SpringBoot 自动配置原理

2019-09-21  本文已影响0人  为爱放弃一切
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来源：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：

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。

@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：

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 三种使用方式

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：Spring中注解大全和应用

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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：

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。

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上面的方法主要包括两大步骤：

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; 
Collection<SpringBootExceptionReporter> 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：

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：

@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。

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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。

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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。

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loadFactoryNames() 中关键的三步：

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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。

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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 { }

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：

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！

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