### 四、主要功能
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1. **按需创建和提供实例**
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+ 当你请求一个对象的实例时，`Provider<T>` 可以为你提供一个实例，而不需要直接实例化或查找对象。这为按需创建对象提供了一种机制。
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2. **处理原型作用域的 beans**
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+ 在Spring中，如果你有一个原型作用域的bean，使用 `Provider<T>` 可以确保每次调用 `get()` 方法时都获得一个新的bean实例。
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3. **解决循环依赖**
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+ 在某些情况下，特别是当涉及到原型作用域的bean时，使用 `Provider<T>` 可以帮助解决因直接注入而产生的循环依赖问题。
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4. **提供更多的灵活性**
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+ 与直接注入bean相比，使用 `Provider<T>` 可以让你决定何时以及如何获取bean实例。这可以为那些需要在运行时基于特定条件决定是否创建或获取bean的应用程序提供更大的灵活性。
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### 五、最佳实践
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首先来看看启动类入口，上下文环境使用`AnnotationConfigApplicationContext`（此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式），构造参数我们给定了一个`MyConfiguration`组件类。然后从Spring上下文中获取一个`MyController`类型的bean并调用了`showService`方法，
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```java
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public class ProviderApplication {
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public static void main(String[] args) {
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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
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MyController controller = context.getBean(MyController.class);
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controller.showService();
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}
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}
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```
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在`MyConfiguration`类中，使用了`@ComponentScan("com.xcs.spring")`注解告诉 Spring 在指定的包（在这里是 "`com.xcs.spring`"）及其子包中搜索带有 `@Component`、`@Service`、`@Repository` 和 `@Controller` 等注解的类，并将它们自动注册为 beans。这样，spring就不必为每个组件明确写一个 bean 定义。Spring 会自动识别并注册它们。
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```java
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@Configuration
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@ComponentScan("com.xcs.spring")
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public class MyConfiguration {
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}
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```
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`MyController`，它使用`@Autowired`注入了一个`Provider<MyService>`。然后，`MyController`类的`showService`方法中使用`myServiceProvider`来获取`MyService`的两个实例。
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```java
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@Controller
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public class MyController {
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@Autowired
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private Provider<MyService> myServiceProvider;
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public void showService(){
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System.out.println("myServiceProvider1 = " + myServiceProvider.get());
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System.out.println("myServiceProvider2 = " + myServiceProvider.get());
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}
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}
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```
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`MyService` 是一个简单的服务类，但我们没有定义任何方法或功能。
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```java
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@Service
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public class MyService {
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}
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```
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运行结果发现，`myServiceProvider1` 和 `myServiceProvider2` 两次获取到的 `MyService` 实例具有相同的对象引用（`@235ecd9f`）。这说明 `MyService` bean 是单例作用域的。
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| :warning: 注意！ |
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| :----------------------------------------------------------- |
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| 在 Spring 中，默认的作用域是单例（singleton），这意味着在整个 Spring 容器中，一个特定的 bean 定义只有一个实例。因此，无论你调用多少次 `myServiceProvider.get()`，它都会返回相同的 `MyService` 实例。如果你想每次都获得一个新的 `MyService` 实例，你需要将 `MyService` 定义为原型作用域（prototype）。 |
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```java
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myServiceProvider1 = com.xcs.spring.service.MyService@235ecd9f
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myServiceProvider2 = com.xcs.spring.service.MyService@235ecd9f
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```
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### 六、时序图
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#### Provider注册
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~~~mermaid
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sequenceDiagram
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Title: Provider注册时序图
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NamedApplication->>AnnotationConfigApplicationContext: AnnotationConfigApplicationContext(componentClasses)
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Note right of AnnotationConfigApplicationContext: 创建一个基于注解的应用上下文
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AnnotationConfigApplicationContext->>AnnotationConfigApplicationContext: AnnotationConfigApplicationContext()
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Note right of AnnotationConfigApplicationContext: AnnotationConfigApplicationContext 构造器
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AnnotationConfigApplicationContext->>GenericApplicationContext:GenericApplicationContext()
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Note right of GenericApplicationContext: 基于GenericApplicationContext的构造
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GenericApplicationContext->>DefaultListableBeanFactory: new DefaultListableBeanFactory()
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Note right of DefaultListableBeanFactory: 创建一个默认的可列出的bean工厂
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DefaultListableBeanFactory->>DefaultListableBeanFactory: ClassUtils.forName("javax.inject.Provider",classLoader)
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Note right of DefaultListableBeanFactory: 执行DefaultListableBeanFactory内的静态代码块
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~~~
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#### Provider实例化
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~~~mermaid
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sequenceDiagram
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Title: Provider实例化时序图
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AbstractAutowireCapableBeanFactory->>AutowiredAnnotationBeanPostProcessor: postProcessProperties(pvs,bean,beanName)
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Note right of AutowiredAnnotationBeanPostProcessor: 处理bean属性的注入
