了解 Spring Boot AutoConfiguration

原文：http://sivalabs.in/2016/03/how-springboot-autoconfiguration-magic/

作者：Siva

译者：http://oopsguy.com

在之前的博文《为什么是 Spring Boot》中，我们已经介绍了如何创建一个 Spring Boot 应用程序。但是，你可能还不了解它幕后究竟发生了什么，你想了解 SpringBoot AutoConfiguration 背后的原理。但在此之前，你应该先了解 Spring @Conditional 的特性，所有 Spring Boot AutoConfiguration 魔法都是基于它。

@Conditional 的魔力

在开发基于 Spring 的应用程序时，我们可能需条件性地注册 Bean。

例如，你希望在本地运行应用程序时注册一个指向 DEV 数据库的 DataSource bean，在生产中指向 PRODUCTION 数据库。

你可以将数据库连接参数外部化，放置在属性（properties）文件中，并在适当的环境中使用该个文件。但是，当你需要指向不同的环境并构建应用程序时，你得更改配置。

为了解决这个问题，Spring 3.1 引入了 Profiles 概念。你可以注册多个相同类型的 bean，并将它们与一个或多个配置文件相关联。在运行应用程序时，你可以激活所需的配置文件，只有与配置文件相关联的 bean 才被注册。

@Configuration
public class AppConfig
{
    @Bean
    @Profile("DEV")
    public DataSource devDataSource() {
        ...
    }
 
    @Bean
    @Profile("PROD")
    public DataSource prodDataSource() {
        ...
    }
}

然后，可以使用系统属性（System Property）来指定要激活配置文件 - Dspring.profiles.active = DEV

这种方法适用于启用了基于 profiles 来启用或禁用 bean 注册的简单场景。如果要根据一些条件逻辑来注册 bean，profiles 方式是远远不够的。

为了让有条件性注册 Spring bean 变得更加灵活，Spring 4 引入了 @Conditional 概念。通过使用 @Conditional 方式，你可以根据任意条件注册一个 bean。

例如，你可能想在如下情况注册一个 bean：

• classpath 中某个类
• 某种类型的 Spring bean，尚未在 ApplicationContext 中注册
• 存放在某个位置的某个文件
• 一个存在于配置文件中的某个属性值
• 一个存在/不存在的某个系统属性

这里只是列举了几个例子，你可以根据自己的需要定义任何条件。

让我们来看看 Spring 的 @Conditional 是如何工作的。

假设我们有一个 UserDAO 接口，其包含从数据存储中获取数据的方法。我们有两个 UserDAO 接口的实现，即 JdbcUserDAO（与 MySQL 数据库通信）和 MongoUserDAO（与 MongoDB 通信）。

我们可能想通过基于系统属性 dbType 来只启用 JdbcUserDAO 或 MongoUserDAO 其中一个。

如果应用程序使用了 java -jar myapp.jar -DdbType = MySQL 启动，则启用 JdbcUserDAO，如果启动时使用了 java -jar myapp.jar -DdbType = MONGO，则启用 MongoUserDAO。

假设我们有 UserDAO 接口，以下是 JdbcUserDAO 和 MongoUserDAO 实现类：

public interface UserDAO
{
    List<String> getAllUserNames();
}
 
public class JdbcUserDAO implements UserDAO
{
    @Override
    public List<String> getAllUserNames()
    {
        System.out.println("**** Getting usernames from RDBMS *****");
        return Arrays.asList("Siva","Prasad","Reddy");
    }
}
 
public class MongoUserDAO implements UserDAO
{
    @Override
    public List<String> getAllUserNames()
    {
        System.out.println("**** Getting usernames from MongoDB *****");
        return Arrays.asList("Bond","James","Bond");
    }
}

我们可以实现一个 MySQLDatabaseTypeCondition Condition 来检查系统属性是否是 MYSQL：

public class MySQLDatabaseTypeCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        String enabledDBType = System.getProperty("dbType");
        return (enabledDBType != null && enabledDBType.equalsIgnoreCase("MYSQL"));
    }
}

现在我们可以使用 @Conditional 条件性地配置 JdbcUserDAO 和 MongoUserDAO bean，如下所示：

@Configuration
public class AppConfig
{
    @Bean
    @Conditional(MySQLDatabaseTypeCondition.class)
    public UserDAO jdbcUserDAO(){
        return new JdbcUserDAO();
    }
 
