Spring揭秘：ClassPathScanningProvider接口应用场景及实现原理！

Spring揭秘：ClassPathScanningCandidateComponentProvider接口应用场景及实现原理！ - 程序员古德

技术应用场景

ClassPathScanningCandidateComponentProvider是Spring框架中一个非常核心的类，它主要用于在类路径下扫描并发现带有特定注解的组件，支持诸如@ComponentScan、@Component、@Service、@Repository和@Controller等注解的自动扫描和注册。

ClassPathScanningCandidateComponentProvider 解决了以下几个技术问题：

组件自动发现：在Spring应用程序中，会有大量的组件（如服务、控制器、存储库等），这些组件通常使用Spring的注解进行标记，手动配置这些组件可能会非常繁琐且容易出错，使用ClassPathScanningCandidateComponentProvider，Spring可以自动扫描类路径，发现并注册这些组件，从而大大简化了配置过程。
可扩展性：这个类提供了高度的可扩展性，可以通过覆盖其方法或提供自定义的过滤器来定制扫描过程，例如，可以指定只扫描特定包下的组件，或者只扫描带有特定注解的组件。
与Spring容器集成：ClassPathScanningCandidateComponentProvider与Spring的ApplicationContext容器紧密集成，使用它发现的组件可以直接注册到容器中，使得这些组件能够在应用程序的其他部分中被自动装配和使用。
支持多种注解类型：这个类不仅支持Spring自带的注解（如@Component、@Service等），还支持自定义注解，因此可以创建自己的注解，并使用ClassPathScanningCandidateComponentProvider在类路径中扫描带有这些注解的组件。

伪代码案例

下面是一个简单的示例，演示了如何使用 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 类来扫描指定包路径下带有特定注解的类。

在这个例子中，使用带有 @Component 注解的类进行测试，如下代码。

首先，创建一些带有 @Component 注解的组件类作为扫描的目标。

// MyComponent1.java  
package com.example.components;  
  
import org.springframework.stereotype.Component;  
  
@Component  
public class MyComponent1 {  
    // ...  
}  
  
// MyComponent2.java  
package com.example.components;  
  
import org.springframework.stereotype.Component;  
  
@Component  
public class MyComponent2 {  
    // ...  
}

然后，编写一个客户端类，该类使用 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 来扫描这些组件。

// ComponentScannerClient.java  
package com.example;  
  
import org.springframework.context.annotation.ClassPathScanningCandidateComponentProvider;  
import org.springframework.core.type.filter.AnnotationTypeFilter;  
import org.springframework.stereotype.Component;  
  
import java.io.IOException;  
import java.util.Set;  
  
public class ComponentScannerClient {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 实例  
        ClassPathScanningCandidateComponentProvider scanner = new ClassPathScanningCandidateComponentProvider(false);  
  
        // 添加一个过滤器，只包含带有 @Component 注解的类  
        scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(Component.class));  
  
        // 指定要扫描的包路径  
        String basePackage = "com.example.components";  
  
        // 执行扫描并获取候选组件  
        Set<BeanDefinition> candidateComponents = scanner.findCandidateComponents(basePackage);  
  
        // 输出扫描结果  
        for (BeanDefinition beanDefinition : candidateComponents) {  
            System.out.println("Found component: " + beanDefinition.getBeanClassName());  
        }  
    }  
}

运行这个示例，控制台会输出类似下面的内容：

Found component: com.example.components.MyComponent1  
Found component: com.example.components.MyComponent2

核心API

ClassPathScanningCandidateComponentProvider 类提供了一系列的方法，用于配置扫描过程、执行扫描以及处理扫描结果。以下是该类中一些主要方法的含义：