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AutowiredAnnotationBeanPostProcessor->>InjectionMetadata: inject(target,beanName,pvs)
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Note right of InjectionMetadata: 对目标bean执行依赖注入
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InjectionMetadata->>AutowiredFieldElement: inject(bean,beanName,pvs)
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Note right of AutowiredFieldElement: 对具体的字段执行依赖注入
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AutowiredFieldElement->>AutowiredFieldElement: resolveFieldValue(field,bean,beanName)
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Note right of AutowiredFieldElement: 解析字段值以进行注入
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AutowiredFieldElement->>DefaultListableBeanFactory: resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter)
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Note right of DefaultListableBeanFactory: 解析指定的依赖关系
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DefaultListableBeanFactory->>Jsr330Factory: new Jsr330Factory()
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Note right of Jsr330Factory: 创建一个新的JSR-330工厂
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Jsr330Factory->>DefaultListableBeanFactory: 返回Factory
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Note right of DefaultListableBeanFactory: 获取JSR-330工厂实例
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DefaultListableBeanFactory->>Jsr330Factory: createDependencyProvider(descriptor,beanName)
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Note right of Jsr330Factory: 创建依赖提供者
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Jsr330Factory->>Jsr330Provider: new Jsr330Provider(descriptor, beanName)
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Note right of Jsr330Provider: 创建一个新的JSR-330提供者
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Jsr330Provider->>Jsr330Factory: 返回Provider
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Note right of Jsr330Factory: 获取JSR-330提供者实例
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Jsr330Factory->>DefaultListableBeanFactory: 返回Provider
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Note right of DefaultListableBeanFactory: 获取JSR-330提供者
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DefaultListableBeanFactory->>AutowiredFieldElement: 返回Provider
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Note right of AutowiredFieldElement:
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AutowiredFieldElement->>Field: field.set(bean, Provider)
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Note right of Field: 使用Provider设置字段值
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~~~
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#### Provider泛型提取
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~~~mermaid
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sequenceDiagram
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Title: Provider泛型提取时序图
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MyController->>Jsr330Provider:get()
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Note over Jsr330Provider: MyController尝试获取Bean。
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Jsr330Provider->>DependencyObjectProvider:getValue()
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Note over DependencyObjectProvider: Jsr330Provider委托给DependencyObjectProvider来实际获取值。
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DependencyObjectProvider->>DefaultListableBeanFactory:doResolveDependency(descriptor,beanName,autowiredBeanNames,typeConverter)
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Note over DefaultListableBeanFactory: DependencyObjectProvider将实际的依赖解析任务交给DefaultListableBeanFactory。
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DefaultListableBeanFactory->>DependencyObjectProvider:返回Bean
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Note over DependencyObjectProvider: DefaultListableBeanFactory完成解析并返回相关Bean。
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DependencyObjectProvider->>Jsr330Provider:返回Bean
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Note over Jsr330Provider: DependencyObjectProvider将Bean返回给Jsr330Provider。
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Jsr330Provider->>MyController:返回Bean
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Note over MyController: Jsr330Provider将Bean返回给MyController。
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~~~
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### 七、源码分析
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#### Provider注册
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首先来看看启动类入口，上下文环境使用`AnnotationConfigApplicationContext`（此类是使用Java注解来配置Spring容器的方式），构造参数我们给定了一个`MyConfiguration`组件类。然后从Spring上下文中获取一个`MyController`类型的bean并调用了`showService`方法，
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```java
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public class ProviderApplication {
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public static void main(String[] args) {
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AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
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MyController controller = context.getBean(MyController.class);
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controller.showService();
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}
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}
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```
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在`org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext#AnnotationConfigApplicationContext`构造函数中，执行了三个步骤，我们本次重点关注`this()`。
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```java
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public AnnotationConfigApplicationContext(Class<?>... componentClasses) {
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this();
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register(componentClasses);
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refresh();
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}
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```
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在`org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext#AnnotationConfigApplicationContext()`方法中，初始化了的两个核心组件，一个用于读取注解定义的bean (`AnnotatedBeanDefinitionReader`)，另一个用于扫描类路径并自动检测bean组件 (`ClassPathBeanDefinitionScanner`)，也是本次重点分析的内容。
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```java
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public AnnotationConfigApplicationContext() {
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StartupStep createAnnotatedBeanDefReader = this.getApplicationStartup().start("spring.context.annotated-bean-reader.create");
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this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
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createAnnotatedBeanDefReader.end();
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this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
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}
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```
