【SpringBoot】 理解SpringBoot的启动原理

前言

前文已经介绍了Spring Bean的生命周期，那么使用过程当中发现SpringBoot 的启动很是快捷，本文将介绍SpringBoot的内部启动原理。

 

启动过程

如上图所示，咱们先分析下SpringBoot的启动类 （SpringApplication）

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

Annotation定义（@SpringBootApplication）和类定义（SpringApplication.run）最为耀眼，因此要揭开SpringBoot的神秘面纱，咱们要从这两位开始就能够了。

 

Annotation 详解

@Target(ElementType.TYPE)            // 注解的适用范围，其中TYPE用于描述类、接口（包括包注解类型）或enum声明
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 注解的生命周期，保留到class文件中（三个生命周期）
@Documented                          // 代表这个注解应该被javadoc记录
@Inherited                           // 子类能够继承该注解
@SpringBootConfiguration             // 继承了Configuration，表示当前是注解类
@EnableAutoConfiguration             // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助
@ComponentScan(excludeFilters = {    // 扫描路径设置（具体使用待确认）
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

实际上重要的只有三个Annotation：

　　@Configuration（@SpringBootConfiguration点开查看发现里面仍是引用了@Configuration）
　　@EnableAutoConfiguration
　　@ComponentScan

能够直接将启动类等价改成：

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

 

@Configuration

这里的@Configuration对咱们来讲不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置类使用的那个@Configuration，

SpringBoot社区推荐使用基于JavaConfig的配置形式，因此，这里的启动类标注了@Configuration以后，自己其实也是一个IoC容器的配置类。
举几个简单例子回顾下，XML跟config配置方式的区别：表达形式层面

基于XML配置的方式是这样：

<?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定义-->
</beans>

基于JavaConfig的配置方式是这样：

@Configuration
public class MockConfiguration{
    //bean定义
}

　　任何一个标注了@Configuration的Java类定义都是一个JavaConfig配置类。

 

　　任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将做为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

表达依赖注入关系层面
为了表达bean与bean之间的依赖关系，在XML形式中通常是这样：

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

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

基于JavaConfig的配置形式是这样的：

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

若是一个bean的定义依赖其余bean,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean的建立方法就能够了。

 

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中对应XML配置中的元素，

@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（好比@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

咱们能够经过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，若是不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

注：因此SpringBoot的启动类最好是放在root package下，由于默认不指定basePackages。

 

@EnableAutoConfiguration

我的感受@EnableAutoConfiguration这个Annotation最为重要，因此放在最后来解读，你们是否还记得Spring框架提供的各类名字为@Enable开头的Annotation定义？

好比@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和作事方式其实一脉相承，简单归纳一下就是，借助@Import的支持，收集和注册特定场景相关的bean定义。

　　@EnableScheduling是经过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器。
　　@EnableMBeanExport是经过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器。
　　@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助，将全部符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器，仅此而已！

@EnableAutoConfiguration做为一个复合Annotation,其自身定义关键信息以下：

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

 

其余：

@AutoConfigurationPackage：自动配置包

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {

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

它实际上是注册了一个Bean的定义。

new PackageImport(metadata).getPackageName()，它其实返回了当前主程序类的 同级以及子级 的包组件。

 

@Import: 导入自动配置的组件

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解：

 

 

 

能够从图中看出 AutoConfigurationImportSelector 继承了 DeferredImportSelector 继承了 ImportSelector

ImportSelector有一个方法为：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，最关键的要属@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，

借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration能够帮助SpringBoot应用将全部符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot建立并使用的IoC容器。

就像一只“八爪鱼”同样。

 

 

 

 

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration能够智能的自动配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。

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使用的话，它更可能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做为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类

 

 

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，能够很好地说明问题。

因此，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法骑士就变成了：

从classpath中搜寻全部的META-INF/spring.factories配置文件，

并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项经过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，

而后汇总为一个并加载到IoC容器。