Spring的@Autowired依赖注入原来这么多坑！

1 做不到雨露均沾

经常会遇到，required a single bean, but 2 were found。

根据ID移除学生 DataService是个接口，其实现依赖Oracle：

现在期望把部分非核心业务从Oracle迁移到Cassandra，自然会先添加上一个新的DataService实现：

代码语言：javascript复制

@Repository
@Slf4j
public class CassandraDataService implements DataService{
    @Override
    public void deleteStudent(int id) {
        log.info("delete student info maintained by cassandra");
    }
}

当完成支持多个数据库的准备工作时，程序就已经无法启动了，报错如下：

解析

当一个Bean被构建时的核心步骤：

执行AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance：通过构造器反射出该Bean，如构建StudentController实例
执行AbstractAutowireCapableBeanFactory#populate：填充设置该Bean，如设置StudentController实例中被 @Autowired 标记的dataService属性成员。

“填充”过程的关键就是执行各种BeanPostProcessor处理器，关键代码如下：

代码语言：javascript复制

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
      //省略非关键代码
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
          //省略非关键代码
         }
      }
   }   
}

因为StudentController含标记为Autowired的成员属性dataService，所以会使用到AutowiredAnnotationBeanPostProcessor完成“装配”：找出合适的DataService bean，设置给StudentController#dataService。装配过程：

寻找所有需依赖注入的字段和方法：AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#postProcessProperties

根据依赖信息寻找依赖并完成注入。比如字段注入，参考AutowiredFieldElement#inject方法：

代码语言：javascript复制

@Override
protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
   Field field = (Field) this.member;
   Object value;
   // ...
      try {
          DependencyDescriptor desc = new DependencyDescriptor(field, this.required);
         // 寻找“依赖”，desc为"dataService"的DependencyDescriptor
         value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
      }
      
   }
   // ...
   if (value != null) {
      ReflectionUtils.makeAccessible(field);
      // 装配“依赖”
      field.set(bean, value);
   }
}

案例中的错误就发生在上述“寻找依赖”的过程中，DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency

当根据DataService类型找依赖时，会找出2个依赖：

CassandraDataService
OracleDataService

在这样的情况下，如果同时满足以下两个条件则会抛出本案例的错误：

调用determineAutowireCandidate方法来选出优先级最高的依赖，但是发现并没有优先级可依据。具体选择过程可参考

代码语言：javascript复制

DefaultListableBeanFactory#determineAutowireCandidate：
protected String determineAutowireCandidate(Map<String, Object> candidates, DependencyDescriptor descriptor) {
   Class<?> requiredType = descriptor.getDependencyType();
   String primaryCandidate = determinePrimaryCandidate(candidates, requiredType);
   if (primaryCandidate != null) {
      return primaryCandidate;
   }
   String priorityCandidate = determineHighestPriorityCandidate(candidates, requiredType);
   if (priorityCandidate != null) {
      return priorityCandidate;
   }
   // Fallback
   for (Map.Entry<String, Object> entry : candidates.entrySet()) {
      String candidateName = entry.getKey();
      Object beanInstance = entry.getValue();
      if ((beanInstance != null && this.resolvableDependencies.containsValue(beanInstance)) ||
            matchesBeanName(candidateName, descriptor.getDependencyName())) {
         return candidateName;
      }
   }
   return null;
}

优先级的决策是先根据@Primary，其次是@Priority，最后根据Bean名严格匹配。如果这些帮助决策优先级的注解都没有被使用，名字也不精确匹配，则返回null，告知无法决策出哪种最合适。

@Autowired要求是必须注入的（required默认值true），或注解的属性类型并不是可以接受多个Bean的类型，例如数组、Map、集合。这点可以参考DefaultListableBeanFactory#indicatesMultipleBeans：

代码语言：javascript复制

private boolean indicatesMultipleBeans(Class<?> type) {
   return (type.isArray() || (type.isInterface() &&
         (Collection.class.isAssignableFrom(type) || Map.class.isAssignableFrom(type))));
}

案例程序能满足这些条件，所以报错并不奇怪。而如果我们把这些条件想得简单点，或许更容易帮助我们去理解这个设计。就像我们遭遇多个无法比较优劣的选择，却必须选择其一时，与其偷偷地随便选择一种，还不如直接报错，起码可以避免更严重的问题发生。

修正

打破上述两个条件中的任何一个即可，即让候选项具有优先级或根本不选择。但并非每种条件的打破都满足实际需求：如可以通过使用**@Primary**让被标记的候选者有更高优先级，但并不一定符合业务需求，好比我们本身需要两种DB都能使用，而非不可兼得。

代码语言：javascript复制

@Repository
@Primary
@Slf4j
public class OracleDataService implements DataService{
    //省略非关键代码
}

要同时支持多种DataService，不同情景精确匹配不同的DataService，可这样修改：

代码语言：javascript复制

@Autowired
DataService oracleDataService;

将属性名和Bean名精确匹配，就能实现完美的注入选择：

需要Oracle时指定属性名为oracleDataService
需要Cassandra时则指定属性名为cassandraDataService

显式引用Bean时首字母忽略大小写

还有另外一种解决办法，即采用@Qualifier显式指定引用服务，例如采用下面的方式：

代码语言：javascript复制

@Autowired()
@Qualifier("cassandraDataService")
DataService dataService;

