【㊫SpringBoot】Springboot自动装配以及启动原理解析

我们在开发任何一个Spring Boot项目，都会用到如下的启动类：

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

从上面代码可以看出，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。

@SpringBootApplication注解背后的秘密

@SpringBootApplication注解是Spring Boot的核心注解，它其实是一个组合注解：

@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

 即 @SpringBootApplication = (默认属性)@Configuration + @EnableAutoConfiguration + @ComponentScan

 所以，如果我们使用如下的SpringBoot启动类，整个SpringBoot应用依然可以与之前的启动类功能对等：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

每次写这3个比较累，所以写一个@SpringBootApplication方便点。

@Configuration

这里的@Configuration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。

@Configuration：提到@Configuration就要提到@Bean。使用这两个注解就可以创建一个简单的spring配置类，可以用来替代相应的xml配置文件。

@Configuration的注解类标识这个类可以使用Spring IoC容器作为bean定义的来源。

@Bean注解告诉Spring，一个带有@Bean的注解方法将返回一个对象，该对象应该被注册为在Spring应用程序上下文中的bean。

@ComponentScan

@ComponentScan的功能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。

所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration这个注解最为重要，我们学习Spring框架的都知道，spring提供的各种名字为@Enable开头的注解定义，比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式也是跟它们一样的，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。

@EnableAutoConfiguration会根据类路径中的jar依赖为项目进行自动配置，如：添加了spring-boot-starter-web依赖，会自动添加Tomcat和Spring MVC的依赖，Spring Boot会对Tomcat和Spring MVC进行自动配置。

@EnableAutoConfiguration作为一个复合注解，其自身定义关键信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    //...
}

其中，最关键的要属@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，借助AutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前的IoC容器。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。

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  List loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        //...
    }


    public static List 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。

总结：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。

AutoConfigurationImportSelector的执行过程

AutoConfigurationImportSelector实现了DeferredImportSelector接口，延迟导入，解析到它时，先不执行它的导入方法，而是暂存起来。

整体的执行流程如下：

1) org.springframework.boot.SpringApplication#run(java.lang.String...)
2) org.springframework.boot.SpringApplication#refreshContext
3) org.springframework.boot.SpringApplication#refresh(org.springframework.context.ApplicationContext)
4) org.springframework.boot.SpringApplication#refresh(org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext)
5) org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh
6) org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors
7) org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate#invokeBeanFactoryPostProcessors(org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory, java.util.List<org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor>)
8) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry
9) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor#processConfigBeanDefinitions
10) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#parse(java.util.Set<org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinitionHolder>)
11) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#parse(org.springframework.core.type.AnnotationMetadata, java.lang.String)
12) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#processConfigurationClass
13) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#doProcessConfigurationClass
14) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#processImports
15) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.DeferredImportSelectorHandler#handle
16) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.DeferredImportSelectorHandler#process
17) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.DeferredImportSelectorGroupingHandler#register
18) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.DeferredImportSelectorGroupingHandler#processGroupImports
19) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.DeferredImportSelectorGrouping#getImports
20) org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationGroup#process
21) org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationGroup#selectImports
22) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#processImports(此时判断的配置类都只是普通的配置了了)
23) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#processConfigurationClass
24) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#doProcessConfigurationClass
25) org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser#processPropertySource

SpringApplication的启动流程

SpringApplication的run方法的总体流程如下：

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starting()方法，通知它们SpringBoot应用要开始执行了。

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，告诉它们当前SpringBoot应用使用的Environment准备好了。

5）根据banner的开启模式进行banner处理。

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，将之前准备好的Environment设置给创建好的ApplicationContext使用。

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

10）调用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序。（在invokeBeanFactoryPostProcessors会处理AutoConfigurationImportSelector导入的配置类，在finishBeanFactoryInitialization会初始化所有的单例）

11）遍历SpringApplicationRunListener，调用它们的started()方法，通知它们SpringBoot应用已启动。

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

 

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