SpringBoot自动装配原理

HelloWorld

SpringBoot简介

  SpringBoot是一个JavaWeb的开发框架，是基于Spring开发，SpringBoot本身并不提供Spring框架的核心特性以及扩展功能，知识英语快捷、敏捷地开发新一代基于Spring框架的应用程序。之前在学习过Spring框架时，就被其复杂的配置弄的头晕脑胀，各种配置约束，让人望而生畏！Springboot以约定大于配置的核心思想，默认帮我们进行了很多设置，多数SpringBoot应用只需要很少的Spring配置。同时它集成了大量常用第三方库，可以零配置实现开箱即用。

准备工作

环境准备：

• java version “1.8.0_271”
• Maven-3.6.3
• SpringBoot 2.4.3
  开发工具：
• IDEA 2020.2.3

创建项目

1. 创建一个新项目
2. 选择spring initalizr,可以看到默认就是去官网的快速构建工具那里实现
3. 填写项目信息
4. 选择初始化的组件（勾选web->spring-Web）
5. 填写项目路径
6. 等待项目构建成功

项目结构

• 程序的主启动类
• application.propertites配置文件
• 测试类
• pom.xml

在主程序的同级目录下，新建一个controller包，在包中新建一个HelloController类

@RestController
public class HelloController {
    
    @RequestMapping("/hello")
    public String hello(){
        return "hello,world!";
    }
}

编写完毕后，从主程序启动项目，浏览器发起请求，看页面返回；控制台输出了 Tomcat 访问的端口号！

如此简单几步，完成了一个web接口的开发。SpringBoot就是这么简单！那么SpringBoot是如何运行的呢？

pom文件

一个Maven项目，一般从pom.xml文件探究起。pom.xml中主要信息有父依赖和启动器。

父依赖

pom.xml主要依赖一个父项目，主要是管理项目的资源过滤和插件

<parent>
	<groupId>org.springframework.bootgroupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parentartifactId>
	<version>2.4.3version>
	<relativePath/> 
parent>

点进父依赖，还有一层依赖：

<parent>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-dependenciesartifactId>
    <version>2.2.5.RELEASEversion>
    <relativePath>../../spring-boot-dependenciesrelativePath>
parent>

这是真正管理SpringBoot应用里面所有依赖版本的地方，SpringBoot的版本控制中心；

以后我们导入依赖默认是不需要写版本；但是如果导入的包没有在依赖中管理着就需要手动配置版本。

启动器

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

springboot-boot-starter-xxx：就是spring-boot的场景启动器

spring-boot-starter-web：帮我们导入了web模块正常运行所依赖的组件；

SpringBoot将所有的功能场景都抽取出来，做成一个个的starter （启动器），只需要在项目中引入这些starter即可，所有相关的依赖都会导入进来 ， 我们要用什么功能就导入什么样的场景启动器即可 ；也可以自己自定义 starter；

启动类

默认的主启动类

@SpringBootApplication
public class SpringbootstartApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(SpringbootstartApplication.class, args);
	}
}

注解探究

@SpringBootAplication注解依赖关系如下（脑图链接）

进入@SpringBootApplication注解可以看到除了常见的四大注解外，还有@SpringBootConfituration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan三大注解

@SpringBootConfiguration

SpringBoot配置类，标注在某个类上，表明这是一个SpringBoot配置类

• @Configuration注解:表明这是一个配置类，配置类对应的就是Spring的XML配置文件
  • @Component注解: 表明启动类本身也是Spring的一个组件而已，负责启动应用

@ComponentScan

自动扫描并加载符合条件的组件或者Bean，将这个bean定义加载到IOC容器中

@EnableAutoConfiguration

• @AutoConfigurationPackage：自动配置包
  • @Import(Registrar.class)：Spring底层注解Import，给容器中导入一个组件。Registrar.class作用：将主启动类的所在包及包下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器
• @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class):给容器导入组件
  • AutoConfigurationImportSelector:自动配置导入选择器