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在`org.springframework.context.support.GenericApplicationContext#GenericApplicationContext()`方法中，创建了一个新的`DefaultListableBeanFactory`实例并赋值给`beanFactory`属性
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```java
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public GenericApplicationContext() {
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this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
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}
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```
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在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory`静态代码块中，尝试加载JSR-330（即`javax.inject` API）中定义的`Provider`接口。这个接口是Java的依赖注入规范中的一部分。如果该接口可用，它将被赋给`javaxInjectProviderClass`变量；否则，如果接口不可用（例如，运行环境中没有提供相关的库），`javaxInjectProviderClass`将被设置为`null`。
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```java
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static {
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try {
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javaxInjectProviderClass =
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ClassUtils.forName("javax.inject.Provider", DefaultListableBeanFactory.class.getClassLoader());
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}
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catch (ClassNotFoundException ex) {
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// JSR-330 API not available - Provider interface simply not supported then.
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javaxInjectProviderClass = null;
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}
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}
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```
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#### Provider实例化
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在`org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessProperties`方法中，用于处理bean属性的后处理，特别是通过`@Autowired`等注解进行的属性注入。
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```java
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@Override
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public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
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// 获取与bean名称和类相关的InjectionMetadata。
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// 这包括该bean需要进行注入的所有字段和方法。
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InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
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try {
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||
// 使用获取到的InjectionMetadata，实际进行属性的注入。
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metadata.inject(bean, beanName, pvs);
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}
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// 如果在注入过程中出现BeanCreationException，直接抛出。
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catch (BeanCreationException ex) {
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throw ex;
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}
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// 捕获其他异常，并以BeanCreationException的形式抛出，提供详细的错误信息。
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catch (Throwable ex) {
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throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
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}
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||
// 返回原始的PropertyValues，因为这个方法主要关注依赖注入而不是修改属性。
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return pvs;
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}
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```
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在`org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata#inject`方法中，主要目的是将所有需要注入的元素（例如带有`@Autowired`等注解的字段或方法）注入到目标bean中。
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```java
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public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
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// 获取已经检查的元素。通常，在初始化阶段，所有的元素都会被检查一次。
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Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;
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// 如果已经有检查过的元素，则使用它们，否则使用所有注入的元素。
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Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
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(checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);
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// 如果有需要注入的元素...
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if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
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// 遍历每个元素并注入到目标bean中。
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for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
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||
// 对每个元素（字段或方法）执行注入操作。
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element.inject(target, beanName, pvs);
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}
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}
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}
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```
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在`org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#inject`方法中，首先检查字段的值是否已经被缓存。如果已缓存，则从缓存中获取，否则重新解析。然后，它确保字段是可访问的（特别是对于私有字段），并将解析的值设置到目标bean的相应字段中。
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```java
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@Override
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protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
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// 获取代表带有@Autowired注解的字段的Field对象。
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Field field = (Field) this.member;
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Object value;
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// 如果字段的值已经被缓存（即先前已解析过），则尝试从缓存中获取。
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if (this.cached) {
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try {
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||
// 从缓存中获取已解析的字段值。
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value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue);
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||
}
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||
catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
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||
// 如果缓存中的bean已被意外删除 -> 重新解析。
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value = resolveFieldValue(field, bean, beanName);
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}
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}
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else {
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||
// 如果字段值未被缓存，直接解析。
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value = resolveFieldValue(field, bean, beanName);
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}
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||
// 如果解析到的值不为null...