ClassPathScanningCandidateComponentProvider(boolean useDefaultFilters)
- 构造函数，用于创建一个新的 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 实例。
- 参数 useDefaultFilters 指定是否应用默认的过滤器。如果为 true，则会自动包含对 @Component、@Repository、@Service 和 @Controller 的支持。
addIncludeFilter(TypeFilter includeFilter)
- 添加一个包含过滤器，用于指定哪些类型的组件应该被包含在扫描结果中。
- TypeFilter 是一个接口，可以通过实现该接口来定义自定义的过滤逻辑。
addExcludeFilter(TypeFilter excludeFilter)
- 添加一个排除过滤器，用于指定哪些类型的组件应该被排除在扫描结果之外。
- 同样，TypeFilter 可以用于定义自定义的排除逻辑。
findCandidateComponents(String basePackage)
- 执行扫描操作，查找指定基础包及其子包下的候选组件。
- 返回的是一个 Set<BeanDefinition>。
isCandidateComponent(MetadataReader metadataReader)
- 判断给定的 MetadataReader 是否是一个候选组件。
- 这个方法通常用于内部逻辑，但也可以被覆盖以实现自定义的候选组件判断逻辑。
resetFilters(boolean includeDefaultFilters)
- 重置之前添加的所有过滤器，并可以选择是否包含默认过滤器。
- 这允许重用同一个 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 实例进行多次不同的扫描操作。
setEnvironment(Environment environment)
- 设置用于解析属性占位符的 Environment 实例。
- 这允许在扫描过程中使用 Spring 的环境抽象来解析例如占位符配置的值。
setResourceLoader(ResourceLoader resourceLoader)
- 设置用于加载资源的 ResourceLoader 实例。
- 这允许在扫描过程中访问和加载类路径资源。
setMetadataReaderFactory(MetadataReaderFactory metadataReaderFactory)
- 设置用于创建 MetadataReader 实例的工厂。
- 这允许自定义如何读取类的元数据。
registerDefaultFilters()
- 注册默认的过滤器。这个方法通常在构造函数中被调用，但也可以被覆盖以实现自定义的默认过滤器注册逻辑。

注意：这里列出的是一些核心方法，可能在不同的Spring版本中方法的数量会不一样，但是总体上差距不会非常大。

技术原理

ClassPathScanningCandidateComponentProvider类是Spring框架中用于扫描类路径以查找带特定注解的组件的关键类。它的实现原理基于Java的反射机制、类加载器以及Spring的内部元数据处理机制。

实现原理

1、类加载器和资源访问

ClassPathScanningCandidateComponentProvider使用Java的类加载器（ClassLoader）来访问类路径上的资源，类加载器负责从文件系统、JAR文件或其他资源位置加载类。
Spring利用类加载器的getResources方法来获取所有匹配给定包名的资源路径。

2、扫描和过滤

一旦获取了资源路径，ClassPathScanningCandidateComponentProvider就会扫描这些路径以查找候选组件。
扫描过程中，可以使用包含（include）和排除（exclude）过滤器来进一步细化扫描结果，这些过滤器基于注解、类名、包名或其他条件来过滤组件。
默认的过滤器通常会包含标注有@Component、@Repository、@Service和@Controller注解的类。

3、元数据处理

对于扫描到的每个类，ClassPathScanningCandidateComponentProvider会使用MetadataReader来读取类的元数据，MetadataReader是Spring内部的一个接口，用于访问类的元数据而无需实际加载类。
MetadataReaderFactory负责创建MetadataReader实例，默认情况下，它使用ASM库来读取类的字节码并提取元数据。

4、候选组件识别

通过分析元数据，ClassPathScanningCandidateComponentProvider能够确定一个类是否是一个候选组件，这是通过检查类上的注解来实现的。
如果一个类被识别为候选组件，它将被添加到扫描结果的集合中。

运行机制

底层算法大致如下：

初始化：配置 ClassPathScanningCandidateComponentProvider 实例，包括是否使用默认过滤器以及添加自定义的包含或排除过滤器。
扫描：调用 findCandidateComponents 方法并传入要扫描的基础包名，该方法内部会：1、使用类加载器的 getResources 方法获取所有匹配包名的资源路径。2、遍历这些资源路径，对每个路径执行扫描操作。
过滤和读取元数据：对于扫描到的每个资源（通常是 .class 文件），使用 MetadataReader 读取其元数据，并应用过滤器来确定是否应该将其包含为候选组件。
收集结果：将识别为候选组件的类信息收集起来并返回，这些信息通常用于后续的 Spring 容器初始化过程，如创建 Bean 定义等。