【SpringBoot】 理解SpringBoot的啓動原理

前言

前文已經介紹了Spring Bean的生命週期，那麼使用過程當中發現SpringBoot 的啓動很是快捷，本文將介紹SpringBoot的內部啓動原理。

 

啓動過程

如上圖所示，咱們先分析下SpringBoot的啓動類 （SpringApplication）

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

Annotation定義（@SpringBootApplication）和類定義（SpringApplication.run）最爲耀眼，因此要揭開SpringBoot的神祕面紗，咱們要從這兩位開始就能夠了。

 

Annotation 詳解

@Target(ElementType.TYPE)            // 註解的適用範圍，其中TYPE用於描述類、接口（包括包註解類型）或enum聲明
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 註解的生命週期，保留到class文件中（三個生命週期）
@Documented                          // 代表這個註解應該被javadoc記錄
@Inherited                           // 子類能夠繼承該註解
@SpringBootConfiguration             // 繼承了Configuration，表示當前是註解類
@EnableAutoConfiguration             // 開啓springboot的註解功能，springboot的四大神器之一，其藉助@import的幫助
@ComponentScan(excludeFilters = {    // 掃描路徑設置（具體使用待確認）
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

實際上重要的只有三個Annotation：

　　@Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發現裏面仍是引用了@Configuration）
　　@EnableAutoConfiguration
　　@ComponentScan

能夠直接將啓動類等價改成：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

 

@Configuration

這裏的@Configuration對咱們來講不陌生，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，因此，這裏的啓動類標註了@Configuration以後，自己其實也是一個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：

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

基於JavaConfig的配置方式是這樣：

@Configuration
public class MockConfiguration{
    //bean定義
}

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

 

　　任何一個標註了@Bean的方法，其返回值將做爲一個bean定義註冊到Spring的IoC容器，方法名將默認成該bean定義的id。

表達依賴注入關係層面
爲了表達bean與bean之間的依賴關係，在XML形式中通常是這樣：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
</bean>

<bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl(dependencyService());
    }
    
    @Bean
    public DependencyService dependencyService(){
        return new DependencyServiceImpl();
    }
}

若是一個bean的定義依賴其餘bean,則直接調用對應的JavaConfig類中依賴bean的建立方法就能夠了。

 

@ComponentScan

@ComponentScan這個註解在Spring中對應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（好比@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義加載到IoC容器中。

咱們能夠經過basePackages等屬性來細粒度的定製@ComponentScan自動掃描的範圍，若是不指定，則默認Spring框架實現會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描。

注：因此SpringBoot的啓動類最好是放在root package下，由於默認不指定basePackages。

 

@EnableAutoConfiguration

我的感受@EnableAutoConfiguration這個Annotation最爲重要，因此放在最後來解讀，你們是否還記得Spring框架提供的各類名字爲@Enable開頭的Annotation定義？

好比@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和作事方式其實一脈相承，簡單歸納一下就是，藉助@Import的支持，收集和註冊特定場景相關的bean定義。

　　@EnableScheduling是經過@Import將Spring調度框架相關的bean定義都加載到IoC容器。
　　@EnableMBeanExport是經過@Import將JMX相關的bean定義加載到IoC容器。
　　@EnableAutoConfiguration也是藉助@Import的幫助，將全部符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器，僅此而已！

@EnableAutoConfiguration做爲一個複合Annotation,其自身定義關鍵信息以下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    ...
}

 

其餘：

@AutoConfigurationPackage：自動配置包

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {

        @Override
        public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
                BeanDefinitionRegistry registry) {
            register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());
        }

它實際上是註冊了一個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。

 

@Import: 導入自動配置的組件

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)註解：

 

 

 

能夠從圖中看出 AutoConfigurationImportSelector 繼承了 DeferredImportSelector 繼承了 ImportSelector

ImportSelector有一個方法爲：selectImports。

@Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        }
        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
                .loadMetadata(this.beanClassLoader);
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
        List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
                attributes);
        configurations = removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return StringUtils.toStringArray(configurations);
    }

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，

藉助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration能夠幫助SpringBoot應用將全部符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot建立並使用的IoC容器。

就像一隻「八爪魚」同樣。

 

 

 

 

自動配置幕後英雄：SpringFactoriesLoader詳解

藉助於Spring框架原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration能夠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。

public abstract class SpringFactoriesLoader {
    //...
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ...
    }


    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ....
    }
}

 

配合@EnableAutoConfiguration使用的話，它更可能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做爲查找的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，能夠很好地說明問題。

因此，@EnableAutoConfiguration自動配置的魔法騎士就變成了：

從classpath中搜尋全部的META-INF/spring.factories配置文件，

並將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項經過反射（Java Refletion）實例化爲對應的標註了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類，

而後彙總爲一個並加載到IoC容器。