SpringBoot原理及源码剖析
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2021-01-11 22:41
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前言
现在spring boot已成为主流的开发框架之一，相信不少读者项目都已使用了此框架，所以基于框架的使用就不再赘述，主要聊聊它的思想和原理。
基础介绍
核心思想
约定由于配置就是springboot的核心思想，又称按约定编程，本质上就死如果大家遵守其制定的规范，就无需提供额外的配置。举个栗子来讲比如项目中创建了user类，默认情况下数据库中就应该会存在一张user表，只有偏离这一约定，比如user表改成person表的时候，就需要写有关表名的映射配置。
springboot 的优点
再谈springboot的优点之前先谈谈之前的spring的优缺点
spring的优点：主要为ioc和aop两块
spring的缺点：1. 繁重的配置文件，最初的xml配置可算得上是重量级配置，2.5版本引入了基于注解的组件扫描，3.0的时候引入了基于java的配置，至今现在大多项目都已采用注解配置来代替xml配置。
2. 项目的依赖管理耗时耗力，各个引入的组件依赖还是版兼容性都容易引起很多问题。
而springboot就针对spring的局限性进行改良和优化：
起步依赖
本质上来讲是一个maven对象模型（pom），定义了其他库的传递依赖，这些东西加一起支持某项功能，简单来讲，起步依赖就是将某种功能的坐标打包一起，并提供一些默认功能。
自动配置
指的是springboot会自动将一些配置类的bean注入到容器里，我们需要使用的地方可以用@Autowired，@Resource注解来使用它。
“自动”的意思为我们想使用某个功能包，我们只需引用，相关的配置不必要管，springboot会自动注入这些配置bean，我们只需使用即可。
源码剖析
依赖管理
思考项目中引入pom依赖为何不需要标明版本号也可以正常运行。
无非是引入了spring-boot-starter-parent和spring-boot-starter-web核心依赖，所以接下来看下核心依赖
spring-boot-starter-parent
org.springframework.boot
spring-boot-starter-parent<11./artifactId>
2.2.2.RELEASE
点击这个父依赖进去后，发了里面还有一个父依赖spring-boot-dependencies
org.springframework.boot
spring-boot-dependencies
2.2.2.RELEASE
../../spring-boot-dependencies
继续查看spring-boot-dependencies底层源文件，核心代码如下：
5.15.11
...
8.2.0
8.0.18
2.3.1
2.2.2.RELEASE
2.0.4.RELEASE
1.2.4.RELEASE
5.2.1.RELEASE
Corn-RELEASE
3.0.8.RELEASE
3.28.0
${jakarta-mail.version}
9.0.29
3.0.11.RELEASE
2.0.1attribute.version>
...
可以发现该文件都常用的依赖组件进行统一的版本号管理，如activemq，spring，tomcat，都与Spring Boot 2.2.2版本一致，这也是为啥引入一些依赖无需填写版本号的原因。
spring-boot-starter-web
先查看pom源码，
org.springframework.boot
spring-boot-starter
2.2.2.RELEASE
compile
org.springframework.boot
spring-boot-starter-json
2.2.2.RELEASE
compile
org.springframework.boot
spring-boot-starter-tomcat
2.2.2.RELEASE
compile
org.springframework.boot
spring-boot-starter-validation
2.2.2.RELEASE
compile
tomcat-embed-el
org.apache.tomcat.embed
org.springframework
spring-web
5.2.2.RELEASE
compile
org.springframework
spring-webmvc
5.2.2.RELEASE
compile
可以看到web依赖中已提供web开发所需的所有底层依赖，所以引入这一个依赖就无需引入其他相关web开发依赖。
自动配置
springboot如何做到自动配置的，先看下启动类上的@SpringBootApplication注解
@SpringBootApplication
public class SpringbootDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootDemoApplication.class, args);
}
}
@Target({ElementType.TYPE}) //注解的适用范围,Type表示注解可以在类，接口，枚举或注解中
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //表示注解的生命周期Runtime运行时
@Documented //表示注解可以记录在javadoc中
@Inherited //表示注解可以被子类继承
@SpringBootConfiguration // 标明该类为配置类
@EnableAutoConfiguration // 启动自动配置功能
@ComponentScan( // 包扫描器
excludeFilters = {@Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
...
