[Java] Spring Boot Auto Configure（Spring Boot自动装配）的原理

前言

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Spring Boot能帮助我们Java开发者快速开发基于Spring框架的应用，除了其作为依赖管理好帮手的一众Spring-Boot-Starter之外，其自动装配（Auto Configure）特性也起到了非常重要的作用。那么Spring Boot是如何实现自动装配的呢？本文将结合源码去讲解其原理。

版本信息

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• spring-boot-autoconfigure-2.7.5.jar
• spring-context-5.3.23.jar
• dubbo-3.1.1.jar
• dubbo-spring-boot-autoconfigure-3.1.1.jar

前置知识

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Spring框架里最重要的模块莫过于IoC容器，流畅阅读本文的前提是读者有IoC容器的基本概念。
我们先来梳理一些概念，Spring IoC容器里的所有组件（Component，构建完整应用的基本单元）都被称为Bean。Spring IoC容器不是神，当想要帮助其使用者实例化某个具体的Bean时，需要一些额外的信息才能做到，这些额外的信息被称为Meta-data（元数据或元信息），例如多个构造器选择哪个、构造器参数信息、是否需要Autowire处理等等信息，在Spring框架里，其被抽象为BeanDefinition接口，大概长下面这个样子。

就像如果我们要解析JSON字符串需要调JSON解析库把其转成JSON对象再从里获取你需要的信息（数据）一样，创建实例所用的这些个BeanDefinition信息是不会自己跑到Spring IoC容器里的，这需要Spring IoC容器自己去收集，收集BeanDefinition信息是Spring IoC容器的几大主要工作之一。那么Spring框架是如何收集这些信息的呢？

Spring框架如何收集BeanDefinition信息？

既然要收集信息，就不得不提信息载体，信息载体是承载信息（数据）的东西，但凡一个物体能表示1bit的信息都能被视为信息的载体，可见信息的载体有很多种，就例如各种格式的文本文件、序列化后的二进制文件、Java内存里的（Java注解、类名、方法名、参数名、参数类型）等等都是信息的载体。那么相信大家已经猜到了，Spring收集BeanDefinition信息的方式大家至少可以有这么几种：

• XML配置：Spring所谓的XML config方式，通过XML文本文件存储信息。
• Java配置：Spring所谓的Java config方式，利用反射API收集注解、类名、方法名、参数名、参数类型携带的信息。

Java配置又可以细分成几种：

• 如@Component、@Service、@Controller之类的通常是Spring通过反射API和缺省信息去收集BeanDefinition信息。
• 如@Configuration之类的则是由开发者自主装配Bean。Spring不需要费太大力气便能利用广大开发者写的Bean方法去实例化某个Bean。

除开上面两个，还有如ImportSelector接口、ImportBeanDefinitionRegistrar接口这两种方式：

• ImportBeanDefinitionRegistrar接口：模块开发者直接向IoC容器里注册BeanDefinition，如dubbo里就用了这种方式。
• ImportSelector接口：递归地注册ImportSelector#SselectImports方法所发现的所有ImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar、@Configuration类相关的BeanDefinition。

虽然再细分ImportSelector还能分出DeferredImportSelector，不过这不在本文的讨论范畴之内，咱们先忽略它。

Spring Boot 自动装配的原理

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Spring Boot自动装配本质就是向IoC容器提供BeanDefinition的过程。其用到了我们上述的四种Java Config中的后三种。

• ImportSelector接口
• ImportBeanDefinitionRegistrar接口
• @Configuration类

Spring框架的Context核心模块提供了这些功能

上面提到的分三类的处理方式并不是Spring Boot提供的，而是Spring Context提供的。
你可以在下面方法里看到其处理的逻辑：

Spring-Context-5.3.23.jar文件的
org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser类的
processImports方法

private void processImports(ConfigurationClass configClass, SourceClass currentSourceClass,
			Collection<SourceClass> importCandidates, Predicate<String> exclusionFilter,
			boolean checkForCircularImports) {
	/* 省略 */
	for (SourceClass candidate : importCandidates) {
		if (candidate.isAssignable(ImportSelector.class)) { 
			// Candidate class is an ImportSelector -> delegate to it to determine imports
			/* 省略 */ 
		} else if (candidate.isAssignable(ImportBeanDefinitionRegistrar.class)) {
			// Candidate class is an ImportBeanDefinitionRegistrar ->
			// delegate to it to register additional bean definitions
			/* 省略 */
		} else {
			// Candidate class not an ImportSelector or ImportBeanDefinitionRegistrar ->
			// process it as an @Configuration class
			/* 省略 */
		}
	}
	/* 省略 */
}

