SpringBoot自动装配原理解析

本文包含：SpringBoot的自动配置原理及如何自定义SpringBootStar等

我们知道，在使用SpringBoot的时候，我们只需要如下方式即可直接启动一个Web程序：

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

和我们之前使用普通Spring时繁琐的配置相比简直不要太方便，那么你知道SpringBoot实现这些的原理么

首先我们看到类上方包含了一个@SpringBootApplication注解

@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
    excludeFilters = {@Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
    @AliasFor(
        annotation = EnableAutoConfiguration.class
    )
    Class<?>[] exclude() default {};

    @AliasFor(
        annotation = EnableAutoConfiguration.class
    )
    String[] excludeName() default {};

    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackages"
    )
    String[] scanBasePackages() default {};

    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackageClasses"
    )
    Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}

这个注解上边包含的东西还是比较多的，咱们先看一下两个简单的热热身

@ComponentScan 注解

@ComponentScan(excludeFilters = {
		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })

这个注解咱们都是比较熟悉的，无非就是自动扫描并加载符合条件的Bean到容器中，这个注解会默认扫描声明类所在的包开始扫描，例如：
类cn.shiyujun.Demo类上标注了@ComponentScan 注解，则cn.shiyujun.controller、cn.shiyujun.service等等包下的类都可以被扫描到

这个注解一共包含以下几个属性：

basePackages：指定多个包名进行扫描
basePackageClasses：对指定的类和接口所属的包进行扫
excludeFilters：指定不扫描的过滤器
includeFilters：指定扫描的过滤器
lazyInit：是否对注册扫描的bean设置为懒加载
nameGenerator：为扫描到的bean自动命名
resourcePattern：控制可用于扫描的类文件
scopedProxy：指定代理是否应该被扫描
scopeResolver：指定扫描bean的范围
useDefaultFilters：是否开启对@Component，@Repository，@Service，@Controller的类进行检测

@SpringBootConfiguration注解

这个注解更简单了，它只是对Configuration注解的一个封装而已

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

EnableAutoConfiguration注解

这个注解可是重头戏了，SpringBoot号称的约定大于配置，也就是本文的重点自动装配的原理就在这里了

@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

简单概括一下，这个注解存在的意义就是：利用@Import注解，将所有符合自动装配条件的bean注入到IOC容器中，关于@Import注解原理这里就不再阐述，感兴趣的同学可以参考此篇文章：Spring @Import注解源码解析

进入类AutoConfigurationImportSelector，观察其selectImports方法，这个方法执行完毕后，Spring会把这个方法返回的类的全限定名数组里的所有的类都注入到IOC容器中

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        } else {
            AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
            AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
            List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
            configurations = this.removeDuplicates(configurations);
            Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
            this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
            configurations.removeAll(exclusions);
            configurations = this.filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
            this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
            return StringUtils.toStringArray(configurations);
        }
    }

观察上方代码：

1. 第一行if时会首先判断当前系统是否禁用了自动装配的功能，判断的代码如下：

protected boolean isEnabled(AnnotationMetadata metadata) {
       return this.getClass() == AutoConfigurationImportSelector.class ? (Boolean)this.getEnvironment().getProperty("spring.boot.enableautoconfiguration", Boolean.class, true) : true;
   }

1. 如果当前系统禁用了自动装配的功能则会返回如下这个空的数组，后续也就无法注入bean了

private static final String[] NO_IMPORTS = new String[0];

1. 此时如果没有禁用自动装配则进入else分枝，第一步操作首先会去加载所有Spring预先定义的配置条件信息，这些配置信息在org.springframework.boot.autoconfigure包下的META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties文件中

2. 这些配置条件主要含义大致是这样的：如果你要自动装配某个类的话，你觉得先存在哪些类或者哪些配置文件等等条件，这些条件的判断主要是利用了@ConditionalXXX注解，关于@ConditionalXXX系列注解可以参考这篇文章：SpringBoot条件注解@Conditional

3. 这个文件里的内容格式是这样的：

org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.web.servlet.WebMvcEndpointChildContextConfiguration.ConditionalOnClass=org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.metrics.jdbc.DataSourcePoolMetricsAutoConfiguration.ConditionalOnClass=javax.sql.DataSource,io.micrometer.core.instrument.MeterRegistry
org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.flyway.FlywayEndpointAutoConfiguration.AutoConfigureAfter=org.springframework.boot.autoconfigure.flyway.FlywayAutoConfiguration