}
可以看出，@SpringBootApplicatio是一个组合注解，我们主要关注里面的三个注解@SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration，@ComponentScan
@SpringBootConfiguration注解
先看下注解源码
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration //配置IOC容器
public @interface SpringBootConfiguration {
}
可以看到其中引入了@Configuration注解，即可以被Srping扫描到的配置注解，所以@SpringBootConfiguration与@Configuration作用相同，都是标志一个可以被扫描到的配置类，只不过@SpringBootConfiguration被springboot重新封装命名而已。
@EnableAutoConfiguration注解
@EnableAutoConfiguration注解表示开启自动配置功能，这是一个核心注解，先看下源码
可以发现它也是一个组合注解，借助@Import来收集并注册特定场景的相关bean并加载到ioc容器中。
继续看下@AutoConfigurationPackage源码
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import({Registrar.class}) // 导入Registrar中注册的组件
public @interface AutoConfigurationPackage {
}
可以看到借助@Import注解引入Registrar类到容器中，查看下Registrar这个类的源码。
在Registrar类下的registerBeanDefinitions()方法，当调式的时候可以看到这里获取到注解的包名，说明@AutoConfigurationPackage作用就是将主程序类所在包和所有子包下的组件扫描到spring容器中。
这也是为啥要讲启动类放在最外层的包下的原因。
继续看下@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})导入的这个AutoConfigurationImportSelector类。
看下里面的loadMetadata方法
继续深入到里面的getCandidateConfigurations下的loadFactoryNames方法
继续观察loadFactory方法
public static List loadFactoryNames(Class factoryClass, @Nullable
ClassLoader classLoader) {
//获取出入的键
String factoryClassName = factoryClass.getName();
return
(List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName,
Collections.emptyList());
}
private static Map> loadSpringFactories(@Nullable
ClassLoader classLoader) {
MultiValueMap result =
(MultiValueMap)cache.get(classLoader);
if (result != null) {
return result;
} else {
try {
//如果类加载器不为null则加载类路径下的spring.factories，将其中设置的配置类全路径信息封装为类Enumeration对象
Enumeration urls = classLoader != null ?
classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") :
ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap();
//循环Enumeration类对象。根据相应的节点信息生成Properties对象，通过传入的键获取值，在将值切分一个个字符串转为array，方法result集合中
while(urls.hasMoreElements()) {
URL url = (URL)urls.nextElement();
UrlResource resource = new UrlResource(url);
Properties properties =
PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();
while(var6.hasNext()) {
Entry entry = (Entry)var6.next();
String factoryClassName =
((String)entry.getKey()).trim();
String[] var9 =
StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue());
int var10 = var9.length;
for(int var11 = 0; var11 < var10; ++var11) {
String factoryName = var9[var11];
result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
}
}
}
cache.put(classLoader, result);
return result;
最终发现会去读取spring.factories这个文件
public final class SpringFactoriesLoader {
public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-
INF/spring.factories";
}
而这个文件其实在
@EnableAutoConfiguration就是从classpath中搜索META-INF/spring.factories配置文件，并将其中的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@Configuration的JavaConfig形式的配置类，并加载到IOC容器中。
所以总结一下，springboot底层自动配置实现步骤如下：
springboot启动
@SpringBootApplication起作用
@EnableAutoConfiguration
@AutoConfigurationPackage这个组合注解为
@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)将Registrar类导入到容器中，Registrar将主程序类所在包和所有子包下的组件扫描到springboot容器中@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)它通过将AutoConfigurationImportSelector类导入到容器中，AutoConfigurationImportSelector作用是通过selectImports方法的执行过程中，使用内部类SpringFactoriesLoader，查找classpath上所有jar包中的META-INF/spring.factories进行加载，实现将配置信息交给SpringFactory进行一系列容器创建的过程中。
@ComponentScan注解
@ComponentScan注解具体扫描的包路径是由主程序文件所在的位置决定的，在扫描过程中通过上面介绍的@AutoConfigurationPackage进行解析，从而获取到项目主程序启动类所在的包的具体位置。
总的来说@SpringBootApplication的功能就是三个注解的组合使用。
|- @SpringBootConfiguration
