这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

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作者:你在我家门口

juejin.im/post/5ce5effb6fb9a07f0b039a14

前言

小伙伴们是否想起曾经被 SSM 整合支配的恐惧?相信很多小伙伴都是有过这样的经历的,一大堆配置问题,各种排除扫描,导入一个新的依赖又得添加新的配置。自从有了 SpringBoot 之后,咋们就起飞了!各种零配置开箱即用,而我们之所以开发起来能够这么爽,自动配置的功劳少不了,今天我们就一起来讨论一下 SpringBoot 自动配置原理。

本文主要分为三大部分:

  • SpringBoot 源码常用注解拾遗
  • SpringBoot 启动过程
  • SpringBoot 自动配置原理
  • SpringBoot 启动过程

    1. SpringBoot 源码常用注解拾遗

    这部分主要讲一下 SpringBoot 源码中经常使用到的注解,以扫清后面阅读源码时候的障碍。

    组合注解

    当可能大量同时使用到几个注解到同一个类上,就可以考虑将这几个注解到别的注解上。被注解的注解我们就称之为组合注解。

  • 元注解:可以注解到别的注解上的注解。
  • 组合注解:被注解的注解我们就称之为组合注解。
  • 组合注解:被注解的注解我们就称之为组合注解。

    @Value 【Spring 提供】

    @Value 就相当于传统 xml 配置文件中的 value 字段。

    假设存在代码:

    
    @Component 
    public class Person { 
    
    @Value("i am name") 
    private String name; 
    
    } 
    

    上面代码等价于的配置文件:

    
    bean class="Person" 
    property name ="name" value="i am name"/property
    /bean 
    

    我们知道配置文件中的 value 的取值可以是:

  • 字面量
  • 通过 `${key}` 方式从环境变量中获取值
  • 通过 `${key}` 方式全局配置文件中获取值
  • `#{SpEL}`
  • 通过  ${key} 方式从环境变量中获取值

    #{SpEL}

    所以,我们就可以通过  @Value(${key}) 的方式获取全局配置文件中的指定配置项。

    @ConfigurationProperties 【SpringBoot 提供】

    如果我们需要取 N 个配置项,通过  @Value 的方式去配置项需要一个一个去取,这就显得有点 low 了。我们可以使用  @ConfigurationProperties

    标有  @ConfigurationProperties 的类的所有属性和配置文件中相关的配置项进行绑定。(默认从全局配置文件中获取配置值),绑定之后我们就可以通过这个类去访问全局配置文件中的属性值了。

    下面看一个实例:

    1.在主配置文件中添加如下配置

    
    person.name=kundy 
    person.age=13 
    person.sex=male 
    

    2.创建配置类,由于篇幅问题这里省略了 setter、getter 方法,但是实际开发中这个是必须的,否则无法成功注入。另外,@Component 这个注解也还是需要添加的。

    
    @Component 
    @ConfigurationProperties(prefix = "person") 
    public class Person { 
    
    private String name; 
    private Integer age; 
    private String sex; 
    
    } 
    

    这里  @ConfigurationProperties 有一个 prefix 参数,主要是用来指定该配置项在配置文件中的前缀。

    3.测试,在 SpringBoot 环境中,编写个测试方法,注入 Person 类,即可通过 Person 对象取到配置文件的值。

    @Import 【Spring 提供】

    @Import 注解支持导入普通 java 类,并将其声明成一个bean。主要用于将多个分散的 java config 配置类融合成一个更大的 config 类。

  • @Import 注解在 4.2 之前只支持导入配置类。
  • 在4.2之后 @Import 注解支持导入普通的 java 类,并将其声明成一个 bean。
  • 在4.2之后 @Import 注解支持导入普通的 java 类,并将其声明成一个 bean。

    @Import 三种使用方式

  • 直接导入普通的 Java 类。
  • 配合自定义的 ImportSelector 使用。
  • 配合 ImportBeanDefinitionRegistrar 使用。
  • 配合自定义的 ImportSelector 使用。

    1. 直接导入普通的 Java 类

    1.创建一个普通的 Java 类。

    
    public class Circle { 
    
    public void sayHi() { 
    System.out.println("Circle sayHi()"); 
    } 
    
    } 
    

    2.创建一个配置类,里面没有显式声明任何的 Bean,然后将刚才创建的 Circle 导入。

    
    @Import({Circle.class}) 
    @Configuration 
    public class MainConfig { 
    
    } 
    

    3.创建测试类。

    
    public static void main(String[] args) { 
    
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class); 
    Circle circle = context.getBean(Circle.class); 
    circle.sayHi(); 
    
