怎么理解spring5的@Indexed解密

這篇文章主要介紹“怎么理解spring5的@Indexed解密”，在日常操作中，相信很多人在怎么理解spring5的@Indexed解密問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”怎么理解spring5的@Indexed解密”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

隨著云原生的發展，很多技術會被重新掂量，重新定義，歷來技術的發展也是遵循天時地利，以其勢盡享其利。再云原生下，jdk的最大的問題在于笨重（幾百mb），啟動慢，而像Serverless架構，NodeJS技術棧可謂更完美。

其實在jdk9中倡導模塊化本質在于減少JVM的體積，不需要資源（Jar）不用再加載，而啟動慢的問題其實也有解決方案GraalVM （一款類似于HotSpot VM），它的先進之處在于縮短運行的成本將.java文件直接編譯成native code，而jvm則多了一個環節，首先將.java文件編譯成字節碼(.class)，再借助JVM運行時JIT技術編譯成native code。

spring5.0開始支持@Indexed來提升進應用啟動速度，通過Annotation Processing Tools API在編譯時來構建索引文件，本質是通過靜態化來解決啟動時Bean掃描加載的時間長的問題。

what is Annotation Processing Tools API？

不是什么黑科技，之前的系列也講過，有點類似lombok。

哪些資源會被索引？

默認支持標記為Component及其派生注解（Controller、Repository、Service、Configuration等）的類，當然也可以是非spring bean（@Indexed修飾的類）。

注：如果已經是spring bean（Component修飾的類，并且Component已經被標記為@Indexed）了就沒必要再標記@Indexed，否則索引文件會再追加一個相同的，感覺這是個bug

如何使用？

使用非常講的，添加依賴就可以了，install后默認會生成一個META-INF/spring.components。

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context-indexer</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>

#spring.components
com.yh.rfe.lucky.day.service.impl.BasCostReportServiceImpl=org.springframework.stereotype.Component
com.yh.rfe.lucky.day.service.impl.BasShopRuleDetailServiceImpl=org.springframework.stereotype.Component

而CandidateComponentsIndexer負責對符合條件的注解生成索引文件，整個源碼也不是特別復雜，通過三個組件：StereotypesProvider、MetadataCollector、MetadataStore來完成。

public class CandidateComponentsIndexer implements Processor {
	@Override
	public synchronized void init(ProcessingEnvironment env) {
		this.stereotypesProviders = getStereotypesProviders(env);
		this.typeHelper = new TypeHelper(env);
		this.metadataStore = new MetadataStore(env);
		this.metadataCollector = new MetadataCollector(env, this.metadataStore.readMetadata());
	}
 
	@Override
	public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
		this.metadataCollector.processing(roundEnv);
		roundEnv.getRootElements().forEach(this::processElement);
		if (roundEnv.processingOver()) {
			writeMetaData();
		}
		return false;
	}
}
//定義了哪些注解需要被索引
interface StereotypesProvider {
	/**
	 * Return the stereotypes that are present on the given {@link Element}.
	 * @param element the element to handle
	 * @return the stereotypes or an empty set if none were found
	 */
	Set<String> getStereotypes(Element element);
}
//獲取需要被索引的CandidateComponentsMetadata（元數據）
class MetadataCollector {
	public CandidateComponentsMetadata getMetadata() {
		CandidateComponentsMetadata metadata = new CandidateComponentsMetadata();
		for (ItemMetadata item : this.metadataItems) {
			metadata.add(item);
		}
		if (this.previousMetadata != null) {
			List<ItemMetadata> items = this.previousMetadata.getItems();
			for (ItemMetadata item : items) {
				if (shouldBeMerged(item)) {
					metadata.add(item);
				}
			}
		}
		return metadata;
	}    
}
//將上面的結果輸出到spring.components中
class MetadataStore {
	static final String METADATA_PATH = "META-INF/spring.components";    
	public void writeMetadata(CandidateComponentsMetadata metadata) throws IOException {
		if (!metadata.getItems().isEmpty()) {
			try (OutputStream outputStream = createMetadataResource().openOutputStream()) {
				PropertiesMarshaller.write(metadata, outputStream);
			}
		}
	}    
}

原理

其實在spring boot項目中絕對存在ComponentScan(在SpringBootApplication中)，而傳統的spring項目中xml中對應<context:component-scan>，通過指定的 package（路徑）來掃描注入spring bean，在掃描時通過讀取spring.components文件來讀取class（類全路徑）從而達到提升速度的目的。

CandidateComponentsIndex存儲了spring.components文件的內容

public class CandidateComponentsIndex {
	private static final AntPathMatcher pathMatcher = new AntPathMatcher(".");
	private final MultiValueMap<String, Entry> index;
	/*返回指定的注解類型和包路徑相關候選類型
	* Set<String> candidates = index.getCandidateTypes("com.example", "org.springframework.stereotype.Component");
	*/
	public Set<String> getCandidateTypes(String basePackage, String stereotype) {
		List<Entry> candidates = this.index.get(stereotype);
		if (candidates != null) {
			return candidates.parallelStream()
					.filter(t -> t.match(basePackage))
					.map(t -> t.type)
					.collect(Collectors.toSet());
		}
		return Collections.emptySet();
	}    
}