    @Bean
    @Conditional(MongoDBDatabaseTypeCondition.class)
    public UserDAO mongoUserDAO(){
        return new MongoUserDAO();
    }
}

如果我们使用 java -jar myapp.jar -DdbType = MYSQL 来运行应用程序，则只有 JdbcUserDAO bean 被注册。

但如果将系统属性设置为 -DdbType = MONGODB，则只会注册 MongoUserDAO bean。

现在我们已经了解了如何基于系统属性条件性地注册一个 bean。

假设我们想当 MongoDB java 驱动程序类 com.mongodb.Server 在 classpath 上可用时注册 MongoUserDAO bean，否则，注册 JdbcUserDAO bean。

为了实现这点，我们可以创建 Condition 来检查 MongoDB 的驱动程序类 com.mongodb.Server 是否存在：

public class MongoDriverPresentsCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext,AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        try {
            Class.forName("com.mongodb.Server");
            return true;
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            return false;
        }
    }
}
 
public class MongoDriverNotPresentsCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        try {
            Class.forName("com.mongodb.Server");
            return false;
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            return true;
        }
    }
}

我们刚刚看到了如何根据 classpath 中的类是否存在来条件性地注册 bean。

如果我们只想在没有其他 UserDAO 类型的 Spring bean 注册时才注册 MongoUserDAO bean，该怎么办？

我们同样可以创建一个 Condition 来检查是否存在现有的某个类型的 bean，如下所示：

public class UserDAOBeanNotPresentsCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        UserDAO userDAO = conditionContext.getBeanFactory().getBean(UserDAO.class);
        return (userDAO == null);
    }
}

如果我们只想在 properties 配置文件中设置属性 app.dbType = MONGO，那该怎么注册 MongoUserDAO bean 呢？

我们可以实现如下 Condition：

public class MongoDbTypePropertyCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext,
    AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        String dbType = conditionContext.getEnvironment()
                            .getProperty("app.dbType");
        return "MONGO".equalsIgnoreCase(dbType);
    }
}

我们刚刚已经看到了如何实现各种 condition。

然而，使用注解实现 Condition 的方式更为优雅。而不是像为 MYSQL 和 MongoDB 创建 Condition 实现那样做。我们可以创建一个 DatabaseType 注解，如下所示：

@Target({ ElementType.TYPE, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Conditional(DatabaseTypeCondition.class)
public @interface DatabaseType
{
    String value();
}

然后可以通过编写 DatabaseTypeCondition 使用 DatabaseType 的值来确定是否启用或禁用 bean 注册，如下所示：

public class DatabaseTypeCondition implements Condition
{
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext,
    AnnotatedTypeMetadata metadata)
    {
        Map<String, Object> attributes = metadata.getAnnotationAttributes(DatabaseType.class.getName());
        String type = (String) attributes.get("value");
        String enabledDBType = System.getProperty("dbType","MYSQL");
        return (enabledDBType != null && type != null && enabledDBType.equalsIgnoreCase(type));
    }
}

现在我们可以将 @DatabaseType 注解放置在 bean 定义上：

@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig
{
    @DatabaseType("MYSQL")
    public UserDAO jdbcUserDAO(){
        return new JdbcUserDAO();
    }
 
    @Bean
    @DatabaseType("MONGO")
    public UserDAO mongoUserDAO(){
        return new MongoUserDAO();
    }
}

此处，我们从 DatabaseType 注解获取元数据，并检查系统属性 dbType 的值以确定是否启用或禁用 bean 注册。

我们已经看了许多示例，了解了如何使用 @Conditional 注解条件性地注册 bean。

SpringBoot 大量地使用了 @Conditional 特性，根据各种标准条件性地注册 bean。

你可以在 Spring-boot-autoconfigure- {version} .jar 的 org.springframework.boot.autoconfigure 包中找到 SpringBoot 使用的各种 Condition 实现。

现在我们来了解一下 SpringBoot 如何使用 @Conditional 特性条件性地检查是否注册一个 bean。

究竟是什么触发了自动配置（auto-configuration）机制？

这就是我们下一节的内容。

SpringBoot 的 AutoConfiguration

SpringBoot 自动配置魔法的关键在于 @EnableAutoConfiguration 注解。通常，我们使用 @SpringBootApplication 来注解应用程序入口类，如果我们要自定义默认值，我们可以使用以下注解：

Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application
{
 
}

@EnableAutoConfiguration 注解允许通过扫描 classpath 中的组件并注册匹配各种条件的 bean 来自动配置 Spring ApplicationContext。