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if (value != null) {
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||
// 使字段可访问，这是必要的，特别是当字段是private时。
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ReflectionUtils.makeAccessible(field);
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||
// 实际将解析的值注入到目标bean的字段中。
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||
field.set(bean, value);
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||
}
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||
}
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||
```
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||
在`org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.AutowiredFieldElement#resolveFieldValue`方法中，通过`beanFactory.resolveDependency`方法从Spring的bean工厂中解析字段的值。
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```java
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@Nullable
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private Object resolveFieldValue(Field field, Object bean, @Nullable String beanName) {
|
||
// ... [代码部分省略以简化]
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||
Object value;
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try {
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||
// 通过`beanFactory.resolveDependency`方法从Spring的bean工厂中解析字段的值
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||
value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
|
||
}
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||
catch (BeansException ex) {
|
||
throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex);
|
||
}
|
||
// ... [代码部分省略以简化]
|
||
return value;
|
||
}
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||
```
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|
||
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#resolveDependency`方法中，如果依赖类型确实是`javax.inject.Provider`，则创建一个`Jsr330Factory`实例并调用其`createDependencyProvider`方法。这将创建并返回一个满足JSR-330规范的`Provider`实例。
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||
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||
```java
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@Override
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||
@Nullable
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||
public Object resolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String requestingBeanName,
|
||
@Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
|
||
|
||
// ... [代码部分省略以简化]
|
||
if (javaxInjectProviderClass == descriptor.getDependencyType()) {
|
||
return new Jsr330Factory().createDependencyProvider(descriptor, requestingBeanName);
|
||
}
|
||
// ... [代码部分省略以简化]
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.Jsr330Factory#createDependencyProvider`方法中，创建并返回了一个 `Jsr330Provider` 的新实例。这个 `Jsr330Provider` 类是一个适配器或代理，用于实现 JSR-330 的 `Provider` 接口，从而允许 Spring 框架与其他遵循 JSR-330 规范的依赖注入框架互操作。
|
||
|
||
```java
|
||
public Object createDependencyProvider(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName) {
|
||
return new Jsr330Provider(descriptor, beanName);
|
||
}
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||
```
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||
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||
#### Provider泛型提取
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||
|
||
`MyController`，它使用`@Autowired`注入了一个`Provider<MyService>`。然后，`MyController`类的`showService`方法中使用`myServiceProvider`来获取`MyService`的两个实例。
|
||
|
||
```java
|
||
@Controller
|
||
public class MyController {
|
||
|
||
@Autowired
|
||
private Provider<MyService> myServiceProvider;
|
||
|
||
public void showService(){
|
||
System.out.println("myServiceProvider1 = " + myServiceProvider.get());
|
||
System.out.println("myServiceProvider2 = " + myServiceProvider.get());
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.Jsr330Factory.Jsr330Provider#get`方法中，简单地调用了 `getValue()` 方法来获取并返回一个对象。
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||
|
||
```java
|
||
@Override
|
||
@Nullable
|
||
public Object get() throws BeansException {
|
||
return getValue();
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
在`org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.DependencyObjectProvider#getValue`方法中，直接解析和返回该依赖。
|
||
|
||
```java
|
||
@Nullable
|
||
protected Object getValue() throws BeansException {
|
||
if (this.optional) {
|
||
return createOptionalDependency(this.descriptor, this.beanName);
|
||
}
|
||
else {
|
||
return doResolveDependency(this.descriptor, this.beanName, null, null);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
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### 八、注意事项