CandidateComponentsIndexLoader從classloader中讀取，可以從多個jar中讀取多個索引文件。

public final class CandidateComponentsIndexLoader {
	public static final String COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.components";
	private static final ConcurrentMap<ClassLoader, CandidateComponentsIndex> cache =
			new ConcurrentReferenceHashMap<>();
	@Nullable
	public static CandidateComponentsIndex loadIndex(@Nullable ClassLoader classLoader) {
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			classLoaderToUse = CandidateComponentsIndexLoader.class.getClassLoader();
		}
		return cache.computeIfAbsent(classLoaderToUse, CandidateComponentsIndexLoader::doLoadIndex);
	}
	@Nullable
	private static CandidateComponentsIndex doLoadIndex(ClassLoader classLoader) {
		if (shouldIgnoreIndex) {
			return null;
		}
		try {
			Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION);
			if (!urls.hasMoreElements()) {
				return null;
			}
			List<Properties> result = new ArrayList<>();
			while (urls.hasMoreElements()) {
				URL url = urls.nextElement();
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url));
				result.add(properties);
			}
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Loaded " + result.size() + "] index(es)");
			}
			int totalCount = result.stream().mapToInt(Properties::size).sum();
			return (totalCount > 0 ? new CandidateComponentsIndex(result) : null);
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalStateException("Unable to load indexes from location [" +
					COMPONENTS_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
	}
}

ClassPathBeanDefinitionScanner非常重要，它就是spring 中scan時干最臟最累的活的終結者。而ClassPathScanningCandidateComponentProvider非常重要可以視為scan的頂級實現類。

其中ClassPathMapperScanner是mybatis的mapper掃描類。

public class ClassPathBeanDefinitionScanner extends ClassPathScanningCandidateComponentProvider {
	public int scan(String... basePackages) {
		int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();
 
		doScan(basePackages);
 
		// Register annotation config processors, if necessary.
		if (this.includeAnnotationConfig) {
			AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
		}
		return (this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart);
	}    
	protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
		Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
		Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();
		for (String basePackage : basePackages) {
			Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);//看這里吧
			for (BeanDefinition candidate : candidates) {
				ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);
				candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
				String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);
				if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {
					postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);
				}
				if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
					AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);
				}
				if (checkCandidate(beanName, candidate)) {
					BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);
					definitionHolder =
							AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
					beanDefinitions.add(definitionHolder);
					registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
				}
			}
		}
		return beanDefinitions;
	}
}
public class ClassPathScanningCandidateComponentProvider implements EnvironmentCapable, ResourceLoaderAware {
	private MetadataReaderFactory metadataReaderFactory;//這個之前講過類元數據讀取
	private CandidateComponentsIndex componentsIndex;//前面講過
	public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
		if (this.componentsIndex != null && indexSupportsIncludeFilters()) {
			return addCandidateComponentsFromIndex(this.componentsIndex, basePackage);
		}
		else {
			return scanCandidateComponents(basePackage);
		}
	}
	private Set<BeanDefinition> addCandidateComponentsFromIndex(CandidateComponentsIndex index, String basePackage) {
		Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<>();
		try {
			Set<String> types = new HashSet<>();
			for (TypeFilter filter : this.includeFilters) {
				String stereotype = extractStereotype(filter);
				if (stereotype == null) {
					throw new IllegalArgumentException("Failed to extract stereotype from "+ filter);
				}
				types.addAll(index.getCandidateTypes(basePackage, stereotype));
			}
			boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();
			boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();
			for (String type : types) {
				MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(type);
				if (isCandidateComponent(metadataReader)) {
					AnnotatedGenericBeanDefinition sbd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(
							metadataReader.getAnnotationMetadata());
					if (isCandidateComponent(sbd)) {
						if (debugEnabled) {
							logger.debug("Using candidate component class from index: " + type);
						}
						candidates.add(sbd);
					}
					else {
						if (debugEnabled) {
							logger.debug("Ignored because not a concrete top-level class: " + type);
						}
					}
				}
				else {
					if (traceEnabled) {
						logger.trace("Ignored because matching an exclude filter: " + type);
					}
				}
			}
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
		}
		return candidates;
	}    
}

AnnotationConfigApplicationContext#scan你一定不陌生吧，這可是開發用戶級的API，其實它的scanner就是ClassPathBeanDefinitionScanner

public class AnnotationConfigApplicationContext extends GenericApplicationContext implements AnnotationConfigRegistry {
	private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader;
	private final ClassPathBeanDefinitionScanner scanner;
	public AnnotationConfigApplicationContext() {
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}
	public AnnotationConfigApplicationContext(String... basePackages) {
		this();
		scan(basePackages);
		refresh();
	}  
	public void register(Class<?>... annotatedClasses) {
		Assert.notEmpty(annotatedClasses, "At least one annotated class must be specified");
		this.reader.register(annotatedClasses);
	}
}

其實關于@Indexed個人覺得實現上還是有一定局限性（只是針對當前maven的一個module，換言之是基于jar的），要基于當前整個工程文件特別是org.springframework包（這個下面有很多待加載到ioc的bean的jar）工作量還是不少的，官方還沒考慮吧。

到此，關于“怎么理解spring5的@Indexed解密”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！