一個面試題引起的SpringBoot啓動解析技术頭條網

SpringBoot的故事從一個面試題開始

Spring Boot、Spring MVC 和 Spring 有什麼區別？

分開描述各自的特徵：

Spring 框架就像一個家族，有眾多衍生產品例如 boot、security、jpa等等。但他們的基礎都是Spring 的ioc和 aop，ioc 提供了依賴注入的容器， aop解決了面向橫切面的編程，然後在此兩者的基礎上實現了其他延伸產品的高級功能。

Spring MVC提供了一種輕度耦合的方式來開發web應用。它是Spring的一個模塊，是一個web框架。通過Dispatcher Servlet, ModelAndView 和 View Resolver，開發web應用變得很容易。解決的問題領域是網站應用程序或者服務開發——URL路由、Session、模板引擎、靜態Web資源等等。

Spring Boot實現了自動配置，降低了項目搭建的複雜度。它主要是為了解決使用Spring框架需要進行大量的配置太麻煩的問題，所以它並不是用來替代Spring的解決方案，而是和Spring框架緊密結合用於提升Spring開發者體驗的工具。同時它集成了大量常用的第三方庫配置(例如Jackson, JDBC, Mongo, Redis, Mail等等)，Spring Boot應用中這些第三方庫幾乎可以零配置的開箱即用(out-of-the-box)。

所以，用最簡練的語言概括就是:

Spring 是一個“引擎”;

Spring MVC 是基於Spring的一個 MVC 框架;

Spring Boot 是基於Spring4的條件註冊的一套快速開發整合包。

SpringBoot到底是怎麼做到自動配置的？

從代碼裡看項目SpringBoot的項目啟動類只有一個註解@SpringBootApplication和一個run方法。

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

@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 {
@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 {};
}
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@SpringBootApplication：包含了@SpringBootConfiguration（打開是@Configuration），@EnableAutoConfiguration，@ComponentScan註解。

@Configuration

JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個@Configuration，SpringBoot社區推薦使用基於JavaConfig的配置形式，所以，這裡的啟動類標註了@Configuration之後，本身其實也是一個IoC容器的配置類。

對比一下傳統XML方式和config配置方式的區別：

XML聲明和定義配置方式：

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd
http://www.springframework.org/schema/context
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.0.xsd
http://www.springframework.org/schema/tx
http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-3.0.xsd
">
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用一個過濾器舉例，JavaConfig的配置方式是這樣：

@Configuration
public class DruidConfiguration {
@Bean
public FilterRegistrationBean statFilter(){
//創建過濾器
FilterRegistrationBean filterRegistrationBean = new FilterRegistrationBean(new WebStatFilter());
//設置過濾器過濾路徑
filterRegistrationBean.addUrlPatterns("/*");
//忽略過濾的形式
filterRegistrationBean.addInitParameter("exclusions","*.js,*.gif,*.jpg,*.png,*.css,*.ico,/druid/*");
return filterRegistrationBean;
}
}
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任何一個標註了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

任何一個標註了@Bean的方法，其返回值將作為一個bean定義註冊到Spring的IoC容器，方法名將默認成該bean定義的id。

@ComponentScan

@ComponentScan對應XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其實就是自動掃描並加載符合條件的組件（比如@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義加載到IoC容器中。

我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定製@ComponentScan自動掃描的範圍，如果不指定，則默認Spring框架實現會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描。

注：所以SpringBoot的啟動類最好是放在root package下，因為默認不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

（核心內容）看英文意思就是自動配置，概括一下就是，藉助@Import的幫助，將所有符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
Class>[] exclude() default {};
String[] excludeName() default {};
}
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裡面最關鍵的是@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，藉助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot創建並使用的IoC容器。該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader。

SpringFactoriesLoader詳解

SpringFactoriesLoader為Spring工廠加載器，該對象提供了loadFactoryNames方法，入參為factoryClass和classLoader即需要傳入工廠類名稱和對應的類加載器，方法會根據指定的classLoader，加載該類加器搜索路徑下的指定文件，即spring.factories文件，傳入的工廠類為接口，而文件中對應的類則是接口的實現類，或最終作為實現類。

public abstract class SpringFactoriesLoader {
//...
public static List loadFactories(Class factoryClass, ClassLoader classLoader) {
...
}
public static List loadFactoryNames(Class> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
....
}
}
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所以文件中一般為如下圖這種一對多的類名集合，獲取到這些實現類的類名後，loadFactoryNames方法返回類名集合，方法調用方得到這些集合後，再通過反射獲取這些類的類對象、構造方法，最終生成實例。

下圖有助於我們形象理解自動配置流程（盜個圖）

AutoConfigurationImportSelector

繼續上面講的AutoConfigurationImportSelector.class。該類主要關注selectImports方法

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 configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
configurations = this.removeDuplicates(configurations);
Set 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);
}
}
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該方法在springboot啟動流程——bean實例化前被執行，返回要實例化的類信息列表。如果獲取到類信息，spring可以通過類加載器將類加載到jvm中，現在我們已經通過spring-boot的starter依賴方式依賴了我們需要的組件，那麼這些組件的類信息在select方法中就可以被獲取到。

protected List getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
List configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
return configurations;
}
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方法中的getCandidateConfigurations方法，其返回一個自動配置類的類名列表，方法調用了loadFactoryNames方法，查看該方法

public static List loadFactoryNames(Class> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
String factoryClassName = factoryClass.getName();
return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
}
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自動配置器會跟根據傳入的factoryClass.getName()到項目系統路徑下所有的spring.factories文件中找到相應的key，從而加載裡面的類。我們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration
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進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，又是一堆註解

@org.springframework.context.annotation.Configuration
@ConditionalOnClass({SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})
@ConditionalOnBean({DataSource.class})
@EnableConfigurationProperties({MybatisProperties.class})
@AutoConfigureAfter({DataSourceAutoConfiguration.class})
public class MybatisAutoConfiguration
{
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MybatisAutoConfiguration.class);
private final MybatisProperties properties;
private final Interceptor[] interceptors;
private final ResourceLoader resourceLoader;
private final DatabaseIdProvider databaseIdProvider;
private final List configurationCustomizers;
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@Spring的Configuration是一個通過註解標註的springBean，
@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個註解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類,否則不解析這一個配置類。我們需要mybatis為我們返回會話對象，就必須有會話工廠相關類
@CondtionalOnBean(DataSource.class):只有處理已經被聲明為bean的dataSource
@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個註解的意思是如果容器中不存在name指定的bean則創建bean注入，否則不執行

以上配置可以保證sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的組件均可被自動配置，@Configuration註解已經提供了Spring的上下文環境，所以以上組件的配置方式與Spring啟動時通過mybatis.xml文件進行配置起到一個效果。

只要一個基於SpringBoot項目的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，並且容器中已經註冊了dataSourceBean，就可以觸發自動化配置，意思說我們只要在maven的項目中加入了mybatis所需要的若干依賴，就可以觸發自動配置，但引入mybatis原生依賴的話，每集成一個功能都要去修改其自動化配置類，那就得不到開箱即用的效果了。所以Spring-boot為我們提供了統一的starter可以直接配置好相關的類，觸發自動配置所需的依賴(mybatis)如下：