springboot2.0.3源码篇 - 自动配置的实现，发现也不是那么复杂

前言

　　开心一刻　　　

　　　　女儿: “妈妈，你这么漂亮，当年怎么嫁给了爸爸呢?”
　　　　妈妈: “当年你爸不是穷嘛!‘
　　　　女儿: “穷你还嫁给他!”
　　　　妈妈: “那时候刚刚毕业参加工作，领导对我说，他是我的扶贫对象，我年轻理解错了，就嫁给他了!”
　　　　女儿......

@Import注解应用

　　应用开发中，当我们的功能模块比较多时，往往会按模块或类别对Spring的bean配置文件进行管理，使配置文件模块化，更容易维护；spring3.0之前，对Spring XML bean文件进行拆分, 例如

<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-2.5.xsd">

    <import resource="config/user.xml"/>
    <import resource="config/role.xml"/>
    <import resource="config/permission.xml"/>

</beans>

　　spring3.0及之后，引入了@Import注解，提供与Spring XML中的<import />元素等效的功能；spring4.2之前,@Import只支持导入配置类(@Configuration修饰的类、ImportSelector实现类和ImportBeanDefinitionRegistrar实现类)，而spring4.2及之后不仅支持导入配置类，同时也支持导入常规的java类(如普通的User类)

　　示例地址：spring-boot-autoconfig，四种都有配置，不用down下来运行，看一眼具体如何配置即可

　　运行测试用例，结果如下

　　可以看到，Dog、Cat、Role、User、Permission的实例都已经注册到了spring容器，也就是说上述讲的@Import的4种方式都是能够将实例注册到spring容器的

@Import注解原理

　　@Import何以有如此强大的功能，背后肯定有某个团队在运作，而这个团队是谁了，就是spring；spring容器肯定在某个阶段有对@Import进行了处理，至于spring是在什么时候对@Import进行了怎样的处理，我们来跟一跟源码；ConfigurationClassPostProcessor实现了BeanDefinitionRegistryPostProcessor，那么它会在spring启动的refresh阶段被应用，我们从refresh的invokeBeanFactoryPostProcessors方法开始

　　ConfigurationClassPostProcessor

　　　　注意此时spring容器中的bean定义与bean实例，数量非常少，大家可以留心观察下

　　　　一路跟下来，我们来到processConfigBeanDefinitions方法，该方法会创建一个ConfigurationClassParser对象，该对象会分析所有@Configuration注解的配置类，产生一组ConfigurationClass对象，然后从这组ConfigurationClass对象中加载bean定义

　　ConfigurationClassParser

　　　　主要是parse方法

public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {
    this.deferredImportSelectors = new LinkedList<>();

    // 通常情况下configCandidates中就一个BeanDefinitionHolder，关联的是我们的启动类
    // 示例中是：com.lee.autoconfig.AutoConfigApplication
    for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
        BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
        try {
            // 被@Configuration注解修饰的类会被解析为AnnotatedGenericBeanDefinition，AnnotatedGenericBeanDefinition实现类AnnotatedBeanDefinition接口
            if (bd instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                parse(((AnnotatedBeanDefinition) bd).getMetadata(), holder.getBeanName());
            }
            else if (bd instanceof AbstractBeanDefinition && ((AbstractBeanDefinition) bd).hasBeanClass()) {
                parse(((AbstractBeanDefinition) bd).getBeanClass(), holder.getBeanName());
            }
            else {
                parse(bd.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
            }
        }
        catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
            throw ex;
        }
        catch (Throwable ex) {
            throw new BeanDefinitionStoreException(
                    "Failed to parse configuration class [" + bd.getBeanClassName() + "]", ex);
        }
    }

    // 处理延迟的ImportSelector，这里本文的重点：自动配置的入口
    processDeferredImportSelectors();
}

　　　　从启动类(示例中是com.lee.autoconfig.AutoConfigApplication)开始，递归解析配置类以及配置类的父级配置类；边跟边注意beanFactory中beanDefinitionMap的变化，ConfigurationClassParser对象有beanFactory的引用，属性名叫registry；我们可以仔细看下doProcessConfigurationClass方法

/**
 * 通过从源类中读取注解、成员和方法来构建一个完整的配置类：ConfigurationClass
 * 注意返回值，是父级类或null(null包含两种情况，没找到父级类或之前已经处理完成)
 */
@Nullable
protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass)
        throws IOException {