    } 
    

    4.运行结果:

    Circle sayHi()

    可以看到我们顺利的从 IOC 容器中获取到了 Circle 对象,证明我们在配置类中导入的 Circle 类,确实被声明为了一个 Bean。

    2. 配合自定义的 ImportSelector 使用

    ImportSelector 是一个接口,该接口中只有一个 selectImports 方法,用于返回全类名数组。所以利用该特性我们可以给容器动态导入 N 个 Bean。

    1.创建普通 Java 类 Triangle。

    
    public class Triangle { 
    
    public void sayHi(){ 
    System.out.println("Triangle sayHi()"); 
    } 
    
    }
    

    2.创建 ImportSelector 实现类,selectImports 返回 Triangle 的全类名。

    
    public class MyImportSelector implements ImportSelector { 
    
    @Override 
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) { 
    return new String[]{"annotation.importannotation.waytwo.Triangle"}; 
    } 
    
    } 
    

    3.创建配置类,在原来的基础上还导入了 MyImportSelector。

    
    @Import({Circle.class,MyImportSelector.class}) 
    @Configuration 
    public class MainConfigTwo { 
    
    } 
    

    4.创建测试类

    
    public static void main(String[] args) { 
    
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfigTwo.class); 
    Circle circle = context.getBean(Circle.class); 
    Triangle triangle = context.getBean(Triangle.class); 
    circle.sayHi(); 
    triangle.sayHi(); 
    
    } 
    

    5.运行结果:

    Circle sayHi() Triangle sayHi()

    可以看到 Triangle 对象也被 IOC 容器成功的实例化出来了。

    3. 配合 ImportBeanDefinitionRegistrar 使用

    ImportBeanDefinitionRegistrar 也是一个接口,它可以手动注册bean到容器中,从而我们可以对类进行个性化的定制。(需要搭配 @Import 与 @Configuration 一起使用。)

    1.创建普通 Java 类 Rectangle。

    
    public class Rectangle { 
    
    public void sayHi() { 
    System.out.println("Rectangle sayHi()"); 
    } 
    
    }
    

    2.创建 ImportBeanDefinitionRegistrar 实现类,实现方法直接手动注册一个名叫 rectangle 的 Bean 到 IOC 容器中。

    
    public class MyImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar { 
    
    @Override 
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata annotationMetadata, BeanDefinitionRegistry beanDefinitionRegistry) { 
    
    RootBeanDefinition rootBeanDefinition = new RootBeanDefinition(Rectangle.class); 
    // 注册一个名字叫做 rectangle 的 bean 
    beanDefinitionRegistry.registerBeanDefinition("rectangle", rootBeanDefinition); 
    } 
    
    } 
    

    3.创建配置类,导入 MyImportBeanDefinitionRegistrar 类。

    
    @Import({Circle.class, MyImportSelector.class, MyImportBeanDefinitionRegistrar.class}) 
    @Configuration 
    public class MainConfigThree { 
    
    } 
    

    4.创建测试类。

    
    public static void main(String[] args) { 
    
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfigThree.class); 
    Circle circle = context.getBean(Circle.class); 
    Triangle triangle = context.getBean(Triangle.class); 
    Rectangle rectangle = context.getBean(Rectangle.class); 
    circle.sayHi(); 
    triangle.sayHi(); 
    rectangle.sayHi(); 
    
    } 
    

    5.运行结果

    Circle sayHi() Triangle sayHi() Rectangle sayHi()

    嗯对,Rectangle 对象也被注册进来了。

    @Conditional 【Spring提供】

    @Conditional 注释可以实现只有在特定条件满足时才启用一些配置。

    下面看一个简单的例子:

    1.创建普通 Java 类 ConditionBean,该类主要用来验证 Bean 是否成功加载。

    
    public class ConditionBean { 
    
    public void sayHi() { 
    System.out.println("ConditionBean sayHi()"); 
    } 
    
    } 
    

    2.创建 Condition 实现类,@Conditional 注解只有一个 Condition 类型的参数,Condition 是一个接口,该接口只有一个返回布尔值的 matches() 方法,该方法返回 true 则条件成立,配置类生效。反之,则不生效。在该例子中我们直接返回 true。

    
    public class MyCondition implements Condition { 
    
    @Override 
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata annotatedTypeMetadata) { 
    return true; 
    } 
    
    } 
    

    3.创建配置类,可以看到该配置的 @Conditional 传了我们刚才创建的 Condition 实现类进去,用作条件判断。

    
    @Configuration 
    @Conditional(MyCondition.class) 
    public class ConditionConfig { 
    
