【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,那么使用过程中发现SpringBoot 的启动非常快捷,本文将介绍SpringBoot的内部启动原理。
启动过程
如上图所示,我们先分析下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,所以要揭开SpringBoot的神秘面纱,我们要从这两位开始就可以了。
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 // 表明这个注解应该被javadoc记录
- @Inherited // 子类可以继承该注解
- @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点开查看发现里面还是引用了@Configuration)
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
可以直接将启动类等价改为:
- @Configuration
- @EnableAutoConfiguration
- @ComponentScan
- public class Application {
- public static void main(String[] args) {
- SpringApplication.run(Application.class, args);
- }
- }
@Configuration
这里的@Configuration对我们来说不陌生,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,所以,这里的启动类标注了@Configuration之后,本身其实也是一个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,其返回值将作为一个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形式中一般是这样:
- <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();
- }
- }
如果一个bean的定义依赖其他bean,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean的创建方法就可以了。
@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(比如@Component和@Repository等)或者bean定义,最终将这些bean定义加载到IoC容器中。
我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围,如果不指定,则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。
注:所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下,因为默认不指定basePackages。
@EnableAutoConfiguration
个人感觉@EnableAutoConfiguration这个Annotation最为重要,所以放在最后来解读,大家是否还记得Spring框架提供的各种名字为@Enable开头的Annotation定义?
比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等,@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其实一脉相承,简单概括一下就是,借助@Import的支持,收集和注册特定场景相关的bean定义。
@EnableScheduling是通过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器。
@EnableMBeanExport是通过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器。
@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助,将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器,仅此而已!
@EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下:
- @SuppressWarnings("deprecation")
- @Target(ElementType.TYPE)
- @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
- @Documented
- @Inherited
- @AutoConfigurationPackage
- @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
- public @interface EnableAutoConfiguration {
- ...
- }
其他:
@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());
- }
它其实是注册了一个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:
可以从图中看出 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可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。
就像一只“八爪鱼”一样。
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可以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,它更多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作为查找的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,可以很好地说明问题。
所以,@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法骑士就变成了:
从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件,
并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项通过反射(Java Refletion)实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类,
然后汇总为一个并加载到IoC容器。

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