SpringBoot核心運行原理

Spring Boot 最核心的功能就是自動配置，第 1 章中我們已經(jīng)提到，功能的實現(xiàn)都是基于“約定優(yōu)于配置”的原則。那么 Spring Boot 是如何約定，又是如何實現(xiàn)自動配置功能的呢?

本章會帶領(lǐng)大家通過源碼學(xué)習(xí) Spring Boot 的核心運作原理，內(nèi)容涉及自動配置的運作原理、核心功能模塊、核心注解以及使用到的核心源代碼分析。

核心運行原理

使用 Spring Boot 時，我們只需引|入對應(yīng)的 Starters, Spring Boot 啟動時便會自動加載相關(guān)依賴，配置相應(yīng)的初始化參數(shù)，以最快捷、簡單的形式對第三方軟件進行集成，這便是 SpringBoot 的自動配置功能。我們先從整體上看一下 Spring Boot 實現(xiàn)該運作機制涉及的核心部分，如圖 2-1 所示。

圖 2-1 描述了 Spring Boot 自動配置功能運作過程中涉及的幾個核心功能及其相互之間的關(guān)系包括@EnableAutoConfiguration、spring.factories、各組件對應(yīng)的 AutoConfiguration 類、@Conditional 注解以及各種 Starters。

可以用一句話來描述整個過程：Spring Boot 通過@EnableAutoConfiguration 注解開啟自動配置，加載 spring.factories 中注冊的各種 AutoConfiguration 類，當某個 AutoConfiguration類滿足其注解@Conditional 指定的生效條件(Starters 提供的依賴、配置或 Spring 容器中是否存在某個 Bean 等)時，實例化該 AutoConfiguration 類中定義的 Bean(組件等)，并注入 Spring 容器，就可以完成依賴框架的自動配置。

我們先從概念及功能上了解一下圖 2-1 所示部分的作用及相互關(guān)系，在后面章節(jié)中會針對每個功能及組件進行源代碼級別的講解。

• ·@EnableAutoConfiguration：該注解由組合注解@SpringBootApplication 引入，完成自動配置開啟，掃描各個jar包下的spring.factories文件，并加載文件中注冊的AutoConfiguration類等。
• ·spring.factories：配置文件，位于 jar 包的 META-INF 目錄下，按照指定格式注冊了自動配置的 AutoConfiguration 類。spring.factories 也可以包含其他類型待注冊的類。該配置文件不僅存在于 Spring Boot 項目中，也可以存在于自定義的自動配置(或 Starter)項目中。
• ·AutoConfiguration 類：自動配置類，代表了 Spring Boot 中一類以 XXAutoConfiguration命名的自動配置類。其中定義了三方組件集成 Spring 所需初始化的 Bean 和條件。
• ·@Conditional：條件注解及其衍生注解，在 AutoConfiguration 類上使用，當滿足該條件注解時才會實例化 AutoConfiguration 類。
• ·Starters：三方組件的依賴及配置，Spring Boot 已經(jīng)預(yù)置的組件。Spring Boot 默認的Starters 項目往往只包含了一個 pom 依賴的項目。如果是自定義的 starter，該項目還需包含 spring.factories 文件、AutoConfiguration 類和其他配置類。

以上在概念層面介紹了 Spring Boot 自動配置的整體流程和基本運作原理，下面將會詳細介紹這幾個核心部分的組成結(jié)構(gòu)及源代碼。

運作原理源碼解析 Z@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration 是開啟自動配置的注解，在創(chuàng)建的 SpringBoot 項目中并不能直接看到此注解，它是由組合注解@SpringBootApplication 引入的。下面我們先來了解一下 入口類和@SpringBootApplication 注解的功能，然后再深入了解@EnableAutoConfiguration注解的構(gòu)成與作用。

入口類和@SpringBootApplication 注解

Spring Boot 項目創(chuàng)建完成會默認生成-個*Application 的入口類。 在默認情況下，無論是通過 IDEA 還是通過官方創(chuàng)建基于 Maven 的 Spring Boo 項目,入口類的命名規(guī)則都是artifactld+Application。通過該類的 main 方法即可啟動 Spring Boot 項目，代碼如下。

1. @SpringBootApplication 
2. public class SpringLearnApplication { 
3. public static void main(String[] args) { 
4. SpringApplication. run(DemoApplication. class, args); 
5. }} 

這里的 main 方法并無特別之處，就是一一個標準的 Java 應(yīng)用的 main 方法,用于啟動 SpringBoot 項目的入口。在默認情況下，按照上述規(guī)則命名并包含 main 方法的類稱為入口類。