    @Bean 
    public ConditionBean conditionBean(){ 
    return new ConditionBean(); 
    } 
    
    } 
    

    4.编写测试方法。

    
    public static void main(String[] args) { 
    
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ConditionConfig.class); 
    ConditionBean conditionBean = context.getBean(ConditionBean.class); 
    conditionBean.sayHi(); 
    
    } 
    

    5.结果分析

    因为 Condition 的 matches 方法直接返回了 true,配置类会生效,我们可以把 matches 改成返回 false,则配置类就不会生效了。

    除了自定义 Condition,Spring 还为我们扩展了一些常用的 Condition。常用注解,可以参考:

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    2. SpringBoot 启动过程

    在看源码的过程中,我们会看到以下四个类的方法经常会被调用,我们需要对一下几个类有点印象:

  • ApplicationContextInitializer
  • ApplicationRunner
  • CommandLineRunner
  • SpringApplicationRunListener
  • ApplicationRunner

    SpringApplicationRunListener

    下面开始源码分析,先从 SpringBoot 的启动类的 run() 方法开始看,以下是调用链: SpringApplication.run() - run(new Class[]{primarySource}, args) - new SpringApplication(primarySources)).run(args)

    一直在run,终于到重点了,我们直接看  new SpringApplication(primarySources)).run(args) 这个方法。

    上面的方法主要包括两大步骤:

  • 创建 SpringApplication 对象。
  • 运行 run() 方法。
  • 运行 run() 方法。

    创建 SpringApplication 对象

    
    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) { 
    
    this.sources = new LinkedHashSet(); 
    this.bannerMode = Mode.CONSOLE; 
    this.logStartupInfo = true; 
    this.addCommandLineProperties = true; 
    this.addConversionService = true; 
    this.headless = true; 
    this.registerShutdownHook = true; 
    this.additionalProfiles = new HashSet(); 
    this.isCustomEnvironment = false; 
    this.resourceLoader = resourceLoader; 
    Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null"); 
    // 保存主配置类(这里是一个数组,说明可以有多个主配置类) 
    this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources)); 
    // 判断当前是否是一个 Web 应用 
    this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath(); 
    // 从类路径下找到 META/INF/Spring.factories 配置的所有 ApplicationContextInitializer,然后保存起来 
    this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)); 
    // 从类路径下找到 META/INF/Spring.factories 配置的所有 ApplicationListener,然后保存起来 
    this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); 
    // 从多个配置类中找到有 main 方法的主配置类(只有一个) 
    this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass(); 
    
    } 
    

    运行 run() 方法

    
    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) { 
    
    // 创建计时器 
    StopWatch stopWatch = new StopWatch(); 
    stopWatch.start(); 
    // 声明 IOC 容器 
    ConfigurableApplicationContext context = null; 
    CollectionSpringBootExceptionReporter exceptionReporters = new ArrayList(); 
    this.configureHeadlessProperty(); 
    // 从类路径下找到 META/INF/Spring.factories 获取 SpringApplicationRunListeners 
    SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args); 
    // 回调所有 SpringApplicationRunListeners 的 starting() 方法 
    listeners.starting(); 
    Collection exceptionReporters; 
    try { 
    // 封装命令行参数 
    ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args); 
    // 准备环境,包括创建环境,创建环境完成后回调 SpringApplicationRunListeners#environmentPrepared()方法,表示环境准备完成 
    ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments); 
    this.configureIgnoreBeanInfo(environment); 
    // 打印 Banner 
    Banner printedBanner = this.printBanner(environment); 
    // 创建 IOC 容器(决定创建 web 的 IOC 容器还是普通的 IOC 容器) 
    context = this.createApplicationContext(); 
    exceptionReporters = this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context); 
    /*
     * 准备上下文环境,将 environment 保存到 IOC 容器中,并且调用 applyInitializers() 方法
     * applyInitializers() 方法回调之前保存的所有的 ApplicationContextInitializer 的 initialize() 方法
     * 然后回调所有的 SpringApplicationRunListener#contextPrepared() 方法 
     * 最后回调所有的 SpringApplicationRunListener#contextLoaded() 方法 
     */
    this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner); 
    // 刷新容器,IOC 容器初始化(如果是 Web 应用还会创建嵌入式的 Tomcat),扫描、创建、加载所有组件的地方 
    this.refreshContext(context); 
    // 从 IOC 容器中获取所有的 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner 进行回调 
    this.afterRefresh(context, applicationArguments); 
    stopWatch.stop(); 
    if (this.logStartupInfo) { 
    (new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch); 
    } 
    // 调用 所有 SpringApplicationRunListeners#started()方法 
    listeners.started(context); 
    this.callRunners(context, applicationArguments); 
    } catch (Throwable var10) { 
    this.handleRunFailure(context, var10, exceptionReporters, listeners); 
    throw new IllegalStateException(var10); 
    } 
    try { 
    listeners.running(context); 
    return context; 
    } catch (Throwable var9) { 
    this.handleRunFailure(context, var9, exceptionReporters, (SpringApplicationRunListeners)null); 
    throw new IllegalStateException(var9); 
    } 
    } 
    

