來吧！Spring Boot核心原理實(shí)現(xiàn)及核心注解類（文末小送8本書）

本文來源：搜狐技術(shù)產(chǎn)品；作者：朱智勝

1.前言

Spring Boot 最核心的功能就是“自動(dòng)配置”，這一切都基于“約定優(yōu)于配置”的原則。那么 Spring Boot 是如何約定，又是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置功能的呢？

下面帶大家來通過源碼學(xué)習(xí) Spring Boot 的核心運(yùn)作原理以及最核心的注解?@EnableAutoConfiguration來進(jìn)行講解。

1.1.核心運(yùn)行原理

使用 Spring Boot 時(shí)我們只需引入對(duì)應(yīng)的 Starters，Spring Boot 啟動(dòng)時(shí)便自會(huì)動(dòng)加載相關(guān)依賴，配置相應(yīng)的初始化參數(shù)，以最快捷、簡單的形式對(duì)第三方軟件進(jìn)行集成，這便是 Spring Boot 的自動(dòng)配置功能。先從整體上看一下 Spring Boot 實(shí)現(xiàn)該運(yùn)作機(jī)制涉及到的核心部分，如圖 1。

圖中描述了 Spring Boot 自動(dòng)配置運(yùn)作過程中涉及的幾個(gè)核心功能及其相互之間的關(guān)系。

它們包括：@EnableAutoConfiguration、spring.factories、各組件對(duì)應(yīng)的?AutoConfiguration類、?@Conditional?注解以及各種 Starters。

如果用一句話來描述整個(gè)過程就是：Spring Boot 通過?@EnableAutoConfiguration?注解開啟自動(dòng)配置，加載?spring.factories?中注冊(cè)的各種?AutoConfiguration?類，當(dāng)某個(gè)?AutoConfiguration?類滿足其注解?@Conditional?指定的生效條件（Starters 提供的依賴、配置或 Spring 容器中是否存在某個(gè) Bean 等）時(shí)，那么實(shí)例化該?AutoConfiguration?類中定義的 Bean（組件等），并注入 Spring 容器，至此就完成了依賴框架的自動(dòng)配置。

先從概念及功能上了解一下上圖所屬部分的作用及相互關(guān)系，后面章節(jié)會(huì)針對(duì)每個(gè)功能及組件進(jìn)行源代碼級(jí)別的講解。

1. @EnableAutoConfiguration：?該注解由組合注解?@SpringBootApplication?引入，完成自動(dòng)配置開啟，掃描各個(gè) jar 包下的spring.factories文件，并加載其中注冊(cè)的?AutoConfiguration?類等。
2. spring.factories：?配置文件，位于 jar 包的 META-INF 目錄下，按照指定格式注冊(cè)了自動(dòng)配置的?AutoConfiguration?類，也可以包含其他類型待注冊(cè)的類。該配置文件不僅存在于 Spring Boot 項(xiàng)目中，也可以存在于自定義的自動(dòng)配置（或 Starter）項(xiàng)目中。
3. AutoConfiguration：?自動(dòng)配置類，代表了 Spring Boot 中一類以?XXAutoConfiguration?命名的自動(dòng)配置類。其中定義了三方組件集成 Spring 所需初始化的 Bean 和條件。
4. @Conditional：?條件注解及其衍生注解，使用在?AutoConfiguration?類上，當(dāng)滿足該條件注解時(shí)才會(huì)實(shí)例化?AutoConfiguration類?。
5. Starters：三方組件的依賴及配置，Spring Boot 已經(jīng)預(yù)置的組件。Spring Boot 默認(rèn)的 Starters 項(xiàng)目往往是只包含了一個(gè) pom 依賴的項(xiàng)目。如果自定義的 starter，該項(xiàng)目還需包含?spring.factories?文件、?AutoConfiguration?類和其他配置類。

以上在概念層面了解了 Spring Boot 自動(dòng)配置的整體流程和基本運(yùn)作原理，下面重點(diǎn)看一下@EnableAutoConfiguration?注解的功能。

