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理解SpringBoot自動配置原理

一、SpringBoot是什么

SpringBoot 的誕生就是為了簡化 Spring 中繁瑣的 XML 配置，其本質(zhì)依然還是Spring框架，使用SpringBoot之后可以不使用任何 XML 配置來啟動一個服務(wù)，使得我們在使用微服務(wù)架構(gòu)時可以更加快速的建立一個應(yīng)用。

簡單來說就是SpringBoot其實不是什么新的框架，它默認配置了很多框架的使用方式。

二、SpringBoot的特點

• 提供了固定的配置來簡化配置，即約定大約配置
• 盡可能地自動配置 Spring 和第三方庫，即能自動裝配
• 內(nèi)嵌容器，創(chuàng)建獨立的 Spring 應(yīng)用
• 讓測試變的簡單，內(nèi)置了JUnit、Spring Boot Test等多種測試框架，方便測試
• 提供可用于生產(chǎn)的特性，如度量、運行狀況檢查和外部化配置。
• 完全不需要生成代碼，也不需要 XML 配置。

三、啟動類

下面探究SpringBoot的啟動原理，關(guān)于一些細節(jié)就不贅述，我們捉住主線分析即可。

注意：本文的 SpringBoot 版本為 2.6.1

3.1 @SpringBootApplication

一切的來自起源SpringBoot的啟動類，我們發(fā)現(xiàn)main方法上面有個注解：@SpringBootApplication

@SpringBootApplication
public class SpringbootWorkApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringbootWorkApplication.class, args);
    }
}

@SpringBootApplication 標(biāo)注在某個類上說明這個類是 SpringBoot 的主配置類， SpringBoot 就應(yīng)該運行這個類的main方法來啟動 SpringBoot 應(yīng)用；它的本質(zhì)是一個組合注解，我們點進去查看該類的元信息主要包含3個注解：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
    excludeFilters = {@Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {

• @SpringBootConfiguration（里面就是@Configuration，標(biāo)注當(dāng)前類為配置類，其實只是做了一層封裝改了個名字而已）
• @EnableAutoConfiguration（開啟自動配置）
• @ComponentScan（包掃描）

注：@Inherited是一個標(biāo)識，用來修飾注解，如果一個類用上了@Inherited修飾的注解，那么其子類也會繼承這個注解

我們下面逐一分析這3個注解作用

3.1.1 @SpringBootConfiguration

我們繼續(xù)點@SpringBootConfiguration進去查看源碼如下：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
@Indexed
public @interface SpringBootConfiguration {
    @AliasFor(
        annotation = Configuration.class
    )
    boolean proxyBeanMethods() default true;
}

@Configuration標(biāo)注在某個類上，表示這是一個 springboot的配置類?？梢韵蛉萜髦凶⑷虢M件。

3.1.2 @ComponentScan

• @ComponentScan：配置用于 Configuration 類的組件掃描指令。
• 提供與 Spring XML 的 <context:component-scan> 元素并行的支持。
• 可以 basePackageClasses 或basePackages 來定義要掃描的特定包。 如果沒有定義特定的包，將從聲明該注解的類的包開始掃描。

3.1.3 @EnableAutoConfiguration

• @EnableAutoConfiguration顧名思義就是：開啟自動導(dǎo)入配置
• 這個注解是SpringBoot的重點，我們下面詳細講解

四、@EnableAutoConfiguration

我們點進去看看該注解有什么內(nèi)容

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage   //自動導(dǎo)包
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) //自動配置導(dǎo)入選擇
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

4.1 @AutoConfigurationPackage

自動導(dǎo)入配置包

點進去查看代碼：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import({Registrar.class})
public @interface AutoConfigurationPackage {
    String[] basePackages() default {};

    Class<?>[] basePackageClasses() default {};
}

@Import 為spring的注解，導(dǎo)入一個配置文件，在springboot中為給容器導(dǎo)入一個組件，而導(dǎo)入的組件由 AutoConfigurationPackages.class的內(nèi)部類Registrar.class 執(zhí)行邏輯來決定是如何導(dǎo)入的。

4.1.1 @Import({Registrar.class})

