springboot工作原理

SpringBoot為我們做的自動配置，確實方便快捷，但一直搞不明白它的內部啟動原理，這次就來一步步解開SpringBoot的神秘面紗，讓它不再神秘。

1.  
   @SpringBootApplication
2.  
   public class Application {
3.  
   public static void main(String[] args) {
4.  
   SpringApplication.run(Application.class, args);
5.  
   }
6.  
   }

從上面代碼可以看出，Annotation定義（@SpringBootApplication）和類定義（SpringApplication.run）最為耀眼，所以要揭開SpringBoot的神秘面紗，我們要從這兩位開始就可以了。

SpringBootApplication背后的秘密

1.  
   @Target(ElementType.TYPE) // 注解的適用范圍，其中TYPE用於描述類、接口（包括包注解類型）或enum聲明
2.  
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 注解的生命周期，保留到class文件中（三個生命周期）
3.  
   @Documented // 表明這個注解應該被javadoc記錄
4.  
   @Inherited // 子類可以繼承該注解
5.  
   @SpringBootConfiguration // 繼承了Configuration，表示當前是注解類
6.  
   @EnableAutoConfiguration // 開啟springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的幫助
7.  
   @ComponentScan(excludeFilters = { // 掃描路徑設置（具體使用待確認）
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進行了原信息標注，但實際上重要的只有三個Annotation：

@Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發現里面還是應用了@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：

1.  
   @Configuration
2.  
   @EnableAutoConfiguration
3.  
   @ComponentScan
4.  
   public class Application {
5.  
   public static void main(String[] args) {
6.  
   SpringApplication.run(Application.class, args);
7.  
   }
8.  
   }

每次寫這3個比較累，所以寫一個@SpringBootApplication方便點。接下來分別介紹這3個Annotation。

@Configuration

這里的@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社區推薦使用基於JavaConfig的配置形式，所以，這里的啟動類標注了@Configuration之后，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：

表達形式層面
基於XML配置的方式是這樣：

1.  
   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2.  
   <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
3.  
   xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
4.  
   xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"
5.  
   default-lazy-init="true">
6.  
   <!--bean定義-->
7.  
   </beans>

而基於JavaConfig的配置方式是這樣：

1.  
   @Configuration
2.  
   public class MockConfiguration{
3.  
   //bean定義
4.  
   }

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

注冊bean定義層面
基於XML的配置形式是這樣：

1.  
   <bean id= "mockService" class="..MockServiceImpl">
2.  
   ...
3.  
   </bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

1.  
   @Configuration
2.  
   public class MockConfiguration{
3.  
   @Bean
4.  
   public MockService mockService(){
5.  
   return new MockServiceImpl();
6.  
   }
7.  
   }

任何一個標注了@Bean的方法，其返回值將作為一個bean定義注冊到Spring的IoC容器，方法名將默認成該bean定義的id。

表達依賴注入關系層面
為了表達bean與bean之間的依賴關系，在XML形式中一般是這樣：

1.  
   <bean id= "mockService" class="..MockServiceImpl">
2.  
   <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
3.  
   </bean>
4.  
    
5.  
   <bean id= "dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

1.  
   @Configuration
2.  
   public class MockConfiguration{
3.  
   @Bean
4.  
   public MockService mockService(){
5.  
   return new MockServiceImpl(dependencyService());
6.  
   }
7.  
    
8.  
   @Bean
9.  
   public DependencyService dependencyService(){
10.  
    return new DependencyServiceImpl();
11.  
    }
12.  
    }

如果一個bean的定義依賴其他bean,則直接調用對應的JavaConfig類中依賴bean的創建方法就可以了。

@ComponentScan

@ComponentScan這個注解在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加載符合條件的組件（比如@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義加載到IoC容器中。

我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定制@ComponentScan自動掃描的范圍，如果不指定，則默認Spring框架實現會從聲明@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，因為默認不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

個人感覺@EnableAutoConfiguration這個Annotation最為重要，所以放在最后來解讀，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，借助@Import的支持，收集和注冊特定場景相關的bean定義。

@EnableScheduling是通過@Import將Spring調度框架相關的bean定義都加載到IoC容器。
@EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關的bean定義加載到IoC容器。
而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的幫助，將所有符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器，僅此而已！

@EnableAutoConfiguration作為一個復合Annotation,其自身定義關鍵信息如下：

1.  
   @SuppressWarnings("deprecation")
2.  
   @Target(ElementType.TYPE)
3.  
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
4.  
   @Documented
5.  
   @Inherited
6.  
   @AutoConfigurationPackage
7.  
   @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
8.  
   public @interface EnableAutoConfiguration {
9.  
   ...
10.  
    }

兩個比較重要的注解：

@AutoConfigurationPackage：自動配置包

@Import: 導入自動配置的組件

AutoConfigurationPackage注解：

1.  
   static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {
2.  
    
3.  
   @Override
4.  
   public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
5.  
   BeanDefinitionRegistry registry) {
6.  
   register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());
7.  
   }

它其實是注冊了一個Bean的定義。

new PackageImport(metadata).getPackageName()，它其實返回了當前主程序類的 同級以及子級 的包組件。

以上圖為例，DemoApplication是和demo包同級，但是demo2這個類是DemoApplication的父級，和example包同級

也就是說，DemoApplication啟動加載的Bean中，並不會加載demo2，這也就是為什么，我們要把DemoApplication放在項目的最高級中。

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解：

可以從圖中看出 AutoConfigurationImportSelector 繼承了 DeferredImportSelector 繼承了 ImportSelector

ImportSelector有一個方法為：selectImports。

1.  
   @Override
2.  
   public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
3.  
   if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
4.  
   return NO_IMPORTS;
5.  
   }
6.  
   AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
7.  
   .loadMetadata( this.beanClassLoader);
8.  
   AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
9.  
   List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
10.  
    attributes);
11.  
    configurations = removeDuplicates(configurations);
12.  
    Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
13.  
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
14.  
    configurations.removeAll(exclusions);
15.  
    configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
16.  
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
17.  
    return StringUtils.toStringArray(configurations);
18.  
    }

可以看到第九行，它其實是去加載 public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";外部文件。這個外部文件，有很多自動配置的類。如下：

image

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot創建並使用的IoC容器。就像一只“八爪魚”一樣。

自動配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader詳解

借助於Spring框架原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自動配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader屬於Spring框架私有的一種擴展方案，其主要功能就是從指定的配置文件META-INF/spring.factories加載配置。

1.  
   public abstract class SpringFactoriesLoader {
2.  
   //...
3.  
   public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
4.  
   ...
5.  
   }
6.  
    
7.  
    
8.  
   public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
9.  
   ....
10.  
    }
11.  
    }

配合@EnableAutoConfiguration使用的話，它更多是提供一種配置查找的功能支持，即根據@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查找的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配置文件中摘錄的一段內容，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配置文件，並將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項通過反射（Java Refletion）實例化為對應的標注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類，然后匯總為一個並加載到IoC容器。

SpringBoot原理圖