1.2.運(yùn)作原理源碼解析之@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration?是開啟自動(dòng)配置的注解，在創(chuàng)建的 Spring Boot 項(xiàng)目中并不能直接看到此注解，它是由組合注解@SpringBootApplication?引入。下面，我們首先了解一下入口類和?@SpringBootApplication?注解，然后再深入了解@EnableAutoConfiguration?注解的構(gòu)成與作用。

1.2.1 入口類和@SpringBootApplication 注解

Spring Boot 項(xiàng)目創(chuàng)建完成會(huì)默認(rèn)生成一個(gè)?XXApplication?的入口類。默認(rèn)情況下，無論通過 IDEA 或通過官網(wǎng)創(chuàng)建基于 Maven 的 Spring Boot 項(xiàng)目，入口類的命名規(guī)則為：artifactId+Application。通過該類的 main 方法即可啟動(dòng) Spring Boot 項(xiàng)目。

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

關(guān)于 main 方法并無特別之處，就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Java 應(yīng)用的 main 方法，這里是啟動(dòng) Spring Boot 項(xiàng)目的入口。默認(rèn)情況下，按照上述命名規(guī)則并包含 main 方法的類，我們以下稱作“入口類”。

在入口類中，我們可以看到 Spring Boot 創(chuàng)建的代碼中（除單元測試外）唯一的一個(gè)注解就是@SpringBootApplication。它是 Spring Boot 項(xiàng)目的核心注解，用于開啟自動(dòng)配置，準(zhǔn)確說是該注解內(nèi)組合的?@EnableAutoConfiguration?開啟了自動(dòng)配置。

@SpringBootApplication?部分源代碼如下：

@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?{
???//?排除指定自動(dòng)配置類
???@AliasFor(annotation?=?EnableAutoConfiguration.class)
???Class[]?exclude()?default?{};

//?排除指定自動(dòng)配置類名
???@AliasFor(annotation?=?EnableAutoConfiguration.class)
???String[]?excludeName()?default?{};

//?指定掃描的基礎(chǔ)包，激活注解組件的初始化
???@AliasFor(annotation?=?ComponentScan.class,?attribute?=?"basePackages")
???String[]?scanBasePackages()?default?{};

//?指定掃描的類，用于初始化
???@AliasFor(annotation?=?ComponentScan.class,?attribute?=?"basePackageClasses")
???Class[]?scanBasePackageClasses()?default?{};

//?指定是否代理@Bean方法以強(qiáng)制執(zhí)行bean的聲明周期行為。
@AliasFor(annotation?=?Configuration.class)
boolean?proxyBeanMethods()?default?true;
}

通過源代碼可以看出，該注解提供了以下成員屬性（注解中的成員變量以方法的形式體現(xiàn)）：

1. exclude：根據(jù)類（Class）排除指定的自動(dòng)配置，該成員屬性覆蓋了?@SpringBootApplication?中組合的@EnableAutoConfiguration中定義的 exclude 成員屬性。
2. excludeName：根據(jù)類名排除指定的自動(dòng)配置，同樣覆蓋了?@EnableAutoConfiguration?中的 excludeName 的成員屬性。
3. scanBasePackages：指定掃描的基礎(chǔ) package，用于激活?@Component?等注解類的初始化。
4. scanBasePackageClasses：掃描指定的類，用于組件的初始化。
5. proxyBeanMethods：?指定是否代理?@Bean?方法以強(qiáng)制執(zhí)行 bean 的聲明周期行為。此功能需要通過運(yùn)行時(shí)生成 CGLIB 子類來實(shí)現(xiàn)方法攔截，該子類有一定的限制，比如配置類及其方法不允許聲明為 final 等。默認(rèn)值為 true，允許配置類中進(jìn)行“inter-bean references”（bean 之間的引用）以及對(duì)該配置的?@Bean?方法的外部調(diào)用。如果?@Bean?方法都是自包含的，并且僅提供了容器使用的普通工程方法的功能，則可設(shè)置為 false，避免處理 CGLIB 子類。Spring Boot 2.2 新增該成員屬性，后面章節(jié)涉及到的自動(dòng)配置類中基本都會(huì)使用，一般情況下都配置為 false。

