spring boot核心技术

1，spring boot 是什么

spring boot 从字面上来理解就是spring 引导。是由Pivotal团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。

官网描述：Spring Boot makes it easy to create stand-alone, production-grade Spring based Applications that you can “just run”.

Spring boot使创建独立的、产品级的基于Spring的应用程序变得很容易。以往基于spring的应用需要配置引入各种依赖、各种配置，解决各种依赖冲突等；而spring boot提供了各种starter，只需要在pom文件引入对应的starter，由对应的starter指向具体的依赖，引入默认配置，大大减少了spring应用配置的复杂度。

当然spring boot也不仅仅是starter，还包括一系列非常良好的支持，比如：内嵌的Tomcat，无需部署WAR文件，直接运行；应用监管程序actuator等。

2，spring boot 核心

spring boot如何简化spring应用的搭建的呢？其实就是通过利用pom文件的继承机制，预定义依赖包版本+根据应用场景，抽取依赖包，并封装，利用pom的传递依赖，完成完整的依赖包引入。我们分三部分来分析spring boot。1，spring boot依赖版本管理；2，spring boot 启动器；3，spring boot 启动过程，组件整合生效过程。

1，spring boot 依赖版本管理

我从一个简单的spring boot pom文件来看一下。

先看看spring boot 的pom配置parent 指向spring-boot-starter-parent；spring-boot-starter-parent的parent又指向spring-boot-dependencies；在其pom文件中引入了几乎所有常用的依赖jar包。这个就是spring boot应用的依赖包版本的统一管理。其后，在spring boot 的应用中，实际引入的依赖包，就不需要再定义版本，避免了依赖版本冲突等问题。

2，spring boot 启动器

查看spring boot应用的pom文件，我们发现，依赖相当简明，就是引入的spring-boot-stater-；

这个starter就是spring boot 的启动器。spring boot预先根据各种应用程序场景，整合需要引入的依赖包，组成一个个满足不同应用场景需要的stater；比如：spring-boot-starter-web、spring-boot-starter-thymeleaf、mybatis-spring-boot-starter等等（spring 官方提供的starter一般为：spring-boot-starter-*；其它提供通过SPI扩展的，如mybatis的，就不一样了）。每个starter会引入spring-boot-starters+自身需要的其他依赖，以满足当前场景启动需要的依赖。

spring boot就是通过这种方式，简化了依赖配置，使得开发spring应用时的配置简单清晰。

3，spring boot 启动过程

我们以最常见的web应用环境来分析spring boot 应用启动。（就是在spring boot应用中依赖spring-boot-starter-web；spring boot 版本为：1.5.14.RELEASE）

1，创建一个新的Spring应用程序实例。

    //springboot启动时，初始化环境
    @SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
    private void initialize(Object[] sources) {
        //将当前启动类放入资源；
        if (sources != null && sources.length > 0) {
            this.sources.addAll(Arrays.asList(sources));
        }
        //web环境诊断；处理了webEnvironment为true
        this.webEnvironment = deduceWebEnvironment();
        //；
        //设置初始化器；getSpringFactoriesInstances获取spring应用上下文初始化工厂实例；
        //从spring-boot-1.5.14.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories下根据映射加载，不同版本，会有细微差异；
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
                ApplicationContextInitializer.class));
        //设置监听器；getSpringFactoriesInstances获取spring应用监听器工厂实例；
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
        //诊断当前启动类是不是main函数启动，如是，返回当前启动类的类；通过栈信息，依次往上找，直到找到main函数所在的类；找到后，设置进入mainApplicationClass属性
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }

2，spring boot 启动spring

    //spring boot 启动 spring应用
    /**
     * Run the Spring application, creating and refreshing a new
     * {@link ApplicationContext}.
     * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
     * @return a running {@link ApplicationContext}
     */
    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        //开始一个简单的watch，记录每个指定任务的总运行时间和运行时间。
        stopWatch.start();
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        FailureAnalyzers analyzers = null;
        //设置java.awt.headless属性；如果没有在属性文件中配置，则默认为true；
        configureHeadlessProperty();
        //创建并设置进入：listeners；并返回org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.starting();
        try {
            //设置默认的应用程序参数；默认命令行参数；
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            //准备环境；装载.properties、.yaml等配置文件等
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                    applicationArguments);
            //打印spring标识；
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            //创建应用程序上下文；设置了reader、ClassPathBeanDefinitionScanner含web的是AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext；不含web的是：AnnotationConfigApplicationContext;
            context = createApplicationContext();
            //创建故障分析器，包含一系列spring默认的故障分析器，并给每个分析器设置beanfactory；
            analyzers = new FailureAnalyzers(context);
            //准备ApplicationContext；
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                    printedBanner);
            //调用的方法，在下面public void refresh() 详细说明处理；（这里最终调用到spring框架的refresh，这个里面就是spring的启动流程；下面详细描述spring框架的refresh过程；）
            refreshContext(context);
            //如果有扩展ApplicationRunner、CommandLineRunner；则执行。
            afterRefresh(context, applicationArguments);
            //启动监听结束，发布事件；简单的直接启动，这里发布了启动结束事件。
            listeners.finished(context, null);
            //结束watch，打印启动结束事件等；
            stopWatch.stop();
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                        .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
            return context;
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    }
//下面是一些细节，可以略过先；
//这里也看看，装载bean的代码：
//这个方法被prepareContext调用；
    /**
     * Load beans into the application context.
     * @param context the context to load beans into
     * @param sources the sources to load
     */
    protected void load(ApplicationContext context, Object[] sources) {
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug(
                    "Loading source " + StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(sources));
        }
        //getBeanDefinitionRegistry(context)检查当前的context是否是：BeanDefinitionRegistry；如果是，则将context转化为BeanDefinitionRegistry返回；如果不是，则检查是否AbstractApplicationContext，转化返回；否则抛异常；
        //createBeanDefinitionLoader()处理创建annotatedReader、xmlReader、groovyReader、scanner(扫描器--ClassPathBeanDefinitionScanner)、scanner中的过滤器等；
        BeanDefinitionLoader loader = createBeanDefinitionLoader(
                getBeanDefinitionRegistry(context), sources);
        if (this.beanNameGenerator != null) {
            loader.setBeanNameGenerator(this.beanNameGenerator);
        }
        if (this.resourceLoader != null) {
            loader.setResourceLoader(this.resourceLoader);
        }
        if (this.environment != null) {
            loader.setEnvironment(this.environment);
        }
        //装载器装载；实际会调用到下面BeanDefinitionLoader的load方法；
        loader.load();
    }

    private int load(Class source) {
        if (isGroovyPresent()) {
            // Any GroovyLoaders added in beans{} DSL can contribute beans here
            if (GroovyBeanDefinitionSource.class.isAssignableFrom(source)) {
                GroovyBeanDefinitionSource loader = BeanUtils.instantiateClass(source,
                        GroovyBeanDefinitionSource.class);
                load(loader);
            }
        }
        if (isComponent(source)) {
            //
            this.annotatedReader.register(source);
            return 1;
        }
        return 0;
    }


    /**
     * Register a bean from the given bean class, deriving its metadata from
     * class-declared annotations.
     * 从给定的bean类注册一个bean，从类声明的注释派生它的元数据。 
     * @param annotatedClass the class of the bean
     * @param name an explicit name for the bean
     * @param qualifiers specific qualifier annotations to consider,
     * in addition to qualifiers at the bean class level
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public void registerBean(Class annotatedClass, String name, Class... qualifiers) {
        //AnnotatedGenericBeanDefinition 扩展 org.springframework.beans.factory.support.genericbeandefinition类，添加对通过AnnotatedBeanDefinition接口公开的注释元数据的支持。 
        //abd 包含了bean的class、注解、注解是否嵌套信息；
        AnnotatedGenericBeanDefinition abd = new AnnotatedGenericBeanDefinition(annotatedClass);
        if (this.conditionEvaluator.shouldSkip(abd.getMetadata())) {
            return;
        }
        //解析适用于提供的bean定义的作用域元数据 
        ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(abd);
        abd.setScope(scopeMetadata.getScopeName());
        String beanName = (name != null ? name : this.beanNameGenerator.generateBeanName(abd, this.registry));
        AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations(abd);
        if (qualifiers != null) {
            for (Class qualifier : qualifiers) {
                if (Primary.class == qualifier) {
                    abd.setPrimary(true);
                }
                else if (Lazy.class == qualifier) {
                    abd.setLazyInit(true);
                }
                else {
                    abd.addQualifier(new AutowireCandidateQualifier(qualifier));
                }
            }
        }

        BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(abd, beanName);
        definitionHolder = AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);
        BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);
    }

4，被spring boot 调用的spring框架启动过程

spring boot最终调用了spring的启动refresh处理；这一块儿是spring启动的关键。（ConfigurableApplicationContext run(String… args) 方法中通过refreshContext方法调用到spring框架的刷新方法；）

详细参考：spring注解及扩展 的第八节。

3，spring boot 整合mybatis、druid

持久层常见使用mybatis、druid；这里一步步描述spring boot整合mybatis、druid。

1，添加依赖的stater到pom文件如下：

        <dependency>
            <groupId>mysqlgroupId>
            <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
            <scope>runtimescope>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.bootgroupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starterartifactId>
            <version>1.3.2version>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibabagroupId>
            <artifactId>druidartifactId>
            <version>1.1.8version>
        dependency>

2，添加yaml配置

spring:
  datasource:
    username: root
    password: 123456
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
#   druid连接池配置
    initialSize: 5
    minIdle: 5
    maxActive: 20
    maxWait: 60000
    timeBetweenEvictionRunsMillis: 60000
    minEvictableIdleTimeMillis: 300000
    validationQuery: SELECT 1 FROM DUAL
    testWhileIdle: true
    testOnBorrow: false
    testOnReturn: false
    poolPreparedStatements: true
    filters: stat,log4j
    maxPoolPreparedStatementPerConnectionSize: 20
    useGlobalDataSourceStat: true
    connectionProperties: druid.stat.mergeSql=true;druid.stat.slowSqlMillis=500
mybatis:
  config-location: classpath:mybatis/mybatis-config.xml
  mapper-locations: classpath:mybatis/mapper/*.xml
#只配置了druid管理页登录用户名、密码；
druid:
  servlet:
    username: appAdmin
    password: 111111    

spring 所有自带默认配置的，可以覆盖和扩展的配置信息，请参阅参考官方文档（以1.5.14.release版本为例）：

所有可配置属性

3，添加java配置类（druid和myBatis配置）

druid配置：

@Configuration
@PropertySource(value= {"classpath:application.properties"})
public class DruidConfig {

    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")
    @Bean
    public DataSource druid(){
        return  new DruidDataSource();
    }

    @Value("${druid.servlet.username}")
    private String loginUserName;
    @Value("${druid.servlet.password}")
    private String loginPassword;

    //
    //1、配置Druid的管理Servlet
    @Bean
    public ServletRegistrationBean statViewServlet(){
        ServletRegistrationBean bean = new ServletRegistrationBean(new StatViewServlet(), "/druid/*");
        final Map initParams = new HashMap();

        initParams.put("loginUsername",loginUserName);
        initParams.put("loginPassword",loginPassword);

        bean.setInitParameters(initParams);
        return bean;
    }

    //配置Druid的web监控的filter
    @Bean
    public FilterRegistrationBean webStatFilter(){
        FilterRegistrationBean bean = new FilterRegistrationBean();
        bean.setFilter(new WebStatFilter());
        bean.setUrlPatterns(Arrays.asList("/*"));
        return  bean;
    }
}

mybatis配置：

@Configuration
public class MyBatisConfig {

    //通过ConfigurationCustomizer定制mybatis相关规则：
    @Bean
    public ConfigurationCustomizer configurationCustomizer(){
        return new ConfigurationCustomizer(){
            @Override
            public void customize(org.apache.ibatis.session.Configuration configuration) {
                //自定义规则，覆盖默认规则
                //开启驼峰命名映射规则
                configuration.setMapUnderscoreToCamelCase(true);
            }
        };
    }
}