    小结:

    run() 阶段主要就是回调本节开头提到过的4个监听器中的方法与加载项目中组件到 IOC 容器中,而所有需要回调的监听器都是从类路径下的 META/INF/Spring.factories 中获取,从而达到启动前后的各种定制操作。

    3. SpringBoot 自动配置原理

    @SpringBootApplication 注解

    SpringBoot 项目的一切都要从 @SpringBootApplication 这个注解开始说起。

    @SpringBootApplication 标注在某个类上说明:

  • 这个类是 SpringBoot 的主配置类。
  • SpringBoot 就应该运行这个类的 main 方法来启动 SpringBoot 应用。
  • SpringBoot 就应该运行这个类的 main 方法来启动 SpringBoot 应用。

    该注解的定义如下:

    
    @SpringBootConfiguration 
    @EnableAutoConfiguration 
    @ComponentScan( 
    excludeFilters = {@Filter( 
    type = FilterType.CUSTOM, 
    classes = {TypeExcludeFilter.class} 
    ), @Filter( 
    type = FilterType.CUSTOM, 
    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class} 
    )} 
    ) 
    public @interface SpringBootApplication { 
    
    }
    

    可以看到 SpringBootApplication 注解是一个组合注解(关于组合注解文章的开头有讲到),其主要组合了一下三个注解:

  • @SpringBootConfiguration:该注解表示这是一个 SpringBoot 的配置类,其实它就是一个 @Configuration 注解而已。
  • @ComponentScan:开启组件扫描。
  • @EnableAutoConfiguration:从名字就可以看出来,就是这个类开启自动配置的。嗯,自动配置的奥秘全都在这个注解里面。
  • @ComponentScan:开启组件扫描。

    @EnableAutoConfiguration 注解

    先看该注解是怎么定义的:

    
    @AutoConfigurationPackage 
    @Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) 
    public @interface EnableAutoConfiguration { 
    

    @AutoConfigurationPackage

    从字面意思理解就是自动配置包。点进去可以看到就是一个 @Import 注解: @Import({Registrar.class}),导入了一个 Registrar 的组件。关于 @Import 的用法文章上面也有介绍哦。

    我们在 Registrar 类中的 registerBeanDefinitions 方法上打上断点,可以看到返回了一个包名,该包名其实就是主配置类所在的包。

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    一句话:@AutoConfigurationPackage 注解就是将主配置类(@SpringBootConfiguration标注的类)的所在包及下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器中。所以说,默认情况下主配置类包及子包以外的组件,Spring 容器是扫描不到的。

    @Import({AutoConfigurationImportSelector.class})

    该注解给当前配置类导入另外的 N 个自动配置类。(该注解详细用法上文有提及)。

    配置类导入规则

    那具体的导入规则是什么呢?我们来看一下源码。在开始看源码之前,先啰嗦两句。就像小马哥说的,我们看源码不用全部都看,不用每一行代码都弄明白是什么意思,我们只要抓住关键的地方就可以了。

    我们知道 AutoConfigurationImportSelector 的 selectImports 就是用来返回需要导入的组件的全类名数组的,那么如何得到这些数组呢?

    在 selectImports 方法中调用了一个 getAutoConfigurationEntry() 方法。

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    由于篇幅问题我就不一一截图了,我直接告诉你们调用链:在  getAutoConfigurationEntry() - getCandidateConfigurations() - loadFactoryNames()

    在这里  loadFactoryNames() 方法传入了 EnableAutoConfiguration.class 这个参数。先记住这个参数,等下会用到。

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    loadFactoryNames() 中关键的三步:

  • 从当前项目的类路径中获取所有 META-INF/spring.factories 这个文件下的信息。
  • 将上面获取到的信息封装成一个 Map 返回。
  • 从返回的 Map 中通过刚才传入的 EnableAutoConfiguration.class 参数,获取该 key 下的所有值。
  • 将上面获取到的信息封装成一个 Map 返回。

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    META-INF/spring.factories 探究