點Registrar.class進去查看源碼如下：

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {
    Registrar() {
    }

    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        //斷點
        AutoConfigurationPackages.register(registry, (String[])(new AutoConfigurationPackages.PackageImports(metadata)).getPackageNames().toArray(new String[0]));
    }

    public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
        return Collections.singleton(new AutoConfigurationPackages.PackageImports(metadata));
    }
}

注：Registrar實現(xiàn)了ImportBeanDefinitionRegistrar類，就可以被注解@Import導(dǎo)入到spring容器里。

這個地方打斷點

運行可以查看到(String[])(new AutoConfigurationPackages.PackageImports(metadata)).getPackageNames().toArray(new String[0])的值為com.ljw.springbootwork：當(dāng)前啟動類所在的包名

結(jié)論：@AutoConfigurationPackage 就是將主配置類（@SpringBootApplication 標(biāo)注的類）所在的包下面所有的組件都掃描注冊到 spring 容器中。

4.2? @Import({AutoConfigurationImportSelector.class})

作用：AutoConfigurationImportSelector開啟自動配置類的導(dǎo)包的選擇器，即是帶入哪些類，有選擇性的導(dǎo)入

點AutoConfigurationImportSelector.class進入查看源碼，這個類中有兩個方法見名知意：

1.selectImports：選擇需要導(dǎo)入的組件

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    } else {
        AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
        return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
    }
}

2.getAutoConfigurationEntry：根據(jù)導(dǎo)入的@Configuration類的AnnotationMetadata返回AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry

protected AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    } else {
        AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
         // 這打個斷點，看看 返回的數(shù)據(jù)
        List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        //刪除重復(fù)項
        configurations = this.removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        //檢查
        this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        //刪除需要排除的依賴
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
        this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
}

this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes)這里斷點查看

configurations數(shù)組長度為133，并且文件后綴名都為 **AutoConfiguration

結(jié)論： 這些都是候選的配置類，經(jīng)過去重，去除需要的排除的依賴，最終的組件才是這個環(huán)境需要的所有組件。有了自動配置，就不需要我們自己手寫配置的值了，配置類有默認值的。

我們繼續(xù)往下看看是如何返回需要配置的組件的

4.2.1 getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes)

方法如下：

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
    Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
    return configurations;
}

這里有句斷言： Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");

意思是：“在 META-INF/spring.factories 中沒有找到自動配置類。如果您使用自定義包裝，請確保該文件是正確的?！?/p>

結(jié)論： 即是要loadFactoryNames（）方法要找到自動的配置類返回才不會報錯。

4.2.1.1 getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()

我們點進去發(fā)現(xiàn)：this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()返回的是EnableAutoConfiguration.class這個注解。這個注解和@SpringBootApplication下標(biāo)識注解是同一個注解。

protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
    return EnableAutoConfiguration.class;
}

結(jié)論：獲取一個能加載自動配置類的類，即SpringBoot默認自動配置類為EnableAutoConfiguration

4.2.2 SpringFactoriesLoader

SpringFactoriesLoader工廠加載機制是Spring內(nèi)部提供的一個約定俗成的加載方式，只需要在模塊的META-INF/spring.factories文件，這個Properties格式的文件中的key是接口、注解、或抽象類的全名，value是以逗號 “ , “ 分隔的實現(xiàn)類，使用SpringFactoriesLoader來實現(xiàn)相應(yīng)的實現(xiàn)類注入Spirng容器中。

注：會加載所有jar包下的classpath路徑下的META-INF/spring.factories文件，這樣文件不止一個。

4.2.2.1 loadFactoryNames()

public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
   ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
   if (classLoaderToUse == null) {
      classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
   }
   String factoryTypeName = factoryType.getName();
   return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
}

斷點查看factoryTypeName：

先是將 EnableAutoConfiguration.class 傳給了 factoryType?