以上源代碼會(huì)發(fā)現(xiàn)，大量使用了?@AliasFor?注解，該注解用于橋接到其他注解，該注解的屬性中指定了所橋接的注解類。如果點(diǎn)進(jìn)去查看，會(huì)發(fā)現(xiàn)@SpringBootApplication定義的屬性，在其他注解中已經(jīng)定義過了。之所以使用?@AliasFor?注解并重新在?@SpringBootApplication?中定義，更多的意義是為了減少用戶使用多注解帶來的麻煩。

@SpringBootApplication?注解中組合了?@SpringBootConfiguration?、@EnableAutoConfiguration?和?@ComponentScan。因此，在實(shí)踐過程中也可以使用這三個(gè)注解來替代@SpringBootApplication。

在早期版本中并沒有?@SpringBootConfiguration?注解，后新增了?@SpringBootConfiguration?并在其內(nèi)組合了?@Configuration。@EnableAutoConfiguration?注解組合了?@AutoConfigurationPackage。

忽略掉一些基礎(chǔ)注解和元注解，?@SpringBootApplication?注解的組合結(jié)構(gòu)可以參考下圖。

在上圖中，@SpringBootApplication?除了組合元注解之外，核心包括：用于激活 Spring Boot 自動(dòng)配置的@EnableAutoConfiguration、用于激活@Component掃描的@ComponentScan、用于激活配置類的@Configuration。

其@ComponentScan注解和@Configuration注解在 Spring 的日常使用中經(jīng)常用到，不再贅述，而關(guān)于@EnableAutoConfiguration正是我們下面要詳細(xì)介紹的。

1.2.2.注解@EnableAutoConfiguration 功能解析

在未使用 Spring Boot 的情況下，Bean 的生命周期由 Spring 來管理，然而 Spring 無法自動(dòng)配置@Configuration注解的類。而 Spring Boot 所做的核心之一就是根據(jù)約定可以自動(dòng)化的管理該注解標(biāo)注的類。用來實(shí)現(xiàn)該功能的組件之一便是@EnableAutoConfiguration 注解。

@EnableAutoConfiguration位于 spring-boot-autoconfigure 包內(nèi)，當(dāng)使用@SpringBootApplication注解時(shí)，該注解會(huì)自動(dòng)生效。

@EnableAutoConfiguration的主要功能是啟動(dòng) Spring 應(yīng)用程序上下文時(shí)進(jìn)行自動(dòng)配置，它會(huì)嘗試猜測并配置你可能需要的 Bean。自動(dòng)配置通常是基于項(xiàng)目 classpath 中引入的類和已定義的 Bean 來實(shí)現(xiàn)的。在此過程中，被自動(dòng)配置的組件來自項(xiàng)目自身和項(xiàng)目依賴的 jar 包中。

舉個(gè)例子：如果將tomcat-embedded.jar添加到 classpath 下，那么@EnableAutoConfiguration會(huì)認(rèn)為你準(zhǔn)備使用TomcatServletWebServerFactory類，并幫你初始化相關(guān)配置。與此同時(shí)如果自定義了基于ServletWebServerFactory的 Bean，那么，它將不會(huì)進(jìn)行TomcatServletWebServerFactory類的初始化。這一系列的操作判斷，都由 Spring Boot 來完成。

下面我們來看一下@EnableAutoConfiguration注解的源代碼：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public?@interface?EnableAutoConfiguration?{
//?用來覆蓋配置來開啟/關(guān)閉自動(dòng)配置的功能
???String?ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY?=?"spring.boot.enableautoconfiguration";
//?根據(jù)類（Class）排除指定的自動(dòng)配置
???Class[]?exclude()?default?{};
//?根據(jù)類名排除指定的自動(dòng)配置
???String[]?excludeName()?default?{};
}

該注解提供了一個(gè)常量和兩個(gè)成員參數(shù)的定義：

1. ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY：可以用來覆蓋配置來開啟/關(guān)閉自動(dòng)配置的功能。
2. exclude：根據(jù)類（Class）排除指定的自動(dòng)配置
3. excludeName：根據(jù)類名排除指定的自動(dòng)配置。