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||
1. **依赖检查**
|
||
+ 与直接注入Bean不同，使用 `Provider` 注入的Bean在启动时不会进行立即检查。如果你希望容器启动时进行依赖检查，你应该避免使用 `Provider`。
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||
2. **性能**
|
||
+ 每次调用 `Provider.get()` 时，都可能会触发一个新的Bean的创建（如果该Bean的scope是prototype的话）。所以，频繁地调用 `Provider.get()` 可能会有性能问题。
|
||
3. **原型作用域**
|
||
+ 如果你使用 `Provider` 来注入原型作用域的Bean，那么每次调用 `Provider.get()` 都会返回一个新的实例。需要确保这是你所期望的行为。
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||
4. **泛型类型**
|
||
+ 当使用 `Provider` 时，必须为其提供泛型类型以指示所期望注入的Bean的类型。
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||
5. **与其他注解的组合**
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||
+ 虽然 `Provider` 可以与其他Spring注解（如 `@Qualifier`）组合使用，但必须确保这些组合在语义上是有意义的。
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6. **错误处理**
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+ `Provider.get()` 方法可能会抛出 `BeansException`。在使用它时，你应该准备处理这些异常。
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7. **与JSR-330的兼容性**
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+ 尽管 Spring 提供了对 `Provider` 的支持，但如果你正在使用其他支持JSR-330的容器，确保 `Provider` 的行为在这些容器中是一致的。
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8. **循环依赖**
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+ 与直接Bean注入相比，使用 `Provider` 可能会更容易解决某些循环依赖的问题，但仍然要注意避免引入不必要的复杂性。
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### 九、总结
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#### 最佳实践总结
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1. **启动类与上下文配置**
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+ 利用 `AnnotationConfigApplicationContext` 为 Spring 提供了基于 Java 注解的配置方式。在这里，我们使用 `MyConfiguration` 类作为配置类来初始化 Spring 上下文。
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2. **组件扫描**
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+ 通过在 `MyConfiguration` 配置类上使用 `@ComponentScan` 注解，我们指示 Spring 自动扫描指定包及其子包中的组件（如 `@Component`、`@Service`、`@Repository` 和 `@Controller` 注解的类），并将它们注册为 beans，从而减少了明确为每个组件定义 bean 的需要。
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3. **服务注入**
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+ 在 `MyController` 类中，我们使用 `@Autowired` 注解来自动注入 `Provider<MyService>` 类型的 bean。通过这种方式，我们可以轻松地从 Provider 中获取 `MyService` 实例。
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4. **服务使用**
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+ 在 `MyController` 的 `showService` 方法中，我们两次调用 `myServiceProvider.get()` 以演示如何从 Provider 获取 `MyService` 的实例。
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5. **单例作用域**
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+ 通过运行结果，我们可以观察到两次获取的 `MyService` 实例是相同的，这说明 `MyService` bean 是单例作用域的。在 Spring 中，默认的 bean 作用域是单例，这意味着对于一个特定的 bean 定义，在整个 Spring 容器中只有一个实例。
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6. **注意点**
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+ 尽管 Spring 的默认作用域是单例，但在某些场景下，我们可能希望每次请求都返回一个新的 bean 实例。在这种情况下，我们可以考虑将 bean 定义为原型作用域。
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#### 源码分析总结
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1. **初始化与上下文配置**：
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- 启动时，我们使用`AnnotationConfigApplicationContext`为Spring创建了基于Java注解的配置环境，并使用`MyConfiguration`组件类作为构造参数。
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- 在其构造函数中，通过`this()`初始化了两个核心组件：一个用于读取注解定义的bean (`AnnotatedBeanDefinitionReader`) 和一个用于扫描类路径并自动检测bean组件 (`ClassPathBeanDefinitionScanner`)。
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2. **JSR-330 `Provider`的加载**：
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- 在`DefaultListableBeanFactory`的静态代码块中，尝试加载了JSR-330规范的`Provider`接口。
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- 如果`Provider`接口可用，它就会被赋给一个特定的类变量。
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3. **处理`@Autowired`注解**：
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- 通过`AutowiredAnnotationBeanPostProcessor`处理bean属性，尤其是通过`@Autowired`进行的属性注入。
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- 在处理过程中，会解析字段的值并进行注入，其中涉及到`Provider`的使用和处理。
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4. **解析`Provider`的依赖**：
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- 当遇到一个字段或属性的类型为`Provider<T>`时，Spring会在`DefaultListableBeanFactory`中特殊处理它。
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- 对于JSR-330的`Provider`类型的依赖，Spring会创建一个特定的`Provider`实例来满足这个依赖，这是通过`Jsr330Factory`和其内部类`Jsr330Provider`实现的。
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5. **获取`Provider`的值**：
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- 在`Jsr330Provider`中的`get`方法被调用时，会进一步调用`getValue`方法。
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- `getValue`方法负责实际的依赖解析，返回所需的bean实例。 |