AutoConfigurationImportSelector中有如下方法：获取候选的配置

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;
    }

紧接着这个方法调用了SpringFactoriesLoader的静态方法loadFactoryNames：

public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
    if (classLoader == null) {
        classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
    }

    String factoryTypeName = factoryType.getName();
    return (List)loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
}

继续调用loadSpringFactories方法

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
        Map<String, List<String>> result = (Map)cache.get(classLoader);
        if (result != null) {
            return result;
        } else {
            HashMap result = new HashMap();

            try {
                Enumeration urls = classLoader.getResources("META-INF/spring.factories");

                while(urls.hasMoreElements()) {
                    URL url = (URL)urls.nextElement();
                    UrlResource resource = new UrlResource(url);
                    Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                    Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();

                    while(var6.hasNext()) {
                        Entry<?, ?> entry = (Entry)var6.next();
                        String factoryTypeName = ((String)entry.getKey()).trim();
                        String[] factoryImplementationNames = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue());
                        String[] var10 = factoryImplementationNames;
                        int var11 = factoryImplementationNames.length;

                        for(int var12 = 0; var12 < var11; ++var12) {
                            String factoryImplementationName = var10[var12];
                            ((List)result.computeIfAbsent(factoryTypeName, (key) -> {
                                return new ArrayList();
                            })).add(factoryImplementationName.trim());
                        }
                    }
                }

                result.replaceAll((factoryType, implementations) -> {
                    return (List)implementations.stream().distinct().collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList));
                });
                cache.put(classLoader, result);
                return result;
            } catch (IOException var14) {
                throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var14);
            }
        }
    }

上面代码的核心就是读取META-INF/spring.factories并封装为properties属性。spring.factories是什么，全局搜索spring.factories：

找到了自动配置的根源所在！选择其中一个自动配置类打开看看，如：HttpEncodingAutoConfiguration

这些都是一个个的JavaConfig配置类，而且都注入了一些Bean。

所以自动配置真正实现是从classpath中搜寻所有META/spring.factories配置文件，并将其中的org.springframework.boot.autoconfigure.XX包下的配置项，通过反射实例化为对应标注了@Configuration的JavaConfig形式的IOC容器配置类，然后将这些都汇总成一个实例加载到IOC容器中。

对上图中的部分代码说明：

• @Congfiguration：表明这是一个配置类
• @EnableConfigurationProperties({ServerProperties.class})：指定启动类的ConfigurationProperties
  • ServerProperties.class：将配置文件中的值和ServerProperties中的值绑定起来，并将ServerProperties加入到IOC容器
• @ConditionalOnWebApplication(type = ConditionalOnWebApplication.Type.SERVLET)：满足条件，整个配置类才会生效；这里为判断是否为web应用，如果是，当前配置生效
• @ConditionalOnClass(CharacterEncodingFilter.class)：判断当前项目有没有CharacterEncodingFilter类——SpringMVC中进行乱码解决的过滤器；
• @ConditionalOnProperty(prefix = “server.servlet.encoding”, value = “enabled”, matchIfMissing = true)：判断配置文件中是否存在配置 server.servlet.encoding=enabled，如果不存在，默认为生效的

打开ServerProperties.java：

这里有很多的属性，这些属性通过注解@ConfigurationProperties和配置文件进行绑定。

小结：

1. SpringBoot在启动的时候从类路径下的META-INF/spring.factories中获取EnableAutoConfiguration指定的值

2. 将这些值作为自动配置类导入容器，根据@ConditionalXX注解判断哪些注解生效，有效的配置类帮我们进行自动配置工作；

3. 整个J2EE的整体解决方案和自动配置都在springboot-autoconfigure的jar包中；

4. 它会给容器中导入非常多的自动配置类 （xxxAutoConfiguration）, 就是给容器中导入这个场景需要的所有组件 ，并配置好这些组件；配置类的属性是从对应的XXproperties类中获取的，XXproperties类的属性可以从配置文件中修改生效。

5. 有了自动配置类 ， 免去了我们手动编写配置注入功能组件等的工作；

SpringApplication.run()

