SpringBoot工作机制

1:前言

回顾探索Spring框架

1.spring ioc

IoC其实有两种方式，一种就是DI，而另一种是DL，即Dependency Lookup（依赖查找），前者是当前软件实体被动接受其依赖的其他组件被IoC容器注入，而后者则是当前软件实体主动去某个服务注册地查找其依赖的那些服务，概念之间的关系如图2-1所示可能更贴切些。

那我们还是回过头来继续说Spring IoC容器的依赖注入流程吧！Spring IoC容器的依赖注入工作可以分为两个阶段：

阶段一：收集和注册

第一个阶段可以认为是构建和收集bean定义的阶段，在这个阶段中，我们可以通过XML或者Java代码的方式定义一些bean，然后通过手动组装或者让容器基于某些机制自动扫描的形式，将这些bean定义收集到IoC容器中。

阶段二：分析和组装

当第一阶段工作完成后，我们可以先暂且认为IoC容器中充斥着一个个独立的bean，它们之间没有任何关系。但实际上，它们之间是有依赖关系的，所以，IoC容器在第二阶段要干的事情就是分析这些已经在IoC容器之中的bean，然后根据它们之间的依赖关系先后组装它们。如果IoC容器发现某个bean依赖另一个bean，它就会将这另一个bean注入给依赖它的那个bean，直到所有bean的依赖都注入完成，所有bean都“整装待发”，整个IoC容器的工作即算完成。

正文

我们开发任何一个Spring Boot项目，都会用到如下的启动类

package com.dongk.chapter001;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class Chapter001Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Chapter001Application.class, args);
    }
}

我们一起看看这个唯一的注解@SpringBootApplication 

@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 {...}

虽然定义使用了多个Annotation进行了原信息标注，但实际上重要的只有三个Annotation：

• @Configuration（@SpringBootConfiguration点开查看发现里面还是应用了@Configuration）
• @EnableAutoConfiguration
• @ComponentScan

@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：

1.表达形式层面

基于xml的配置方式是这样：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
            http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.1.xsd
            http://www.springframework.org/schema/context
            http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.1.xsd">
</beans>

而基于JavaConfig的配置方式是这样的：

@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。

2.定义bean定义层面

基于xml的配置形式是这样的：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
　　...
</bean>

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

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

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容器中，方法名将默认为该bean定义的id。

3.表达依赖注入关系层面

为了表达bean与bian之间的依赖关系，在xml中一般是这样的：

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

而在JavaConfig中是这样的：

@Configuration
public class MockConfiguration{
　　@Bean
　　public MockService mockService(){
　　　　return new MockServiceImpl(dependcyService());
　　}
　　@Bean
　　public DependcyService dependcyService(){
　　　　return new DependcyServiceImpl();
　　}
}

如果是一个bean的定义依赖其他的bean，则直接调用对应的JavaConfig类中依赖的bean的创建方法就可以。

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应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。

@EnableAutoConfiguration

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。

而@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：

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

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！

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解
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

流程简图如下

流程详解

SpringApplication的run方法的实现是我们本次旅程的主要线路，该方法的主要流程大体可以归纳如下：

1） 如果我们使用的是SpringApplication的静态run方法，那么，这个方法里面首先要创建一个SpringApplication对象实例，然后调用这个创建好的SpringApplication的实例方法。在SpringApplication实例初始化的时候，它会提前做几件事情：

• 根据classpath里面是否存在某个特征类（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）来决定是否应该创建一个为Web应用使用的ApplicationContext类型。
• 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationContextInitializer。
• 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationListener。
• 推断并设置main方法的定义类。

2） SpringApplication实例初始化完成并且完成设置后，就开始执行run方法的逻辑了，方法执行伊始，首先遍历执行所有通过SpringFactoriesLoader可以查找到并加载的SpringApplicationRunListener。调用它们的started()方法，告诉这些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot应用要开始执行咯！”。

3） 创建并配置当前Spring Boot应用将要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

4） 遍历调用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告诉他们：“当前SpringBoot应用使用的Environment准备好了咯！”。

5） 如果SpringApplication的showBanner属性被设置为true，则打印banner。

6） 根据用户是否明确设置了applicationContextClass类型以及初始化阶段的推断结果，决定该为当前SpringBoot应用创建什么类型的ApplicationContext并创建完成，然后根据条件决定是否添加ShutdownHook，决定是否使用自定义的BeanNameGenerator，决定是否使用自定义的ResourceLoader，当然，最重要的，将之前准备好的Environment设置给创建好的ApplicationContext使用。

7） ApplicationContext创建好之后，SpringApplication会再次借助Spring-FactoriesLoader，查找并加载classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然后遍历调用这些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法来对已经创建好的ApplicationContext进行进一步的处理。

8） 遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

9） 最核心的一步，将之前通过@EnableAutoConfiguration获取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加载到已经准备完毕的ApplicationContext。

10） 遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

11） 调用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序。

12） 查找当前ApplicationContext中是否注册有CommandLineRunner，如果有，则遍历执行它们。

13） 正常情况下，遍历执行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整个过程出现异常，则依然调用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不过这种情况下会将异常信息一并传入处理）