一個面試題引發的SpringBoot啓動解析

時間  2021-08-12
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SpringBoot的故事從一個面試題開始

Spring Boot、Spring MVC 和 Spring 有什麼區別？

分開描述各自的特徵：
Spring 框架就像一個家族，有衆多衍生產品例如 boot、security、jpa等等。但他們的基礎都是Spring 的ioc和 aop，ioc 提供了依賴注入的容器， aop解決了面向橫切面的編程，而後在此二者的基礎上實現了其餘延伸產品的高級功能。css

Spring MVC提供了一種輕度耦合的方式來開發web應用。它是Spring的一個模塊，是一個web框架。經過Dispatcher Servlet, ModelAndView 和 View Resolver，開發web應用變得很容易。解決的問題領域是網站應用程序或者服務開發——URL路由、Session、模板引擎、靜態Web資源等等。web

Spring Boot實現了自動配置，下降了項目搭建的複雜度。它主要是爲了解決使用Spring框架須要進行大量的配置太麻煩的問題，因此它並非用來替代Spring的解決方案，而是和Spring框架緊密結合用於提高Spring開發者體驗的工具。同時它集成了大量經常使用的第三方庫配置(例如Jackson, JDBC, Mongo, Redis, Mail等等)，Spring Boot應用中這些第三方庫幾乎能夠零配置的開箱即用(out-of-the-box)。面試

因此，用最簡練的語言歸納就是:
Spring 是一個「引擎」;
Spring MVC 是基於Spring的一個 MVC 框架;
Spring Boot 是基於Spring4的條件註冊的一套快速開發整合包。 spring

SpringBoot究竟是怎麼作到自動配置的？

從代碼裏看項目SpringBoot的項目啓動類只有一個註解@SpringBootApplication和一個run方法。sql

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

直接看@SpringBootApplication的代碼：數據庫

@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 {
    @AliasFor(
        annotation = EnableAutoConfiguration.class
    )
    Class<?>[] exclude() default {};

    @AliasFor(
        annotation = EnableAutoConfiguration.class
    )
    String[] excludeName() default {};

    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackages"
    )
    String[] scanBasePackages() default {};

    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackageClasses"
    )
    Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}
複製代碼

@SpringBootApplication：包含了@SpringBootConfiguration（打開是@Configuration），@EnableAutoConfiguration，@ComponentScan註解。編程

@Configuration

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。
對比一下傳統XML方式和config配置方式的區別：springboot

  • XML聲明和定義配置方式：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd http://www.springframework.org/schema/aop http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.0.xsd http://www.springframework.org/schema/tx http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-3.0.xsd ">
	<bean id="app" class="com..." />
複製代碼
  • 用一個過濾器舉例，JavaConfig的配置方式是這樣：
@Configuration
public class DruidConfiguration {    
    @Bean
    public FilterRegistrationBean statFilter(){
        //建立過濾器
        FilterRegistrationBean filterRegistrationBean = new FilterRegistrationBean(new WebStatFilter());
        //設置過濾器過濾路徑
        filterRegistrationBean.addUrlPatterns("/*");
        //忽略過濾的形式
        filterRegistrationBean.addInitParameter("exclusions","*.js,*.gif,*.jpg,*.png,*.css,*.ico,/druid/*");
        return filterRegistrationBean;
    }
}

複製代碼

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。bash

@ComponentScan

@ComponentScan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。markdown

@EnableAutoConfiguration

（核心內容）看英文意思就是自動配置，歸納一下就是，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。

@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 {};
}
複製代碼

裏面最關鍵的是@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。該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader。

SpringFactoriesLoader詳解

SpringFactoriesLoader爲Spring工廠加載器，該對象提供了loadFactoryNames方法，入參爲factoryClass和classLoader即須要傳入工廠類名稱和對應的類加載器，方法會根據指定的classLoader，加載該類加器搜索路徑下的指定文件，即spring.factories文件，傳入的工廠類爲接口，而文件中對應的類則是接口的實現類，或最終做爲實現類。

public abstract class SpringFactoriesLoader {
    //...
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ...
    }
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ....
    }
}
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因此文件中通常爲以下圖這種一對多的類名集合，獲取到這些實現類的類名後，loadFactoryNames方法返回類名集合，方法調用方獲得這些集合後，再經過反射獲取這些類的類對象、構造方法，最終生成實例。

下圖有助於咱們形象理解自動配置流程（盜個圖）

AutoConfigurationImportSelector

繼續上面講的AutoConfigurationImportSelector.class。該類主要關注selectImports方法

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        } else {
            AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
            AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
            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.filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
            this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
            return StringUtils.toStringArray(configurations);
        }
    }
複製代碼

該方法在springboot啓動流程——bean實例化前被執行，返回要實例化的類信息列表。若是獲取到類信息，spring能夠經過類加載器將類加載到jvm中，如今咱們已經經過spring-boot的starter依賴方式依賴了咱們須要的組件，那麼這些組件的類信息在select方法中就能夠被獲取到。

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;
    }
複製代碼

方法中的getCandidateConfigurations方法，其返回一個自動配置類的類名列表，方法調用了loadFactoryNames方法，查看該方法

public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        String factoryClassName = factoryClass.getName();
        return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
    }
複製代碼

自動配置器會跟根據傳入的factoryClass.getName()到項目系統路徑下全部的spring.factories文件中找到相應的key，從而加載裏面的類。咱們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration
複製代碼

進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，又是一堆註解

@org.springframework.context.annotation.Configuration
@ConditionalOnClass({SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})
@ConditionalOnBean({DataSource.class})
@EnableConfigurationProperties({MybatisProperties.class})
@AutoConfigureAfter({DataSourceAutoConfiguration.class})
public class MybatisAutoConfiguration
{
  private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MybatisAutoConfiguration.class);
  private final MybatisProperties properties;
  private final Interceptor[] interceptors;
  private final ResourceLoader resourceLoader;
  private final DatabaseIdProvider databaseIdProvider;
  private final List<ConfigurationCustomizer> configurationCustomizers;
複製代碼

  • @Spring的Configuration是一個經過註解標註的springBean，

  • @ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個註解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類,不然不解析這一個配置類。咱們須要mybatis爲咱們返回會話對象，就必須有會話工廠相關類

  • @CondtionalOnBean(DataSource.class):只有處理已經被聲明爲bean的dataSource

  • @ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個註解的意思是若是容器中不存在name指定的bean則建立bean注入，不然不執行

以上配置能夠保證sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的組件都可被自動配置，@Configuration註解已經提供了Spring的上下文環境，因此以上組件的配置方式與Spring啓動時經過mybatis.xml文件進行配置起到一個效果。
只要一個基於SpringBoot項目的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，而且容器中已經註冊了dataSourceBean，就能夠觸發自動化配置，意思說咱們只要在maven的項目中加入了mybatis所須要的若干依賴，就能夠觸發自動配置，但引入mybatis原生依賴的話，每集成一個功能都要去修改其自動化配置類，那就得不到開箱即用的效果了。因此Spring-boot爲咱們提供了統一的starter能夠直接配置好相關的類，觸發自動配置所需的依賴(mybatis)以下：

<dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
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由於maven依賴的傳遞性，咱們只要依賴starter就能夠依賴到全部須要自動配置的類，實現開箱即用的功能。也體現出Springboot簡化了Spring框架帶來的大量XML配置以及複雜的依賴管理，讓開發人員能夠更加關注業務邏輯的開發。

再貼個盜的圖SpringBoot的啓動結構圖

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