Java元注解meta-annotation和依赖注入详解

这篇文章既介绍一个技术，又记录一个逐渐探索发现的过程，以供大家参考。

缘起

注意到Java的依赖注入DI规范（起初以为是CDI规范，然后发现是DI规范）有个叫@Qualifier的注解，用于当一个interface或base class有多个实现类时，能选择其中一个实现。如不用这一注解，一般的（按类型）注入就会报错说“不知道要在多个实现中选哪一个”。这一注解可以放在一个自定义注解上（例如@MyPreferredImplementation），从而将自定义注解变成一个qualifier annotation（限定符注解），然后只要在某一个实现类上放上这个自定义注解，也在注入处放上这个自定义注解，就能起到连通双方的作用，指定注入这个实现类了，很方便也很语义化。（大家可以搜索学习@Qualifier的教程。）

Spring支持DI规范，而它自己也有一个叫@Qualifier注解（包名不相同，在spring的package里），不但支持以上功能，还可以直接放在待注入的变量上，用name参数（例如@Qualifier(name = “myBeanName”)）来指定要注入的那个实现类的bean name。Spring的这个功能好像更常用，至少在某公司就是这样，DI规范的qualifier功能反而有些不为人所知了。

我认为DI规范的更好，更加语义化。而这种把一个注解放在另一个注解上，是什么Java特性呢？起初不知道正确的关键词，用“annotation on annotation”之类的词语左查右查也查不到。然后看JDK的Javadoc，看哪一个呢，看已知的几个“annotation on annotation”，懂的朋友可能想到了，@Retention @Target @Inherited这些JDK内置的用来放在另一个注解上的注解，Javadoc说它们叫做元注解meta-annotation。JDK的这几个元注解有很多文章讲解，我就不讲了，这一篇专讲元注解。

探索

我就好奇了，依赖注入框架所用的元注解是怎么实现的？大家有想过吗？比如说，框架怎么知道哪些注解被标了@Qualifier元注解？第一反应是Java内置了这方面的支持，因为单元测试框架的@Test等注解也有元注解功能，这么常用的功能或许是Java原生支持的？

因此我就做了试验，写两个自定义注解，一个叫@Virtual元注解，一个叫@Real注解，把@Virtual放在@Real上，把@Real放到一个User类上，看看编译结果，然后用反射从这个类上取@Virtual，看@Real能不能自动引导到@Virtual上。示例代码如下：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Virtual {
}

@Virtual
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Real {
}

@Real
public class User {
}

编译后用IDE查看class文件，发现@Virtual元注解仍然只标在@Real上，User类上只标有@Real注解，可证明编译器没有为元注解做什么工作。然后反射的结果也是不能从User类拿到@Virtual，可证明JVM runtime也没有为元注解做什么工作。因此@Qualifier的元注解特性极有可能是相关框架自行实现的。

要怎么实现呢？我们可以自己动脑筋想一想。考虑到，Spring框架扫描所有的class文件（之所以要扫描class文件而非class对象，是因为Java不提供遍历所有class对象的功能，使框架不得不重复实现对class文件的解析工作），将其中有相应注解的class转化为BeanDefinition注册到BeanFactory。那么@Qualifier也可以类似地处理，对于扫描到的class，如果它具有@Qualifer注解，并且自身也是注解(实现了java.lang.Annotation interface)，就作为一个自定义注解注册到框架里（比如说，QualifierAnnotationRegistry？），如此一来框架就认识所有的包含@Qualifier元注解的自定义注解了，之后要使用就顺理成章了。

发现

那么Spring实际上是怎么实现的呢？我们可以查源码。到GitHub上找到spring-framework这项目，搜索代码关键词Qualifer或javax.inject.Qualifier，查到90多个Java文件，再在页面中高亮关键词”main”以过滤掉单元测试，凭经验翻阅，在前3页就能找到实现代码了：

QualifierAnnotationAutowireCandidateResolver https://github.com/spring-pro... 用于注册那些包含javax.inject.Qualifer的自定义注解。

CustomAutowireConfigurer https://github.com/spring-pro... 顺便发现这个类允许用户手动注册自定义注解，无需元注解。