1. 具体的加载代码就不列出了，无法就是个读取配置文件
2. 这里放个加载之后的结果图：
   
3. 获取@EnableAutoConfiguration注解上的exclude、excludeName属性，这两个属性的作用都是排除一些类的
4. 这里又是关键的一步，可以看到刚才图片中spring-autoconfigure-metadata.properties文件的上方存在一个文件spring.factories，这个文件可就不止存在于org.springframework.boot.autoconfigure包里了，所有的包里都有可能存在这个文件，所以这一步是加载整个项目所有的spring.factories文件。这个文件的格式是这样的

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.amqp.RabbitHealthIndicatorAutoConfiguration,\org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.audit.AuditAutoConfiguration,\org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.audit.AuditEventsEndpointAutoConfiguration

1. 这里存在一个知识点，SpringBoot中的star就是依靠这个文件完成的，假如我们需要自定义一个SpringBoot的Star，就可以在我们的项目的META-INF文件夹下新建一个spring.factories文件

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=cn.shiyujun.TestAutoConfiguration

这样当别的项目依赖我们的项目时就会自动把我们的TestAutoConfiguration类注入到Spring容器中

1. 删除重复的自动配置类
2. 下面三行就是去除我们指定排除的配置类
3. 接着这一行的逻辑稍微复杂一些，主要就是根据加载的配置条件信息来判断各个配置类上的@ConditionalXXX系列注解是否满足需求
4. 最后就是发布自动装配完成事件，然后返回所有能够自动装配的类的全限定名

到了这里我们已经把SpringBoot自动装配的原理搞清楚了，但是总感觉差点什么，那我们从这些自动装配的类里面挑一个我们比较熟悉的关于Servlet的类来看看咋回事吧：

@Configuration
@ConditionalOnWebApplication(
    type = Type.SERVLET
)
public class ServletEndpointManagementContextConfiguration {
    public ServletEndpointManagementContextConfiguration() {
    }

    @Bean
    public ExposeExcludePropertyEndpointFilter<ExposableServletEndpoint> servletExposeExcludePropertyEndpointFilter(WebEndpointProperties properties) {
        Exposure exposure = properties.getExposure();
        return new ExposeExcludePropertyEndpointFilter(ExposableServletEndpoint.class, exposure.getInclude(), exposure.getExclude(), new String[0]);
    }

    @Configuration
    @ConditionalOnClass({ResourceConfig.class})
    @ConditionalOnMissingClass({"org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet"})
    public class JerseyServletEndpointManagementContextConfiguration {
        public JerseyServletEndpointManagementContextConfiguration() {
        }

        @Bean
        public ServletEndpointRegistrar servletEndpointRegistrar(WebEndpointProperties properties, ServletEndpointsSupplier servletEndpointsSupplier) {
            return new ServletEndpointRegistrar(properties.getBasePath(), servletEndpointsSupplier.getEndpoints());
        }
    }

    @Configuration
    @ConditionalOnClass({DispatcherServlet.class})
    public class WebMvcServletEndpointManagementContextConfiguration {
        private final ApplicationContext context;

        public WebMvcServletEndpointManagementContextConfiguration(ApplicationContext context) {
            this.context = context;
        }

        @Bean
        public ServletEndpointRegistrar servletEndpointRegistrar(WebEndpointProperties properties, ServletEndpointsSupplier servletEndpointsSupplier) {
            DispatcherServletPathProvider servletPathProvider = (DispatcherServletPathProvider)this.context.getBean(DispatcherServletPathProvider.class);
            String servletPath = servletPathProvider.getServletPath();
            if (servletPath.equals("/")) {
                servletPath = "";
            }

            return new ServletEndpointRegistrar(servletPath + properties.getBasePath(), servletEndpointsSupplier.getEndpoints());
        }
    }
}

自上而下观察整个类的代码，你会发现这些自动装配的套路都是一样的

1. 如果当前是Servlet环境则装配这个bean
2. 当存在类ResourceConfig以及不存在类DispatcherServlet时装配JerseyServletEndpointManagementContextConfiguration
3. 当存在DispatcherServlet类时装配WebMvcServletEndpointManagementContextConfiguration
4. 接下来如果还有面试官问你，你会了么？