Spring Boot则利用了Spring Context提供的功能来实现自动装配。

@EnableAutoConfiguration：Spring Boot开启自动装配特性的注解

想要Spring Boot开启自动装配特性，我们是需要在程序入口类使用@EnableAutoConfiguration注解来开启自动装配功能，也许大家没怎么见过这个注解，不过一般使用了组合注解@SpringBootApplication的话就是等于开启了@EnableAutoConfiguration的，@SpringBootApplication注解的定义如下：

@EnableAutoConfiguration本身也是一个组合注解，定义如下：

@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)则是其最重要的部分，不难看出其核心是一个我们上面提到过的ImportSelector，@Import注解是向IoC容器里引入一个Bean，这里就引入了AutoConfigurationImportSelector类。

Spring Boot提供的AutoConfigurationImportSelector类干了什么？

相信大家都对spring.factories文件或多或少都有耳闻。对，你猜的没错，简单来AutoConfigurationImportSelector类主要干了两件事

1. 利用SpringFactoriesLoader类从ClassPath上所有的META-INF/spring.factories文件读取上述三种自动配置类的信息（类名）。

2. 利用ImportCandidates类从ClassPath上所有的META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfiguration.AutoConfiguration.imports文件里读取上述三种自动配置类的信息（类名）。

AutoConfigurationImportSelector类种利用这两个类的源码如下，第二种方式是较新的，而spring.factories文件的方式则是较老的一种实现。目前在笔者的spring boot 2.7.5版本里是两者都支持的（也就是提供了向下兼容性）。可以看到下方源码中，先调用了SpringFactoriesLoader，再调用了ImportCandidates。

AutoConfigurationImportSelector支持的两类文件长什么样？

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在上一节我们提到了AutoConfigurationImportSelector类支持两类文件来做扩展，分别是：

• 较老的META-INF/spring.factories文件
• 较新的META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfiguration.AutoConfiguration.imports文件

1. META-INF/spring.factories文件

第一个是较老的META-INF/spring.factories文件，其本质是个Properties格式的文本文件。内容就是KEY=VALUE。
就比如说我们看一下dubbo-spring-boot-autoconfigure-3.1.1.jar里的这个文件就长这样：

2. META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfiguration.AutoConfiguration.imports文件

第二个是比较新的META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfiguration.AutoConfiguration.imports，其就是个普通的换行符分割文本文件。
我们看一下spring-boot-autoconfigure-2.7.5.jar里的这个文件长这样：

文件内容

两种文件的内容普遍都是@Configuration类的全名（包名+类名），这里的数据本质是字符串，读到内存里还是需要利用反射API转换成Class实例再开始使用的，就是由ConfigurationClassParser$DeferredImportSelectorHandler的processGroupImports方法来实现的。可以看到内部调用了我们先前提到的processImports方法。

反射API具体使用的地方就是上面代码里的调用asSourceClass方法了：

结语

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通过源码分析，我们可以看到Spring Boot利用了Spring Context提供的加载机制，其先利用@Import把自身最关键的组件AutoConfigurationImportSelector引入到容器里，并且引入ImportSelector是会递归引入AutoConfigurationImportSelector在两种文件里找到的所有的类，也是这种动态地加载所有这两类文件的机制是Spring Boot自动装配实现扩展性的核心。使得其他项目、组件的开发者可以利用这个扩展机制（如编写自己的spring.factories文件、@Configuration类等）去支持或叫实现自动装配。但不难看出Spring Boot虽然实现了自动装配，但实际的装配工作（@Configuration类、ImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar的编码工作）还是需要由对应的项目开发者去实现的，比如dubbo就是自己实现的相应的spring boot自动装配类。