在 Spring Boot 入口類(除單元測試外)中，唯一的一個注解就是@SpringBootApp-lication。

它是 Spring Boot 項目的核心注解，用于開啟自動配置，準確說是通過該注解內(nèi)組合的@EnableAutoConfiguration 開啟了自動配置。

@SpringBootApplication 部分源代碼如下。

1. @Target(ElementType . TYPE) 
2. @Retent ion(Retent ionPolicy . RUNTIME) 
3. @Documented 
4. @Inherited 
5. @SpringBootConfiguration 
6. @EnableAutoConfi guration 
7. @ComponentScan( excludeFilters = { 
8. @Filter(type = FilterType .CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter. class), 
9. @Filter(type = FilterType. CUSTOM, 
10. classes = AutoConf igurationExcludeFilter . class) })public @interface SpringBootApplication { 
11. //排除指定自動配置類 
12. @AliasFor(annotation = EnableAutoConfiguration.class) 
13. Class<?>[] exclude() default {}; 
14. //排除指定自動配置類名 
15. @AliasFor( annotation = EnableAutoConfiguration. class) 
16. String[] excludeName() default { 
17. //指定掃描的基礎(chǔ)包，激活炷解組件的初始化 
18. @AliasFor( annotation = ComponentScan. class, attribute = "basePackages") 
19. String[] scanBasePackages() default {}; 
20. //指定掃描的類，用于初始化 
21. @AliasFor( annotation = ComponentScan. class, attribute = "basePackageClass 
22. Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {}; 
23. //指定是否代理@Bean 方法以強制執(zhí)行 bean 的生命周期行為 
24. @AliasFor( annotation = Configuration.class) 
25. boolean proxyBeanMethods() default true ; } 

通過源代碼可以看出，該注解提供了以下成員屬性(注解中的成員變量以方法的形式體現(xiàn))。

• exclude:根據(jù)類(Class) 排除指定的自動配置，該成員屬性覆蓋了@SpringBoot-Application中組合的@ EnableAutoConfiguration 中定義的 exclude 成員屬性。
• excludeName :根據(jù)類名排除指定的自動配置，覆蓋了@ EnableAutoConfiguration 中的excludeName 的成員屬性。
• :scanBasePackages:指定掃描的基礎(chǔ) package，用于激活@Component 等注解類的初始化。
• scanBasePackageClasses:掃描指定的類，用于組件的初始化。
• :proxyBeanMethods:指定是否代理@ Bean 方法以強制執(zhí)行 bean 的生命周期行為。此功能需要通過運行時生成 CGLIB 子類來實現(xiàn)方法攔截。該子類有一定的限制，比如配置類及其方法不允許聲明為 final 等。

proxyBeanMethods 的默認值為 true，允許配置類中進行 inter-beanreferences (bean 之 間的引用)以及對該配置的@Bean 方法的外部調(diào)用。如果@Bean 方法都是自包含的，并且僅提供了容器使用的普通工程方法的功能，則可設(shè)置為 false,避免處理 CGLIB 子類。SpringBoot 2.2 版本上市后新增該成員屬性，后面章節(jié)涉及的自動配置類中基本都會用到proxyBeanMethods,一 般情況下都配置為 false。

通過以上源代碼我們會發(fā)現(xiàn)，Spring Boot 中大量使用了@AliasFor 注解，該注解用于橋接到其他注解，該注解的屬性中指定了所橋接的注解類。如果點進去查看，會發(fā)現(xiàn)@SpringBootApplication 定 義的屬性在其他注解中已經(jīng)定義過了。之所以使用@AliasFor注解并重新在@SpringBootApplication 中定義,更多是為了減少用戶使用多注解帶來的麻煩。

@SpringBootApplication

注 解 中 組 合 了 @SpringBootConfiguration 、@EnableAutoConfiguration 和@ComponentScan。因此，在實踐過程中也可以使用這 3 個注解來替代@SpringBootApplication。

在 Spring Boot 早期版本中并沒有@SpringBootConfiguration 注解，版本升級后新增了@SpringBootConfiguration 并在其內(nèi)組合了@Configuration。

@EnableAutoConfiguration 注解組合了@AutoConfigurationPackage.我們忽略掉一些基礎(chǔ)注解和元注解， @SpringBootApplication 注解的組合結(jié)構(gòu)可以參考圖2-2。