以上三步就一起完成了mybatis、druid整合到spring boot应用。

4，spring boot 整合redis

1.引入spring-boot-starter-data-redis

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
        dependency>

2.配置redis

spring.redis.database=0
# pool settings ...  
spring.redis.pool.max-idle=50
spring.redis.pool.min-idle=10
spring.redis.pool.max-active=200
spring.redis.pool.max-wait=500
# name of Redis server 
spring.redis.sentinel.master=mysentinel
spring.redis.sentinel.nodes=192.168.6.211:26379,192.168.6.211:26380,192.168.6.211:26381

3，redis配置类

类似如下：

@Configuration
public class RedisConfig {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisConfig.class);

    @Bean  
    public RedisTemplate getRedisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {  
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate<>();  
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);  
        RedisSerializer redisSerializer = new StringRedisSerializer();
        redisTemplate.setKeySerializer(redisSerializer);  
        redisTemplate.setHashKeySerializer(redisSerializer);
        //系列化为json
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);  
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();  
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);  
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);  
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);  

        redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);  
        redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);  
        redisTemplate.afterPropertiesSet();  

        return redisTemplate;  
    } 
}

5，spring boot 整合RabbitMQ

实际应用程序开发中，由于需要考虑解耦、快速响应和流量削峰，很多时候采用异步机制，这个时候基于消息的架构就是很好的选择，RabbitMQ是高级消息队列协议的一个优秀开源实践，在实际应用中，很多时候选择使用RabbitMQ。

5.1RabbitMQ核心概念简介：

基本架构图：

Message：消息由消息头和消息体组成。消息头由一系列可选属性组成，这些属性包括routing-key（用于路由）、priority（相对优先级）、delivery-mode（是否持久存储）等；

Publisher：消息的生产者，向交换器发布消息；

Exchange：交换器，用来接收生产者发送的消息，并根据类型，将消息路由到消息队列；Exchange有4种：direct（默认，点对点）、fanout（广播）、topic（基于路由键匹配队列）和headers（通过消息头信息处理消息发布到队列）。

Queue：消息队列；消息的容器，保存消息直到消费者取走。

Binding：绑定，就是基于Exchange类型和路由键绑定Exchange和Queue的路由规则。交换器和队列间的绑定关系是多对多的。

Virtual Host：虚拟主机；每个虚拟主机就是一个服务器；除了将众多客户逻辑隔离，还能起到命名空间的作用。

Broker：消息队列代理。代理一个消息队列服务器。

Connection：网络连接。

Channel：信道，用于复用一条TCP连接。建立在真实的TCP连接内的虚拟连接，避免TCP连接的建立、销毁的开销。一个TCP连接，开辟多个信道，实际消息的发送、接收等，通过信道完成。

Consumer：消息的消费者，从消息队列中获取消息。

5.2 spring boot 整合RabbitMQ

1，引入 高级消息队列starter：spring-boot-starter-amqp

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
        dependency>

2，添加yaml配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.6.211
    username: guest
    password: guest

3，使用AmqpAdmin 管理交换器、队列、绑定；

    //AmqpAdmin 在springboot启动时，已经默认创建完成，直接使用；AmqpAdmin提供了接口，实际参见对应版本接口
    @Autowired
    AmqpAdmin amqpAdmin;
//实际使用代码类似如下：
    //创建交换器：
    amqpAdmin.declareExchange(new DirectExchange("exchangename"));
    //创建队列：
    amqpAdmin.declareQueue(new Queue("queuename",true));
    //创建绑定规则（将指定交换器（参数1）以指定路由键（参数4）绑定到到指定类型（参数2，队列or交换机）、指定目的地（参数1，比如队列名）），最后一个参数为参数头信息；
    amqpAdmin.declareBinding(new Binding("queuename", Binding.DestinationType.QUEUE,"exchangename","plan.*",null));

4，配置消息转换器及开启

@EnableRabbit//启用监听器
@Configuration
public class AMQPConfig {

    //默认是使用：SimpleMessageConverter（）；这里直接使用本身提供的Jackson2JsonMessageConverter；方便管理工具可读；
    @Bean
    public MessageConverter messageConverter(){
        return new Jackson2JsonMessageConverter();
    }
}