    // 递归处理配置类内置的成员类
    processMemberClasses(configClass, sourceClass);

    // 处理配置类上所有@PropertySource注解
    for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
            sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class,
            org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
        if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
            processPropertySource(propertySource);
        }
        else {
            logger.warn("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() +
                    "]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
        }
    }

    // 处理配置类上所有的@ComponentScan注解，包括@ComponentScans和ComponentScan
    Set<AnnotationAttributes> componentScans = AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
            sourceClass.getMetadata(), ComponentScans.class, ComponentScan.class);
    if (!componentScans.isEmpty() &&
            !this.conditionEvaluator.shouldSkip(sourceClass.getMetadata(), ConfigurationPhase.REGISTER_BEAN)) {
        for (AnnotationAttributes componentScan : componentScans) {
            // 立即扫描@ComponentScan修饰的配置类，
            // 通常是从启动类所在的包（示例中是com.lee.autoconfig）开始扫描，扫描配置类（被@Configuration修饰的类）
            Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
                    this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
            // 进一步检查通过配置类扫描得到的bean定义集，并在需要时递归解析
            for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
                BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
                if (bdCand == null) {
                    bdCand = holder.getBeanDefinition();
                }
                if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
                    parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
                }
            }
        }
    }

    // 处理配置类上所有的@Import注解
    // 包括@Import支持的4种类型：ImportSelector、ImportBeanDefinitionRegistrar、@Configuration和普通java类
    // 普通java类会被按@Configuration方式处理
    processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), true);

    // 处理配置类上所有的@ImportResource注解，xml方式的bean就是其中之一
    AnnotationAttributes importResource =
            AnnotationConfigUtils.attributesFor(sourceClass.getMetadata(), ImportResource.class);
    if (importResource != null) {
        String[] resources = importResource.getStringArray("locations");
        Class<? extends BeanDefinitionReader> readerClass = importResource.getClass("reader");
        for (String resource : resources) {
            String resolvedResource = this.environment.resolveRequiredPlaceholders(resource);
            configClass.addImportedResource(resolvedResource, readerClass);
        }
    }

    // 处理配置类中被@Bean修饰的方法
    Set<MethodMetadata> beanMethods = retrieveBeanMethodMetadata(sourceClass);
    for (MethodMetadata methodMetadata : beanMethods) {
        configClass.addBeanMethod(new BeanMethod(methodMetadata, configClass));
    }

    // 处理默认的方法或接口
    processInterfaces(configClass, sourceClass);

    // 处理父级类，如果有的话
    if (sourceClass.getMetadata().hasSuperClass()) {
        String superclass = sourceClass.getMetadata().getSuperClassName();
        if (superclass != null && !superclass.startsWith("java") &&
                !this.knownSuperclasses.containsKey(superclass)) {
            this.knownSuperclasses.put(superclass, configClass);
            // Superclass found, return its annotation metadata and recurse
            return sourceClass.getSuperClass();
        }
    }

    // No superclass -> processing is complete
    return null;
}

　　　　上述代码中写了相关注释，有兴趣的同学可以更进一步的去跟，这里我只跟下processImports方法，因为这个与自动配置息息相关

　　　　起始的ConfigurationClass包括：1、工程中所有我们自定义的被@Configuration修饰的类，示例中就只有AnimalConfig；2、应用的启动类，示例中是：AutoConfigApplication。

　　　　我们自定义的ConfigurationClass一般不会包含多级父级ConfigurationClass，例如AnimalConfig，就没有父级ConfigurationClass，解析就比较简单，我们无需关注，但AutoConfigApplication就不一样了，他往往会被多个注解修饰，而这些注解会牵扯出多个ConfigurationClass，需要递归处理所有的ConfigurationClass；上图中，我们跟到了一个比较重要的类：AutoConfigurationImportSelector，实例化之后封装成了DeferredImportSelectorHolder对象，存放到了ConfigurationClassParser的deferredImportSelectors属性中