分析该方法主要分两部分，一部分是SpringApplication的实例化，二是run方法的执行；

SpringApplication

这个类主要做了以下四件事情：

1、推断应用的类型是普通的项目还是Web项目

2、查找并加载所有可用初始化器 ， 设置到initializers属性中

3、找出所有的应用程序监听器，设置到listeners属性中

4、推断并设置main方法的定义类，找到运行的主类

查看构造器：

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) {
    // ......
    this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
    this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances();
    this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
    this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}

run方法流程分析

自定义一个Starter

我们分析完毕了源码以及自动装配的过程，我们可以尝试自定义一个启动器来玩玩

说明

启动器模块是一个空jar文件，仅提供辅助性依赖管理，这些依赖可能用于自动装配或者其他类库。
命名规约：
官方命名

• 前缀：spring-boot-starter-XX
• 例如：spring-boot-starter-web
  自定义命名
• xxx-spring-boot-starter
• 例如：mybatis-spring-boot-starter

编写启动器

1. 在IDEA中新建一个空项目spring-boot-starter-diy
2. 新建一个普通maven模块：eamon-spring-boot-starter
3. 新建一个SpringBoot模块：eamon-spring-boot-starter-autoconfigure
4. 在starter中导入autoconfigure依赖

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>cn.eamongroupId>
            <artifactId>eamon-spring-boot-starter-autoconfigureartifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>
    dependencies>

5. 在autoonfigure中编写自己的服务HelloService

package cn.eamon;

/**
 * @Author: Eamon
 * @Description:
 * @Date: 2021/3/3 21:41
 */
public class HelloService {
    HelloProperties helloProperties;

    public HelloProperties getHelloProperties() {
        return helloProperties;
    }

    public void setHelloProperties(HelloProperties helloProperties) {
        this.helloProperties = helloProperties;
    }

    public String sayHello(String name){
        return helloProperties.getPrefix() + name + helloProperties.getSuffix();
    }
}

6. 编写HelloProperties配置类

package cn.eamon;

import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

/**
 * @Author: Eamon
 * @Description:
 * @Date: 2021/3/3 21:42
 */
@ConfigurationProperties(prefix = "eamon.hello")
public class HelloProperties {

        private String prefix;
        private String suffix;

        public String getPrefix() {
            return prefix;
        }

        public void setPrefix(String prefix) {
            this.prefix = prefix;
        }

        public String getSuffix() {
            return suffix;
        }

        public void setSuffix(String suffix) {
            this.suffix = suffix;
        }
}

7. 编写自动配置类HelloServiceAutoConfiguration并注入bean

package cn.eamon;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnWebApplication;
import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

/**
 * @Author: Eamon
 * @Description:
 * @Date: 2021/3/3 21:44
 */
@Configuration
@ConditionalOnWebApplication
@EnableConfigurationProperties(HelloProperties.class)
public class HelloServiceAutoConfiguration {
    @Autowired
    HelloProperties helloProperties;

    @Bean
    public HelloService helloService(){
        HelloService service = new HelloService();
        service.setHelloProperties(helloProperties);
        return service;
    }
}

8. 在resources下新建META-INF\spring.factories

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
cn.eamon.HelloServiceAutoConfiguration

9. 编写完成后安装到Maven仓库
   

测试启动器

1. 新建一个SpringBoot项目
2. 导入自己写的启动器

<dependency>
	<groupId>cn.eamongroupId>
	<artifactId>eamon-spring-boot-starterartifactId>
	<version>1.0-SNAPSHOTversion>
dependency>

3. 编写一个HelloController进行测试接口

package cn.eamon.springbootstart.controller;

import cn.eamon.HelloService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @Author: Eamon
 * @Description:
 * @Date: 2021/3/3 17:02
 */
@RestController
public class HelloController {

    @Autowired
    HelloService helloService;

    @RequestMapping("/hello")
    public String hello(){
        return helloService.sayHello("Eamon");
    }
}

4. 编写配置文件application.properties

eamon.hello.prefix=Bupt Boy---
eamon.hello.suffix=---GoodGoodStudy,DayDayUp

5. 启动项目进行测试，测试成功结果如图