然后String factoryTypeName = factoryType.getName();，所以factoryTypeName 值為? org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration

4.2.2.2 loadSpringFactories()

接著查看loadSpringFactories方法的作用

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
    //斷點查看
   Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
   if (result != null) {
      return result;
   }

   result = new HashMap<>();
   try {
      //注意這里：META-INF/spring.factories
      Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
      while (urls.hasMoreElements()) {
         URL url = urls.nextElement();
         UrlResource resource = new UrlResource(url);
         Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
         for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
            String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
            String[] factoryImplementationNames =
                  StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
            for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
            //斷點
               result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
                     .add(factoryImplementationName.trim());
            }
         }
      }

      // Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
      //去重，斷點查看result值
      result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
            .collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
      cache.put(classLoader, result);
   }
   catch (IOException ex) {
      throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
            FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
   }
   return result;
}

這里的 FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 在上面有定義：META-INF/spring.factories

public final class SpringFactoriesLoader {

   /**
    * The location to look for factories.
    * <p>Can be present in multiple JAR files.
    */
   public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

META-INF/spring.factories文件在哪里？？

在所有引入的java包的當(dāng)前類路徑下的META-INF/spring.factories文件都會被讀取，如：

斷點查看result值如下：

該方法作用是加載所有依賴的路徑META-INF/spring.factories文件，通過map結(jié)構(gòu)保存，key為文件中定義的一些標(biāo)識工廠類，value就是能自動配置的一些工廠實現(xiàn)的類，value用list保存并去重。

在回看 loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());

因為 loadFactoryNames 方法攜帶過來的第一個參數(shù)為 EnableAutoConfiguration.class，所以 factoryType 值也為 EnableAutoConfiguration.class，那么 factoryTypeName 值為 EnableAutoConfiguration。拿到的值就是META-INF/spring.factories文件下的key為

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration的值

getOrDefault 當(dāng) Map 集合中有這個 key 時，就使用這個 key值，如果沒有就使用默認值空數(shù)組

結(jié)論：

• loadSpringFactories()該方法就是從“META-INF/spring.factories”中加載給定類型的工廠實現(xiàn)的完全限定類名放到map中
• loadFactoryNames()是根據(jù)SpringBoot的啟動生命流程，當(dāng)需要加載自動配置類時，就會傳入org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration參數(shù)，從map中查找key為org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration的值，這些值通過反射加到容器中，之后的作用就是用它們來做自動配置，這就是Springboot自動配置開始的地方
• 只有這些自動配置類進入到容器中以后，接下來這個自動配置類才開始進行啟動
• 當(dāng)需要其他的配置時如監(jiān)聽相關(guān)配置：listenter，就傳不同的參數(shù)，獲取相關(guān)的listenter配置。

五、流程總結(jié)圖

六、常用的Conditional注解

在加載自動配置類的時候，并不是將spring.factories的配置全部加載進來，而是通過@Conditional等注解的判斷進行動態(tài)加載

@Conditional其實是spring底層注解，意思就是根據(jù)不同的條件，來進行自己不同的條件判斷，如果滿足指定的條件，那么配置類里邊的配置才會生效。

常用的Conditional注解：

• @ConditionalOnClass ： classpath中存在該類時起效
• @ConditionalOnMissingClass ： classpath中不存在該類時起效
• @ConditionalOnBean ： DI容器中存在該類型Bean時起效
• @ConditionalOnMissingBean ： DI容器中不存在該類型Bean時起效
• @ConditionalOnSingleCandidate ： DI容器中該類型Bean只有一個或@Primary的只有一個時起效
• @ConditionalOnExpression ： SpEL表達式結(jié)果為true時
• @ConditionalOnProperty ： 參數(shù)設(shè)置或者值一致時起效
• @ConditionalOnResource ： 指定的文件存在時起效
• @ConditionalOnJndi ： 指定的JNDI存在時起效
• @ConditionalOnJava ： 指定的Java版本存在時起效
• @ConditionalOnWebApplication ： Web應(yīng)用環(huán)境下起效
• @ConditionalOnNotWebApplication ： 非Web應(yīng)用環(huán)境下起效

七、@Import支持導(dǎo)入的三種方式

1.帶有@Configuration的配置類

2.ImportSelector 的實現(xiàn)

3.ImportBeanDefinitionRegistrar 的實現(xiàn)

以上就是SpringBoot自動配置原理詳解的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于SpringBoot自動配置原理的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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