    听我这样说完可能会有点懵,我们来看一下  META-INF/spring.factories 这类文件是什么就不懵了。当然在很多第三方依赖中都会有这个文件,一般每导入一个第三方的依赖,除了本身的jar包以外,还会有一个 xxx-spring-boot-autoConfigure,这个就是第三方依赖自己编写的自动配置类。我们现在就以 spring-boot-autocongigure 这个依赖来说。

    这样讲 SpringBoot 自动配置原理,你应该能明白了吧

    可以看到 EnableAutoConfiguration 下面有很多类,这些就是我们项目进行自动配置的类。

    一句话:将类路径下 META-INF/spring.factories 里面配置的所有 EnableAutoConfiguration 的值加入到 Spring 容器中。

    HttpEncodingAutoConfiguration

    通过上面方式,所有的自动配置类就被导进主配置类中了。但是这么多的配置类,明显有很多自动配置我们平常是没有使用到的,没理由全部都生效吧。

    接下来我们以 HttpEncodingAutoConfiguration为例来看一个自动配置类是怎么工作的。为啥选这个类呢?主要是这个类比较的简单典型。

    先看一下该类标有的注解:

    
    @Configuration 
    @EnableConfigurationProperties({HttpProperties.class}) 
    @ConditionalOnWebApplication( 
    type = Type.SERVLET 
    ) 
    @ConditionalOnClass({CharacterEncodingFilter.class}) 
    @ConditionalOnProperty( 
    prefix = "spring.http.encoding", 
    value = {"enabled"}, 
    matchIfMissing = true 
    ) 
    public class HttpEncodingAutoConfiguration { 
    
    }
    
  • **@Configuration:**标记为配置类。
  • **@ConditionalOnWebApplication:**web应用下才生效。
  • **@ConditionalOnClass:**指定的类(依赖)存在才生效。
  • **@ConditionalOnProperty:**主配置文件中存在指定的属性才生效。
  • **@EnableConfigurationProperties({HttpProperties.class}):**启动指定类的ConfigurationProperties功能;将配置文件中对应的值和 HttpProperties 绑定起来;并把 HttpProperties 加入到 IOC 容器中。
  • @ConditionalOnWebApplication:web应用下才生效。

    @ConditionalOnProperty:主配置文件中存在指定的属性才生效。

    因为  @EnableConfigurationProperties({HttpProperties.class})把配置文件中的配置项与当前 HttpProperties 类绑定上了。

    然后在 HttpEncodingAutoConfiguration 中又引用了 HttpProperties ,所以最后就能在 HttpEncodingAutoConfiguration 中使用配置文件中的值了。

    最终通过 @Bean 和一些条件判断往容器中添加组件,实现自动配置。(当然该Bean中属性值是从 HttpProperties 中获取)

    HttpProperties

    HttpProperties 通过 @ConfigurationProperties 注解将配置文件与自身属性绑定。

    所有在配置文件中能配置的属性都是在 xxxProperties 类中封装着;配置文件能配置什么就可以参照某个功能对应的这个属性类。

    
    @ConfigurationProperties( 
    prefix = "spring.http" 
    )// 从配置文件中获取指定的值和bean的属性进行绑定 
    public class HttpProperties { 
    }
    

    小结:

  • SpringBoot启动会加载大量的自动配置类。
  • 我们看需要的功能有没有SpringBoot默认写好的自动配置类。
  • 我们再来看这个自动配置类中到底配置了那些组件(只要我们要用的组件有,我们就不需要再来配置了)。
  • 给容器中自动配置类添加组件的时候,会从properties类中获取某些属性。我们就可以在配置文件中指定这些属性的值。 xxxAutoConfiguration:自动配置类给容器中添加组件。 xxxProperties:封装配置文件中相关属性。

  • 我们看需要的功能有没有SpringBoot默认写好的自动配置类。

    给容器中自动配置类添加组件的时候,会从properties类中获取某些属性。我们就可以在配置文件中指定这些属性的值。
    xxxAutoConfiguration:自动配置类给容器中添加组件。
    xxxProperties:封装配置文件中相关属性。

    不知道小伙伴们有没有发现,很多需要待加载的类都放在类路径下的META-INF/Spring.factories 文件下,而不是直接写死这代码中,这样做就可以很方便我们自己或者是第三方去扩展,我们也可以实现自己 starter,让SpringBoot 去加载。现在明白为什么 SpringBoot 可以实现零配置,开箱即用了吧!

    参考文章:

    https://blog.51cto.com/4247649/2118354 https://www.cnblogs.com/duanxz/p/3787757.html https://www.jianshu.com/p/e22b9fef311c blog.csdn.net/qq_26525215/article/details/53523970

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