自动配置源码解析

　　有人可能有这样的疑问：哪来的AutoConfigurationImportSelector，它有什么用？ 客观莫急，我们慢慢往下看

　　我们的应用启动类被@SpringBootApplication，它是个组合注解，详情如下

　　相信大家都看到@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)了，ConfigurationClassParser就是从此解析到的AutoConfigurationImportSelector，至于AutoConfigurationImportSelector有什么用，马上揭晓；我们回到ConfigurationClassParser的parse方法，里面还有个很重要的方法：processDeferredImportSelectors，值得我们详细跟下

　　processDeferredImportSelectors

　　　　说的简单点，从类路径下的所有spring.facoties文件中读取全部的自动配置类（spring.factories文件中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration的值），然后筛选出满足条件的配置类，封装成ConfigurationClass，存放到ConfigurationClassParser的configurationClasses属性中

　　　　说的详细点，分两个方法进行说明

　　　　　　selectImports方法

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
            .loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    // 从类路径下的spring.factories文件中读取所有配置类(org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfigurationd的值)
    // 得到所有配置类的全路径类名的集合 - 数组
    // 此时得到的是类名，至于该类存不存在，还需要在下面步骤中进行检验
    List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
            attributes);
    // 去重重复的
    configurations = removeDuplicates(configurations);
    // 获取需要排除的配置类，@SpringBootApplication exclude和excludeName的值
    // 以及配置文件中spring.autoconfigure.exclude的值
    Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    // 验证排除的配置类是否存在 - 类路径下是否存在该类
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    // 剔除需要排除的配置类
    configurations.removeAll(exclusions);
    // 进行过滤 - 通过配置类的条件注解(@ConditionalOnClass、@ConditionalOnBean等)来判断配置类是否符合条件
    configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
    // 触发自动配置事件 - ConditionEvaluationReportAutoConfigurationImportListener
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    // 返回@Import方式 所有满足条件的配置类
    return StringUtils.toStringArray(configurations);
}

　　　　　　　　从类路径下的所有spring.facoties文件中读取org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration的所有值，此时获取的是全路径类名的数组，然后进行筛选过滤，1、先去重处理，因为多个spring.factories中可能存在重复的；2、然后剔除我们配置的需要排除的类，包括@SpringBootApplication注解的exclude、excludeName，以及配置文件中的spring.autoconfigure.exclude；3、条件过滤，过滤出满足自己条件注解的配置类。最终获取所有满足条件的自动配置类，示例中有24个。

　　　　　　　　条件注解更详细的信息请查看：spring-boot-2.0.3源码篇 - @Configuration、Condition与@Conditional，读取spring.facoties文件的详细信息请查看：spring-boot-2.0.3启动源码篇一 - SpringApplication构造方法

　　　　　　processImports方法

　　　　　　　　这个方法在解析ConfigurationClassParser的parse方法的时候已经用到过了，只是没有做说明，它其实就是用来处理配置类上的@Import注解的；上述selectImports方法解析出来的配置类，每个配置类都会经过processImports方法处理，递归处理@Import注解，就与递归处理我们的启动类的@Import注解一样，从而获取所有的自动配置类；springboot的自动配置就是这样实现的。

　　此时还只是获取了满足条件的自动配置类，配置类中的bean定义加载还没有进行，我们回到ConfigurationClassPostProcessor的processConfigBeanDefinitions方法，其中有如下代码

// 各种方式的配置类的解析，包括springboot的自动配置 - @Import、AutoConfigurationImportSelector
parser.parse(candidates);
parser.validate();

Set<ConfigurationClass> configClasses = new LinkedHashSet<>(parser.getConfigurationClasses());
configClasses.removeAll(alreadyParsed);

// Read the model and create bean definitions based on its content
if (this.reader == null) {
    this.reader = new ConfigurationClassBeanDefinitionReader(
            registry, this.sourceExtractor, this.resourceLoader, this.environment,
            this.importBeanNameGenerator, parser.getImportRegistry());
}
this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);    // 将配置类中的bean定义加载到beanFactory

　　至此，springboot的自动配置源码解析就完成了，有兴趣的可以更近一步的深入

总结

　　1、各个方法之间的调用时序图如下，结合这个时序图看上面的内容，更好看懂

　　2、springboot自动配置底层依赖的是SpringFactoriesLoader和AutoConfigurationImportSelector；@EnableAutoConfiguration注解就像一个八爪鱼，抓取所有满足条件的配置类，然后读取其中的bean定义到spring容器，@EnableAutoConfiguration得以生效的关键组件关系图如下