在圖2-2中，@SpringBootApplication除 了組合元注解之外，其核心作用還包括:激活SpringBoot 自 動 配 置 的 @EnableAutoConfiguration 、 激 活 @Component 掃 描 的@ComponentScan、激活配置類的@Configuration。

其中@ComponentScan 注解和@Configuration 注解在日常使用 Spring 時經(jīng)常用到，也非常 基 礎(chǔ) ， 大 家應(yīng)該都有一些了 解 ， 這 里 就 不 再 贅 述 了 。 下 面 詳 細 介 紹@EnableAuto-Configuration 的功能。

注解@EnableAutoConfiguration功能解析

在未使用 Spring Boot 的情況下，Bean 的生命周期由 Spring 來管理，然而 Spring 無法自動配置@Configuration 注解的類。而 Spring Boot 的核心功能之- 就是根據(jù)約定自動管理該注解標注的類。用來實現(xiàn)該功能的組件之-便是@EnableAutoConfiguration 注解。

@EnableAutoConfiguration 位 于 spring-boot autoconfigure 包 內(nèi) ， 當 使 用@SpringBootApplication 注解時，@EnableAutoConfiguration 注 解會自動生效。

@EnableAutoConfiguration 的主要功能是啟動 Spring 應(yīng)用程序上下文時進行自動配置，它會嘗試猜測并配置項目可能需要的 Bean。自動配置通常是基于項目 classpath 中引入的類和已定義的 Bean 來實現(xiàn)的。在此過程中，被自動配置的組件來自項目自身和項目依賴的 jar包中。

舉 個 例 子 : 如 果 將 tomcat-embedded.jar 添 加 到 classpath 下 ， 那 么@EnableAutoConfiguration 會認為你準備用 TomcatServletWebServerFactory 類，并幫你初始化相關(guān)配置。與此同時，如果自定義了基于 ServletWebServerFactory 的 Bean ，那么@EnableAutoConfiguration 將不會進行 TomcatServletWebServerFactory 類的初始化。這一系列的操作判斷都由 Spring Boot 來完成。

下面我們來看一下@EnableAutoConfiguration 注解的源碼。

1. @Target(ElementType . TYPE) 
2. @Retention( RetentionPolicy . RUNTIME) 
3. @Documented 
4. @Inherited 
5. @AutoConfigurationPackage 
6. @Import(AutoConf igurat ionImportSelector. class) 
7. public @interface EnableAutoConfiguration { 
8. //用來餐蓋配置開啟/關(guān)閉自動配置的功能 
9. String ENABLED. OVERRIDE_ PROPERTY = "spring. boot . enableautoconf iguration" ; 
10. //根據(jù)類(Class) 排除指定的自動配置 
11. Class<?>[] exclude() default {}; 
12. //根據(jù)類名排除指定的自動配置 
13. String[] excludeName() default {}; 
14. } 

@EnableAutoConfiguration 注解提供了一-個常量和兩個成員參數(shù)的定義。

ENABLED OVERRIDE PROPERTY:用來覆蓋開啟/關(guān)閉自動配置的功能。

• -exclude:根據(jù)類(Class) 排除指定的自動配置。
• excludeName:根據(jù)類名排除指定的自動配置。

正如上文所說，@EnableAutoConfiguration 會猜 測你需要使用的 Bean,但如果在實戰(zhàn)中你并不需要它預(yù)置初始化的 Bean，可通過該注解的 exclude 或 excludeName 參數(shù)進行有針對性的排除。比如，當不需要數(shù)據(jù)庫的自動配置時，可通過以下兩種方式讓其自動配置失效。

1. //通過@SpringBootAppl ication 排除 DataSourceAutoConfiguration 
2. @SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class)public class SpringLearnApplication {}或://通過@Enabl eAutoConfiguration 排除 DataSourceAutoConfiguration 
3. @Configuration@EnableAutoConfiguration( exclude = DataSourceAutoConfiguration. class)public class DemoConfiguration {} 

需要注意的是，被@EnableAutoConfiguration 注 解的類所在 package 還具有特定的意義，通常會被作為掃描注解@Entity 的根路徑。這也是在使用@SpringBootApplication 注解時需要將被注解的類放在頂級 package 下的原因，如果放在較低層級，它所在 package 的同級或上級中的類就無法被掃描到。

而 對 于 入 口 類 和 其 main 方 法 來 說 ， 并 不 依 賴 @SpringBootApplication 注 解 或@EnableAuto-Configuration 注解，也就是說該注解可以使用在其他類上，而非入口類上。