这样能让寻找出的Bean只有一个（即精确匹配），无需后续的决策过程：

DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency

代码语言：javascript复制

@Nullable
public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,
      @Nullable Set<String> autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
      //省略其他非关键代码
      //寻找bean过程
      Map<String, Object> matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
      if (matchingBeans.isEmpty()) {
         if (isRequired(descriptor)) {
            raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
         }
         return null;
      }
      //省略其他非关键代码
      if (matchingBeans.size() > 1) {
         //省略多个bean的决策过程，即案例1重点介绍内容
      } 
     //省略其他非关键代码
}

使用 @Qualifier 指定名称匹配，最终只找到唯一一个。但使用时，可能会忽略Bean名称首字母大小写。如：

代码语言：javascript复制

@Autowired
@Qualifier("CassandraDataService")
DataService dataService;

运行报错：

代码语言：javascript复制

Exception encountered during context initialization - cancelling refresh
attempt: org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException:
 Error creating bean with name 'studentController': Unsatisfied dependency
  expressed through field 'dataService'; nested exception is
   org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException: No
    qualifying bean of type 'com.spring.puzzle.class2.example2.DataService'
     available: expected at least 1 bean which qualifies as autowire
      candidate. Dependency annotations:
       {@org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired(required=true),
        @org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier(value=CassandraDataService)}

若未显式指定 bean 名称，默认就是类名，不过首字母小写！

假设要支持SQLServer，定义了一个名为SQLServerDataService的实现：

代码语言：javascript复制

@Autowired
@Qualifier("sQLServerDataService")
DataService dataService;

依然出现之前错误，而若改成SQLServerDataService，则运行通过。这真是疯了呀！

显式引用Bean时，首字母到底是大写还是小写？

答疑

代码语言：javascript复制

raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(),
	descriptor);

当因名称问题（例如引用Bean首字母搞错了）找不到Bean，会抛NoSuchBeanDefinitionException。

不显式设置名字的Bean，其默认名称首字母到底是大写还是小写呢？ Spring Boot应用会自动扫包，找出直接或间接标记了 @Component 的BeanDefinition。例如CassandraDataService、SQLServerDataService都被标记了@Repository，而Repository本身被@Component标记，所以都间接标记了@Component。

一旦找出这些Bean信息，就可生成Bean名，然后组合成一个个BeanDefinitionHolder返回给上层:

ClassPathBeanDefinitionScanner#doScan

BeanNameGenerator#generateBeanName产生Bean名，有两种实现方式：

因为DataService实现都是使用注解，所以Bean名称的生成逻辑最终调用的其实是

AnnotationBeanNameGenerator#generateBeanName

看Bean有无显式指明名称，若：

有用显式名称
没有生成默认名称

案例没有给Bean指名，所以生成默认名称，通过方法：

buildDefaultBeanName

首先，获取一个简短的ClassName，然后调用Introspector#decapitalize方法，设置首字母大写或小写，具体参考下面的代码实现：

一个类名是以两个大写字母开头，则首字母不变
其它情况下默认首字母变成小写

SQLServerDataService的Bean，其名称应该就是类名本身，而CassandraDataService的Bean名称则变成了首字母小写（cassandraDataService）。

修正

引用处修正

代码语言：javascript复制

@Autowired
@Qualifier("cassandraDataService")
DataService dataService;

定义处显式指定Bean名字，我们可以保持引用代码不变，而通过显式指明CassandraDataService 的Bean名称为CassandraDataService来纠正这个问题。

代码语言：javascript复制

@Repository("CassandraDataService")
@Slf4j
public class CassandraDataService implements DataService {
  //省略实现
}

如果你不太了解源码，不想纠结于首字母到底是大写还是小写，建议第二种方法

引用内部类的Bean遗忘类名

这就能搞定所有Bean显式引用不出 bug 吗？沿用上面案例，稍微再添加点别的需求，例如我们需要定义一个内部类来实现一种新的DataService，代码如下：

代码语言：javascript复制

public class StudentController {
    @Repository
    public static class InnerClassDataService implements DataService{
        @Override
        public void deleteStudent(int id) {
          //空实现
        }
    }
    // ...
 }

这时一般都用下面的方式直接去显式引用这个Bean：

代码语言：javascript复制

@Autowired
@Qualifier("innerClassDataService")
DataService innerClassDataService;

那直接采用首字母小写，这样就万无一失了吗？仍报错“找不到Bean”，why？

答疑

现在问题是“如何引用内部类的Bean”。在AnnotationBeanNameGenerator#buildDefaultBeanName，只关注了首字母是否小写，而在最后变换首字母前，有这么一行处理 class 名称的：

我们可以看下它的实现：

ClassUtils#getShortName

假设是个内部类，例如下面的类名：

代码语言：javascript复制

com.javaedge.StudentController.InnerClassDataService

经过该方法处理后，得到名称：

代码语言：javascript复制

StudentController.InnerClassDataService

最后经Introspector.decapitalize首字母变换，得到Bean名称：

代码语言：javascript复制

studentController.InnerClassDataService

所以直接使用 innerClassDataService 找不到想要的Bean。

修正

代码语言：javascript复制

@Autowired
@Qualifier("studentController.InnerClassDataService")
DataService innerClassDataService;

总结

像第一个案例，同种类型的实现，可能不是同时出现在自己的项目代码中，而是有部分实现出现在依赖的类库。看来研究源码的确能让我们少写几个 bug！

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