5，发送消息：

    //上面定义了具体的消息转换器，rabbitTemplate中的消息转换器采用了定义的bean；
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;
    //具体消息发送rabbitTemplate的接口，类似使用：rabbitTemplate.receiveAndConvert等；

6，消息监听：

注意在配置类中，通过@EnableRabbit启用了监听监听；实际使用，只需要将监听方法添加@RabbitListener注解，即可监听指定队列。

    @RabbitListener(queues = "myvrdirect")
    public void receive02(Message message){
    }

6，spring boot监控管理

actuator：执行器是spring提供的应用程序运行监控管理工具，可以方便的收集、监控当前应用的运行情况。

endpoint：执行器端点（endpoints）用于监控应用程序和与应用进行交互，Spring Boot默认包含很多内置的端点，也可以自定义端点。

1，引入actuator的starter

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuatorartifactId>
    dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-securityartifactId>
    dependency>

2，端点使用

原生端点：

端点名	描述
autoconfig	所有自动配置信息
auditevents	审计事件
beans	所有Bean的信息
configprops	所有配置属性
dump	线程状态信息
env	当前环境信息
health	应用健康状况
info	当前应用信息
metrics	当前应用的重要度量指标，如：内存信息、线程信息、垃圾回收信息等各项指标
mappings	应用@RequestMapping映射路径
shutdown	关闭当前应用（默认关闭） （post）
trace	追踪信息（最新的100个http请求）

yaml配置：

#关闭shutdown
endpoints:
  shutdown:
    enabled: false
#actuator端点范文路径和端口指定
management:
  port: 8081
  context-path: /acmanage
  #关闭权限验证；
  security:
    enabled: false
    roles:
    - SUPERUSER
#security用户名、密码设置
security:
  user:
    name: ac
    password: ac   

actuatorsecurity配置类：

/**
 * 只针对访问路径包含指定配置的，做验证。
 */
@Configuration
@EnableWebSecurity
public class ActuatorSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter{
        @Autowired
        Environment env;
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
            String managePath = env.getProperty("management.context-path");
            if(StringUtils.isEmpty(managePath)) {
                managePath = "";
            }
            http.csrf().disable();
            http.authorizeRequests()
                    .antMatchers("/**"+managePath+"/**").authenticated()
                    .anyRequest().permitAll()
                    .and().httpBasic();
        }
}

经过如上配置，可以访问actuator端点，查看运行信息，本例如访问端点health：http://localhost:8081/acmanage/health

获得json信息：

{
  status: "UP",
  componentOne: {
    status: "UP"
  },
  diskSpace: {
    status: "UP",
    total: 104864092160,
    free: 52482588672,
    threshold: 10485760
  },
  rabbit: {
    status: "UP",
    version: "3.7.7"
  },
  redis: {
    status: "UP",
    version: "4.0.10"
  },
  db: {
    status: "UP",
    database: "MySQL",
    hello: 1
  }
}

3，扩展health端点

实际应用中，我们需要针对特定组件，进行健康状况监控，需要扩展health端点监控信息；

扩展代码：

/**
 * 自定义组件健康检查指示器
 * 所有健康检查指示器命名规则为：*** + HealthIndicator；如：RedisHealthIndicator
 * 所有HealthIndicator的实现，注册入容器后，会被放入：CompositeHealthIndicator.indicators中，并全部被执行；
 */
@Component
public class ComponentOneHealthIndicator extends AbstractHealthIndicator {

    @Override
    protected void doHealthCheck(Health.Builder builder) throws Exception {
        //检查组件运行健康情况；
        //check***();
        //检查结果：
        builder.up();
        //builder.down();
    }
}

实际扩展后，health端点访问结果，参见上节返回的json信息中的componentOne；

总结

spring boot实际使用，异常简单，并且提供有各种良好的扩展方式。常见组件都有相应的starter和默认配置支持，只需要根据实际情况进行配置调整覆盖就可以良好运用。