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Spring Boot啟動原理

任何一個Spring Boot專案,都會用到如下的啟動類。

@SpringBootApplication
2 public class Application {
3     public static void main(String[] args) {
4         SpringApplication.run(Application.class, args);
5     }
6 }

@SpringBootApplication註解是Spring Boot的核心註解,它其實是一個組合註解:

 @Target(ElementType.TYPE)
 2 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 3 @Documented
 4 @Inherited
 5 @SpringBootConfiguration
 6 @EnableAutoConfiguration
 7 @ComponentScan(excludeFilters = {
 8         @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
 9         @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
10 public @interface SpringBootApplication {
11 ...
12 }

雖然定義使用了多個Annotation進行了原資訊標註,但實際上重要的只有三個Annotation:

  • @Configuration(@SpringBootConfiguration點開檢視發現裡面還是應用了@Configuration)
  • @EnableAutoConfiguration
  • @ComponentScan

即 @SpringBootApplication = (預設屬性)@Configuration + @EnableAutoConfiguration + @ComponentScan。

所以,如果我們使用如下的SpringBoot啟動類,整個SpringBoot應用依然可以與之前的啟動類功能對等:

@Configuration
2 @EnableAutoConfiguration
3 @ComponentScan
4 public class Application {
5     public static void main(String[] args) {
6         SpringApplication.run(Application.class, args);
7     }
8 }

接下來分別介紹這三個Annotation:

1、@Configuration

這裡的@Configuration對我們來說不陌生,它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個@Configuration,SpringBoot社群推薦使用基於JavaConfig的配置形式,所以,這裡的啟動類標註了@Configuration之後,本身其實也是一個IoC容器的配置類。

舉幾個簡單例子回顧下,XML跟config配置方式的區別:

(1)表達形式層面

基於XML配置的方式是這樣:

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
        xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
        xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"
        default-lazy-init="true">
    <!--bean定義-->
 </beans>

而基於JavaConfig的配置方式是這樣:@Configuration

@Configuration
 public class MockConfiguration{
 //bean定義
 }

任何一個標註了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

(2)註冊bean定義層面

基於XML的配置形式是這樣:

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    ...
</bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的:
@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
       return new MockServiceImpl();
   }
}
任何一個標註了@Bean的方法,其返回值將作為一個bean定義註冊到Spring的IoC容器,方法名將預設成該bean定義的id。

(3)表達依賴注入關係層面

為了表達bean與bean之間的依賴關係,在XML形式中一般是這樣<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">

    <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
</bean>

<bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的:
@Configuration
 public class MockConfiguration{
     @Bean
     public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl(dependencyService());
    }
    
    @Bean
    public DependencyService dependencyService(){
       return new DependencyServiceImpl();
    }
}

如果一個bean的定義依賴其他bean,則直接呼叫對應的JavaConfig類中依賴bean的建立方法就可以了。

@Configuration:提到@Configuration就要提到他的搭檔@Bean。使用這兩個註解就可以建立一個簡單的spring配置類,可以用來替代相應的xml配置檔案。

<beans> 
    <bean id = "car" class="com.test.Car"> 
       <property name="wheel" ref = "wheel"></property> 
   </bean>
  <bean id = "wheel" class="com.test.Wheel">
  </bean> </beans>

@Configuration 
public class Conf { 
    @Bean 
    public Car car() { 
      Car car = new Car(); 
      car.setWheel(wheel()); 
       return car; 
   }
     
    @Bean 
    public Wheel wheel() { 
        return new Wheel(); 
    } 
}

@Configuration的註解類標識這個類可以使用Spring IoC容器作為bean定義的來源。

@Bean註解告訴Spring,一個帶有@Bean的註解方法將返回一個物件,該物件應該被註冊為在Spring應用程式上下文中的bean。

2、@ComponentScan

@ComponentScan這個註解在Spring中很重要,它對應XML配置中的元素,@ComponentScan的功能其實就是自動掃描並載入符合條件的元件(比如@Component和@Repository等)或者bean定義,最終將這些bean定義載入到IoC容器中。

我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定製@ComponentScan自動掃描的範圍,如果不指定,則預設Spring框架實現會從宣告@ComponentScan所在類的package進行掃描。

注:所以SpringBoot的啟動類最好是放在root package下,因為預設不指定basePackages。

3、@EnableAutoConfiguration

個人感覺@EnableAutoConfiguration這個Annotation最為重要,所以放在最後來解讀,大家是否還記得Spring框架提供的各種名字為@Enable開頭的Annotation定義?比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等,@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其實一脈相承,簡單概括一下就是,藉助@Import的支援,收集和註冊特定場景相關的bean定義。

  • @EnableScheduling是通過@Import將Spring排程框架相關的bean定義都載入到IoC容器。
  • @EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關的bean定義載入到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration也是藉助@Import的幫助,將所有符合自動配置條件的bean定義載入到IoC容器,僅此而已!

@EnableAutoConfiguration會根據類路徑中的jar依賴為專案進行自動配置,如:添加了spring-boot-starter-web依賴,會自動新增Tomcat和Spring MVC的依賴,Spring Boot會對Tomcat和Spring MVC進行自動配置。

@EnableAutoConfiguration作為一個複合Annotation,其自身定義關鍵資訊如下:

 @SuppressWarnings("deprecation")
 @Target(ElementType.TYPE)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @Documented
 @Inherited
 @AutoConfigurationPackage
 @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
 public @interface EnableAutoConfiguration {
     ...
}

其中,最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class),藉助EnableAutoConfigurationImportSelector,@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都載入到當前SpringBoot建立並使用的IoC容器。就像一隻“八爪魚”一樣,藉助於Spring框架原有的一個工具類:SpringFactoriesLoader的支援,@EnableAutoConfiguration可以智慧的自動配置功效才得以大功告成!

SpringFactoriesLoader詳解

SpringFactoriesLoader屬於Spring框架私有的一種擴充套件方案,其主要功能就是從指定的配置檔案META-INF/spring.factories載入配置。

 public abstract class SpringFactoriesLoader {
     //...
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ...
    }
 
 
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ....
   }
}

配合@EnableAutoConfiguration使用的話,它更多是提供一種配置查詢的功能支援,即根據@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查詢的Key,獲取對應的一組@Configuration類。

上圖就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories配置檔案中摘錄的一段內容,可以很好地說明問題。

所以,@EnableAutoConfiguration自動配置的魔法騎士就變成了:從classpath中搜尋所有的META-INF/spring.factories配置檔案,並將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項通過反射(Java Refletion)例項化為對應的標註了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類,然後彙總為一個並載入到IoC容器。