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Spring Boot自动配置原理与实践（一）

jian0110 2019-05-13 17:35 原文

前言

　　Spring Boot众所周知是为了简化Spring的配置，省去XML的复杂化配置（虽然Spring官方推荐也使用Java配置）采用Java+Annotation方式配置。如下几个问题是我刚开始接触Spring Boot的时候经常遇到的一些疑问，现在总结出来希望能帮助到更多的人理解Spring Boot，当然这只是个人的理解，稍微显得肤浅但易懂！当时我明白了以下几个问题后，觉得Spring Boot也不过如此，没有啥花里胡哨的，希望能帮到大家！

　　本博文主要由两个部分组成：第一篇通过源码等形式介绍自动配置的原理与组成部分，第二篇通过实现自定义的starter实现自动配置加深对自动配置的理解。

　　注：创作不易啊，虽然写只写了5个小时左右，但是整个准备过程很早就开始了，当然这样的记录方式主要是督促自己对Spring Boot要深入理解，顺带希望能帮到更多人

　　问题一：那么Spring Boot是靠什么样的手段简化配置呢？

　　从广义上讲，从软件设计范式来说。Spring Boot提供一种“约定优于配置”来简化配置；减少开发人员去开发没必要的配置模块时间，采用约定，并且对不符合约定的部分采用灵活配置满足即可！

　　问题二：那么什么叫约定优于配置呢？

　　比如：我们知道Spring Boot都是内嵌Tomcat、Jetty等服务器的，其中默认的Tomcat服务器，相应的监听端口也默认绑定，这些默认即为约定。大部分情况下我们都会使用默认默认的Spring Boot自带的内嵌的默认自动配置约定，不会大量去自定义配置，即这就是我理解的约定优于配置。那么问题三来了。当我们觉得不符合我们实际生产环境的时候才会去改变默认配置，那么需要很麻烦的手段吗？

　　问题三：更改默认的端口或者服务器（即上述提到的约定）需要很麻烦的代码编写吗？甚至需要更改源码吗？

　　答案肯定是否定的，只需要更改application.yml/properties（application-*.yml/properties）配置文件即可。当然也可以从源头上开始重新创建自己需要的模块（准确来说可以是starter），需要的注册的配置类Bean。从而达到灵活的自动配置目的，这就是本篇要介绍的Spring Boot的自动配置。

　　明白以上三个问题后，其实就能理解为什么Spring Boot相对于Spring更加灵活，方便，简单的原因了========>无非就是大量使用默认自动配置+灵活的自动配置

 

 

 

一、Spring Boot自动配置的原理介绍

 

　　主要从spring boot是如何启动后自动检测自动配置与spring boot如何灵活处理自动配置两个方面讲解，前者主要分析源码，从简单的注解入手到最后的读取spring.facoties文件。后者主要举例RedisAutoConfiguration自动配置来说明spring boot对于相关的配置类bean的通过注解的灵活处理。

1、Spring Boot是如何发现自动配置的？

都知道Spring Boot程序入口处（xxxApplication.java）都会有 @SpringBootApplication 的注解。这个注解表明该程序是主程序入口，也是SpringBoot应用

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

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

}

查看 @SpringBootApplication 注解，不难发现是一个组合注解，包括了 @SpringBootConfiguration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan 。换句话说这三个注解可以替代 @SpringBootApplication 

@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}
)}
)

其中注解  @EnableAutoConfiguration  就是实现SpringBoot自动配置的关键所在，值得注意的是@EnableXXXX注解并不是SpringBoot特有，在Spring 3.x中就已经引出，比如：@EnableWebMvc用来启用Spring MVC而不需要XML配置，@EnableTransactionManagement注释用来声明事务管理而不需要XML配置。如此可见，@EnableXXXX是用来开启某一个特定的功能，从而使用Java来配置，省去XML配置。在SpringBoot中自动配置的开启就是依靠注解  @EnableAutoConfiguration  ，继续查看注解接口 @EnableAutoConfiguration 

@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 {};
}

其中关键是 @Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) ，表示选择所有SpringBoot的自动配置。废话不多说，还得继续看该选择器源码，其中最主要的方法是 getAutoConfiguationEntry 方法，该方法的主要功能是：

获得自动配置---->删除重复自动配置----->删除排除掉的自动配置---->删除过滤掉的自动配置------>最终的自动配置

这里我们主要关注如何获取自动配置，即图中红圈部分，即 getCandidateConfigurations 方法，该方法通过SpringFactoresLoader.loadFactoryNames方法读取某个classpath下的文件获取所有的configurations

注意到： No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories..... ，它应该是从META-INF/spring.factories文件中下读取configurations，我们再往下查看方法 SpringFactoresLoader.loadFactoryNames ，该方法果然是读取META-INF/spring.factories文件的，从中获取自动配置键值对。

 

最后，我们找到META-INF/spring.factories文件（位于spring-boot-autoconfigure下）

查看其内容：

...
# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cassandra.CassandraAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cloud.CloudServiceConnectorsAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.ConfigurationPropertiesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.MessageSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.PropertyPlaceholderAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.couchbase.CouchbaseAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.dao.PersistenceExceptionTranslationAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseDataAutoConfiguration,\
...