SpringBoot 在 spring-boot-autoconfigure- {version} .jar 中提供了各种 AutoConfiguration 类，它们负责注册各种组件。

通常，AutoConfiguration 类使用 @Configuration 注解将其标记为一个 Spring 配置类，并用 @EnableConfigurationProperties 注解来绑定自定义属性和一个或多个条件的 bean 注册方法。

例如，org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration 类。

@Configuration
@ConditionalOnClass({ DataSource.class, EmbeddedDatabaseType.class })
@EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class)
@Import({ Registrar.class, DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration.class })
public class DataSourceAutoConfiguration
{
    ...
    ...
    @Conditional(DataSourceAutoConfiguration.EmbeddedDataSourceCondition.class)
    @ConditionalOnMissingBean({ DataSource.class, XADataSource.class })
    @Import(EmbeddedDataSourceConfiguration.class)
    protected static class EmbeddedConfiguration {
 
    }
 
    @Configuration
    @ConditionalOnMissingBean(DataSourceInitializer.class)
    protected static class DataSourceInitializerConfiguration {
        @Bean
        public DataSourceInitializer dataSourceInitializer() {
        return new DataSourceInitializer();
        }
    }
 
    @Conditional(DataSourceAutoConfiguration.NonEmbeddedDataSourceCondition.class)
    @ConditionalOnMissingBean({ DataSource.class, XADataSource.class })
    protected static class NonEmbeddedConfiguration {
        @Autowired
        private DataSourceProperties properties;
 
        @Bean
        @ConfigurationProperties(prefix = DataSourceProperties.PREFIX)
        public DataSource dataSource() {
            DataSourceBuilder factory = DataSourceBuilder
                    .create(this.properties.getClassLoader())
                    .driverClassName(this.properties.getDriverClassName())
                    .url(this.properties.getUrl()).username(this.properties.getUsername())
                    .password(this.properties.getPassword());
            if (this.properties.getType() != null) {
                factory.type(this.properties.getType());
            }
            return factory.build();
        }
    }
    ...
    ...
    @Configuration
    @ConditionalOnProperty(prefix = "spring.datasource", name = "jmx-enabled")
    @ConditionalOnClass(name = "org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSourceProxy")
    @Conditional(DataSourceAutoConfiguration.DataSourceAvailableCondition.class)
    @ConditionalOnMissingBean(name = "dataSourceMBean")
    protected static class TomcatDataSourceJmxConfiguration {
        @Bean
        public Object dataSourceMBean(DataSource dataSource) {
        ....
        ....
        }
    }
    ...
    ...
}

这里的 DataSourceAutoConfiguration 使用了 @ConditionalOnClass({DataSource.class, EmbeddedDatabaseType.class}) 注解，这意味着只有 DataSource.class 和 EmbeddedDatabaseType.class 类在 classpath 上可用时才会考虑 DataSourceAutoConfiguration 中的 bean 的自动配置。

该类也使用 @EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class) 注解，它可以将 application.properties 中的属性自动绑定到 DataSourceProperties 类的属性上。

@ConfigurationProperties(prefix = DataSourceProperties.PREFIX)
public class DataSourceProperties implements BeanClassLoaderAware, EnvironmentAware, InitializingBean {
 
    public static final String PREFIX = "spring.datasource";
    ...
    ...
    private String driverClassName;
    private String url;
    private String username;
    private String password;
    ...
    //setters and getters
}

由于使用了此配置，所有以 spring.datasource.* 开头的属性将自动绑定到 DataSourceProperties 对象。

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=secret
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

你还可以看到一些使用了 SpringBoot 的 Condition 注解（如 @ConditionalOnMissingBean、@ConditionalOnClass 和 @ConditionalOnProperty 等）的内部类和 bean 定义方法。

只有当这些条件匹配时，这些 bean 定义才被注册到 ApplicationContext 中。

你可以在 spring-boot-autoconfigure-{version}.jar 中浏览更多其他 AutoConfiguration 类：

• org.springframework.boot.autoconfigure.web.DispatcherServletAutoConfiguration
• org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration
• org.springframework.boot.autoconfigure.data.jpa.JpaRepositoriesAutoConfiguration
• org.springframework.boot.autoconfigure.jackson.JacksonAutoConfiguration

等等

我希望现在你已经对 “Spring Boot 自动配置如何通过 AutoConfiguration 类以及 @Conditional 工作”有了一定的认识。