正如上面所說，@EnableAutoConfiguration會(huì)猜測你所需要使用的 Bean，但如果在實(shí)戰(zhàn)中你并不需要它預(yù)置初始化的 Bean，則可通過該注解的 exclude 或 excludeName 參數(shù)來進(jìn)行有針對(duì)性的排除。

比如，當(dāng)不需要數(shù)據(jù)庫的自動(dòng)配置時(shí)，可通過以下兩種方式讓其自動(dòng)配置失效：

//?通過@SpringBootApplication排除DataSourceAutoConfiguration
@SpringBootApplication(exclude?=?DataSourceAutoConfiguration.class)
public?class?SpringLearnApplication?{
}

或：

//?通過@EnableAutoConfiguration排除DataSourceAutoConfiguration
@Configuration
@EnableAutoConfiguration(exclude?=?DataSourceAutoConfiguration.class)
public?class?DemoConfiguration?{
}

需要注意的是，被@EnableAutoConfiguration注解的類所在 package 還具有特定的意義，通常會(huì)被作為掃描注解@Entity的根路徑。這也是為什么在使用@SpringBootApplication注解時(shí)需要將被注解的類放在頂級(jí) package 下的原因，如果放在較低層級(jí)，則它所在 package 的同級(jí)或上級(jí)中的類則無法被掃描到。

而對(duì)于入口類和其 main 方法來說，并不依賴@SpringBootApplication注解或@EnableAutoConfiguration，也就是說該注解可以使用在其他類上，而非入口類上，同樣生效。

1.3.AutoConfigurationImportSelector 源碼解析

@EnableAutoConfiguration的關(guān)鍵功能是通過@Import注解導(dǎo)入的ImportSelector來完成的。從源碼得知@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)是@EnableAutoConfiguration注解的組成部分，也是自動(dòng)配置功能的核心實(shí)現(xiàn)者。

它又可以分為兩部分：

@Import和對(duì)應(yīng)的ImportSelector。本節(jié)重點(diǎn)講解@Import的基本使用和ImportSelector的實(shí)現(xiàn)類AutoConfigurationImportSelector。

下面，通過一張流程圖來從整體上了解AutoConfigurationImportSelector功能及流程圖。

圖中省略了外部通過@Import注解調(diào)用該類的部分。

當(dāng)AutoConfigurationImportSelector被@Import注解引入之后，它的selectImports方法會(huì)被調(diào)用并執(zhí)行其實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)裝配邏輯。讀者朋友需注意的selectImports方法幾乎涵蓋了組件自動(dòng)裝配的所有處理邏輯。

通過上圖從整體上了解了AutoConfigurationImportSelector的概況及操作流程，關(guān)于AutoConfigurationImportSelector的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)可參考 Spring Boot 中的源碼進(jìn)行逐步分析，本篇文章就不再進(jìn)行過多拓展。

1.4.小結(jié)

本篇文章圍繞 Spring Boot 的核心功能展開，帶大家從整體上了解 Spring Boot 自動(dòng)配置的原理以及自動(dòng)配置核心組件的運(yùn)作過程。只有掌握了這些基礎(chǔ)的組建及其功能，在后續(xù)集成其他三方類庫的自動(dòng)配置時(shí)才能夠更加清晰的了解它們都運(yùn)用了自動(dòng)配置的哪些功能。

以上摘自朱智勝老師的?《Spring Boot 技術(shù)內(nèi)幕——架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)原理》

√ 本書有別于市面上其他 Spring Boot 入門和實(shí)戰(zhàn)類的相關(guān)書，更多側(cè)重于 Spring Boot 設(shè)計(jì)思想、原理及具體功能實(shí)現(xiàn)的源代碼分析，從一個(gè)更深的層次帶領(lǐng)讀者了解 Spring Boot。書中內(nèi)容涵蓋范圍較廣，卻又不顯冗余，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都通過典型的功能實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行分析。

√ 本書內(nèi)容基于 Spring Boot 2.2.1，書中涵蓋的許多知識(shí)點(diǎn)都是作者多年經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望能給大家?guī)砣碌闹R(shí)盛宴。

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