|- @Configuration //通过javaConfig来添加组件到IOC中
|- @EnableAutoConfiguration
|- @AutoConfigurationPackage //自动配置包，与@ComponentScan扫描到的添加到IOC
|- @Import(AutoConfigurationImportSelector.class) //到META-INF/spring.factories中定义的bean添加到IOC容器中
|- @ComponentScan //包扫描
启动流程
先观察下启动类的main方法
@SpringBootApplication
public class SpringbootDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootDemoApplication.class, args);
}
}
追进去
public static ConfigurableApplicationContext run(Class primarySource,
String... args) {
return run(new Class[]{primarySource}, args);
}
public static ConfigurableApplicationContext run(Class[] primarySources,
String[] args) {
return (new SpringApplication(primarySources)).run(args);
}
发现SpringApplication.run()方法主要分两步，SpringApplication实例的初始化和调用run启动项目。
查看SpringApplication的实例化
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class...
primarySources) {
this.sources = new LinkedHashSet();
this.bannerMode = Mode.CONSOLE;
this.logStartupInfo = true;
this.addCommandLineProperties = true;
this.addConversionService = true;
this.headless = true;
this.registerShutdownHook = true;
this.additionalProfiles = new HashSet();
this.isCustomEnvironment = false;
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
//把项目起到呢类.class设置为属性存储起来
this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));
//判断当前webApplicationType应用的类型
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
// 设置初始化器(Initializer),最后调用这些初始化器
this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(
ApplicationContextInitializer.class));
// 设置监听器(Listener)
this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class))
;
// 用于推断并设置项目的main()方法启动的主程序启动类
this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
查看run方法
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection exceptionReporters = new
ArrayList();
this.configureHeadlessProperty();
// 1.获取并监听容器
SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);
listeners.starting();
Collection exceptionReporters;
try {
ApplicationArguments applicationArguments =
new DefaultApplicationArguments(args);
// 2.根据SpringApplicationRunListeners以及参数来准备环境
ConfigurableEnvironment environment =
this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
this.configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 准备Banner打印器 - 就是启动Spring Boot时打印在console上的ASCII字体
Banner printedBanner = this.printBanner(environment);
// 3. 创建Spring容器
context = this.createApplicationContext();
exceptionReporters =
this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, new Object[]{context});
// 4. Spring容器前置处理
this.prepareContext(context, environment, listeners,
applicationArguments, printedBanner);
// 5 刷新容器
this.refreshContext(context);
// 6.Spring容器后置处理
this.afterRefresh(context, applicationArguments);
stopWatch.stop();
if(this.logStartupInfo) {
(new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass))
.logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch);
}
// 7.发出结束执行的事件
listeners.started(context);
// 返回容器
this.callRunners(context, applicationArguments);
} catch (Throwable var10) {
this.handleRunFailure(context, var10, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(var10);
}
try {
listeners.running(context);
return context;
} catch (Throwable var9) {
this.handleRunFailure(context, var9, exceptionReporters,
(SpringApplicationRunListeners)null);
throw new IllegalStateException(var9);
}
}
下面有一个详细的启动流程图
总结
本文介绍了springboot容器的优点以及版本控制和自动装配的思想和原理。
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
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