Spring boot 自动装配原理

Spring boot 为了解决Bean的复杂配置，引入了自动装配机制；那么什么是自动装配，它的原理又是什么呢？我们先通过以下例子来了解以一下什么是自动装配。

Spring boot 集成 redis

• 引入依赖包

  		<dependency>
              <groupId>org.springframework.boot</groupId>
              <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
              <version>2.6.0</version>
          </dependency>
  

• 配置相关参数

  spring.redis.host=127.0.0.1
  spring.redis.port=6379
  spring.redis.password=
  spring.redis.database=0
  

• controller

  @RestController
  @RequestMapping(value = "/redis")
  public class RedisController {
  
      @Autowired
      private RedisTemplate redisTemplate;
  
      @RequestMapping("/save")
      public String save(@RequestParam String key, @RequestParam String value) {
          redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
          return "ok";
      }
  
      @RequestMapping("/get")
      public String get(@RequestParam String key) {
          return (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
      }
  
  }
  

这是一个很简单的集成 redis 的案例，通过这个案例我们可以看出：RedisTemplate 这个类的 bean 对象，我们并没有通过 xml 的形式或者 注解 的形式注入到 ioc 容器中，但是我们可以直接通过 Autowired 注解自动从容器里面拿到相应的 bean 对象，从而进行属性的注入。

这就是Spring boot 中的自动装配，那这是怎么做到的呢？我们来分析一下它的原理，从而来理解RedisTemplate 是如何注入的。

自动装配原理

我们先来分析下上面案例的流程：

首先我们在集成的时候只做了一件事：引入依赖包；然后启动项目后，对象就自动进入到 IOC 容器中了。

那它是如何自动注入的呢？我们平常手动注入对象的时候，是通过 component 或者就是configuration中的bean注入。那它会不会也是呢？如果是这样，那按照理论来说应该也有一个componentscan来扫描对应路径，从而将对象注入；但是 spring boot 中可以引入各种各样的依赖，扫描的路径肯定也是千奇百怪的，那我们猜测应该是有一个固定的路径让其去扫描，从而能将依赖自动注入到容器中。

这个逻辑是不是有点眼熟，这不就是SPI机制吗？接下来我们从源码中逐步看下是如何实现的。

@SpringBootApplication注解是入口：

@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 {
}

其中比较重要的是有以下三个注解：

• @SpringBootConfiguration

  继承了 Configuration，表示当前是注解类

• @EnableAutoConfiguration

  开启 spring boot 的注解功能，自动装配机制，借助 @import注解的功能。

• @ComponentScan(excludeFilters = {})

  自动扫描并加载符合条件的组件（比如component,controller等），并将这些对象加载到 ioc 容器中。

  我们可以通过basepackages等属性来定制其自动扫描的范围，如果不指定，则默认会从声明。@ComponentScan所在类的 package 进行扫描，这就是为什么我们希望启动类放在根目录下的原因。

@EnableAutoConfiguration

这个注解我们看名字就是可以自动装配，显而易见就是最重要的那个了。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

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

    String[] excludeName() default {};
}

其中最重要的两个注解如下：

• @AutoConfigurationPackage
• @Import({AutoConfigurationImportSelector.class})

AutoConfigurationPackage

我们先来看这个注解，看看这个注解做了那些事情：

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

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

首先通过 import注解导入了Registrar类：

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

    // 注册当前启动类的根 package
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        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));
    }
}

我们可以这样理解它的作用：将添加该注解的类所在的package 作为自动配置package进行管理。就是我们上文所说的当Spring boot应用启动时会将启动类所在的package作为自动配置的package。

AutoConfigurationImportSelector

接下来我们来看@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})，借助AutoConfigurationImportSelector,EnableAutoConfiguration可以帮助spring boot 项目将所有符合条件(Spring.factories)的bean定义都加载到当前IOC容器中。

该类最大的作用就是帮助我们找相关的配置类，而找配置类的过程就是我们上面所说的SPI机制。

关于SPI机制可以看这篇文章：SPI 机制详解

我们继续来看整体流程：首先看selectImports方法，该方法是找配置文件的入口。

为什么是这个方法呢？因为这个类继承了DeferredImportSelector接口，接口又继承了ImportSelector接口，所以在spring的流程中会进行调用。

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {

    public AutoConfigurationImportSelector() {
    }

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

然后进入getAutoConfigurationEntry方法：

protected AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    } else {
        AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
        // 获取配置信息
        List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        configurations = this.removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
        this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
}

继续往下，我们来看看它是如何获取配置信息的getCandidateConfigurations方法：

该方法主要是去加载各个组件jar下的 spring.factories文件

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;
}

看到SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames是不是很眼熟？和我们SPI机制中的ServiceLoader.load是不是很类似？看来我们找对地方了，SpringFactoriesLoader的底层原理其实就是借鉴于JDK的SPI机制。

我们知道SPI机制都是从classpath下的service目录查找对应的文件？那么SpringFactoriesLoader从哪里查找呢？我们进入该类查看：

一进来我们就看到路径也被写死了，这样我们上面的问题就被解决了。

public final class SpringFactoriesLoader {
    public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
    private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
    static final Map<ClassLoader, Map<String, List<String>>> cache = new ConcurrentReferenceHashMap();
}

我们到spring boot 的自动装配jar中查看一下：

整个流程是不是很符合SPI机制，这样redis对象自动装配是不是能稍微想通了？

既然找到了文件，接下来肯定就是读取配置了，我们打断点来看下效果：

可以很清楚的看到spring.factories文件中的配置信息都读取到了。

我们来看下loadFactoryNames方法，它的入参为工厂类名称和对应的类加载器，方法会根据指定的类加载器，加载该类加载器搜索路径下的指定文件，即spring.factories文件。

传入的工厂类为接口，而文件中对应的类则是接口的实现类，或最终作为实现类。

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名：org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的KEY，获取对应的一组Configuration类。

总结

看过源码之后，我们对Spring boot 的装配原理进行一个简单的总结，方便我们记忆：

• 首先 spring boot 启动

• 扫描 @SpringBootApplication注解

• 扫描@EnableAutoConfiguration注解

  这个注解里面带有一个@import注解，导入了AutoConfigurationImportSelector类，这个类实现了DeferredImportSelector接口，这个接口又实现了ImportSelector接口，在这个接口里面有一个叫做selectImports的方法，这个方法实现了配置类的寻找。

  整个寻找的过程就是Springboot 的SPI机制。