 这时候才恍然大悟，原来如此。简单总结起来就是，当SpringBoot应用启动读取自动配置之后，从上到下的相关调用栈（文字简单描述）

  • @EnableAutoConfiguration开启启动配置功能
  • 通过@Import导入AutoConfigurationImportSelector选择器发现（注册）自动配置
  • getAutoConfigurationEntry方法获取并处理所有的自动配置
  • SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames读取spring.factories文件并加载自动配置键值对。

 

 2、Spring Boot是如何灵活处理自动配置的？

 

　　从spring.factories文件中我们选取RedisAutoConfiguration举例说明，至于为什么选这个呢？这是因为之前我有写过关于Spring Boot整合Redis的相关博文。所以好入手！

首先，还是一样进入RedisAutoConfiguration（Idea大法好，点击进入即可查看代码）

源码如下，主要关注以下几个注解：

1）@ConditionalOnClass：在当前classpath下是否存在指定类，若是则将当前的配置注册到spring容器。可见其灵活性。相关的@ConditionalXXX注解是spring 4.x推出的灵活注册bean的注解，称之为“条件注解”。有如下一系列条件注解：

  • @ConditionalOnMissingBean： 当spring容器中不存在指定的bean时，才会注册该Bean。
  • @ConditionalOnMissingClass：当不存在指定的类时，才会注册该bean。
  • @ConditionalOnProperty：根据配置文件中某个属性来决定是否注册该Bean，相对于其它条件注解较为复杂。主要有以下两种情况应用：

　　一种是@ConditionalOnProperty(prefix = “mysql”, name = “enable”, havingValue = “true”)表示以为mysql为前缀的mysql.enable属性如果为空或者不是true时不会注册指定Bean，只有mysql.enable属性为true时候才会注册该指定Bean

　   一种是@ConditionalOnProperty(prefix = “mysql”, name = “enable”, havingValue = “true”, matchIfMissing = true)matchIfMissing表示如果没有以mysql为前缀的enable属性，则为true表示符合条件，可以注册该指定Bean，默认为false。

  • @ConditionalOnJava：是否是Java应用
  • @ConditionalOnWebApplication：是否是Web应用
  • @ConditionalOnExpression：根据表达式判断是否注册Bean

　　...........剩下的还有很多，在autoconfigure.condition包下...........

　　　　

 

2）@EnableConfigurationProperties：让 @ConfigurationProperties 注解的properties类生效并使用。如让RedisProperties生效并注册到Spring容器中，并且使用！

3）@ConditionalOnMissingBean：当前Spring容器中没有该bean(name或者class指定)，则注册该bean到spring容器。

@Configuration
@ConditionalOnClass({RedisOperations.class})
@EnableConfigurationProperties({RedisProperties.class})
@Import({LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class})
public class RedisAutoConfiguration {
    public RedisAutoConfiguration() {
    }

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(
        name = {"redisTemplate"}
    )
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) throws UnknownHostException {
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return template;
    }

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) throws UnknownHostException {
        StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return template;
    }
}

 由此可见Spring Boot对于自动配置的灵活性，可以传递给我们一种信息，Spring Boot是如何灵活处理自动配置的？

往大了说，就是你可以选择约定使用大量默认配置简化开发过程，你也可以自定义开发过程中需要的自动配置。往细了说，就是通过各式各样的条件注解注册需要的Bean来实现灵活配置。

那么实现一个自动配置有哪些重要的环节呢?

继续往下看第二部分！

 

二、Spring Boot自动配置的重要组成部分

 

　　上面只是对自动配置中几个重要的注解做了简单介绍，但是并没有介绍要开发一个简单的自动配置需要哪些环节（部分），同样地我们还是以RedisAutoConfiguration与RabbitAutoConfiguration为例，主要查看注解头：

RedisAutoConfiguration：

@Configuration
@ConditionalOnClass({RedisOperations.class})
@EnableConfigurationProperties({RedisProperties.class})
@Import({LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class})

RabbitAutoConfiguration：

@Configuration
@ConditionalOnClass({RabbitTemplate.class, Channel.class})
@EnableConfigurationProperties({RabbitProperties.class})
@Import({RabbitAnnotationDrivenConfiguration.class})

你会发现通常的一般的AutoConfiguration都有@Configuration，@ConditionalOnClass，@EnableConfigurationProperties，@Import 注解：

  • @Configuration：自然不必多说，表示是配置类，是必须存在的！
  • @ConditionalOnClass：表示该配置依赖于某些Class是否在ClassPath中，如果不存在那么这个配置类是毫无意义的。也可以说是该class在配置类中充当重要的角色，是必须存在的！。在后面的自定义spring boot starter中我们可以简单统称为服务类
  • @EnableConfigurationProperties：读取配置文件，需要让相关的Properties生效，每个自动配置都离不开properties属性，是必须存在的！
  • @Import：导入配置类中需要用到的bean，通常是一些配置类。表示此时的自动配置类需要基于一些配置类而实现自动配置功能。当然不是必须的，有些是没有这个注解的，是不需要基于某些配置类的！

那么，可以简单总结得到一个自动配置类主要有以下几部分组成（单纯是根据个人理解总结出来的，没有官方说明）

  • properties bean配置属性：用来读取spring配置文件中的属性，@EnableConfigurationProperties与@ConfigurationProperties结合使用，具体请看下一篇实践stater例子。
  • 该配置类依赖的一些Class，使用@ConditionalOnClass判断；
  • 该配置类依赖的一些配置Bean，使用@Import导入。
  • 可能还有加载顺序的控制，如@AutoConfigureAfter，@AutoConfigureOrder等
  • 一些Bean的加载，往往通过方法返回Object，加@Bean以及一些条件注解来实现

========================================未完待续（下一篇补充自定义starter会涉及自动配置组成部分）==========================================

 

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