SpringBoot自动装配详解

SpringBoot自动装配

在讲之前先了解一下，手动装配的流程。

在没有Spring Boot的情况下，你需要手动配置和添加相关依赖，以实现类似于Spring Boot自动装配的功能。主要步骤：

  1. 引入Spring相关依赖： 首先，你需要引入Spring框架的相关依赖，包括核心容器（spring-context）、AOP（spring-aop）、数据访问（spring-jdbc、spring-orm）、事务管理（spring-tx）、Web（spring-web）等，具体依赖根据项目需求而定。

    <!-- Spring Core Container -->
<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>5.3.10.RELEASE</version> <!-- 请替换为最新版本 -->
</dependency><!-- Spring AOP -->
<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-aop</artifactId><version>5.3.10.RELEASE</version>
</dependency><!-- 其他Spring相关依赖... -->

  2. 手动配置Spring配置文件： 在没有Spring Boot的情况下，你需要手动创建Spring的配置文件（例如XML配置文件）来定义和配置Spring容器中的Bean、数据源、事务管理等。

    <!-- applicationContext.xml -->
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"><!-- 配置数据源、事务管理、其他Bean... --></beans>

  3. 手动扫描组件和配置类： Spring Boot自动扫描组件的特性在没有Spring Boot的情况下需要手动配置。你可以通过在配置文件中添加 <context:component-scan> 元素来启用组件扫描。

    <!-- applicationContext.xml -->
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"><context:component-scan base-package="com.example" /></beans>

  4. 手动配置Web应用（如果有）： 如果你的项目是一个Web应用，你需要手动配置Servlet、Filter、Listener等。

    <!-- web.xml -->
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_1.xsd"version="3.1"><!-- 配置Servlet、Filter、Listener等... --></web-app>

而在SpringBoot中，你不需要写这一大堆的xml配置文件，很多配置只需要通过Spring Boot 的全局配置文件 application.properties或application.yml进行修改，比如更换端口号，配置 JPA 属性等等。

优点👌：因为Spring Boot提供了自动装配、默认配置和内嵌服务器等功能，让你更专注于业务逻辑的开发而不用过多关心底层配置。

进入正题
什么是SpringBoot自动装配？

Spring Boot 的自动装配（Auto-Configuration）原理是基于Spring Framework的条件化配置和@EnableAutoConfiguration注解实现的。这种机制允许开发者在项目中引入相关的依赖，Spring Boot 将根据这些依赖自动配置应用程序的上下文和功能。

SpringBoot 定义了一套接口规范，这套规范规定：SpringBoot 在启动时会扫描外部引用 jar 包中的META-INF/spring.factories文件，将文件中配置的类型信息加载到 Spring 容器（此处涉及到 JVM 类加载机制与 Spring 的容器知识），并执行类中定义的各种操作。对于外部 jar 来说，只需要按照 SpringBoot 定义的标准，就能将自己的功能装置进 SpringBoot。

例如在SpringBoot项目中，引入Redis，只需要在Maven中，引入一个Redis的starter

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

然后在配置文件中写下Redis的配置就可以调用Redis的服务，这就是SpringBoot的强大之处

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

通俗来讲，自动装配就是通过注解或一些简单的配置就可以在SpringBoot的帮助下开启和配置各种功能，比如数据库访问、Web开发

SpringBoot自动装配原理

首先点进@SpringBootApplication注解的内部

在这里插入图片描述

让我们逐个解释这些注解的作用：

  1. @Target({ElementType.TYPE}): 该注解指定了这个注解可以用来标记在类上。在这个特定的例子中，这表示该注解用于标记配置类。
  2. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME): 这个注解指定了注解的生命周期，即在运行时保留。这是因为 Spring Boot 在运行时扫描类路径上的注解来实现自动配置，所以这里使用了 RUNTIME 保留策略。
  3. @Documented: 该注解表示这个注解应该被包含在 Java 文档中。它是用于生成文档的标记，使开发者能够看到这个注解的相关信息。
  4. @Inherited: 这个注解指示一个被标注的类型是被继承的。在这个例子中，它表明这个注解可以被继承，如果一个类继承了带有这个注解的类，它也会继承这个注解。
  5. @SpringBootConfiguration: 这个注解表明这是一个 Spring Boot 配置类。如果点进这个注解内部会发现与标准的 @Configuration 没啥区别，只是为了表明这是一个专门用于 Spring Boot 的配置。
  6. @EnableAutoConfiguration: 这个注解是 Spring Boot 自动装配的核心。它告诉 Spring Boot 启用自动配置机制，根据项目的依赖和配置自动配置应用程序的上下文。通过这个注解，Spring Boot 将尝试根据类路径上的依赖自动配置应用程序。
  7. @ComponentScan: 这个注解用于配置组件扫描的规则。在这里，它告诉 Spring Boot 在指定的包及其子包中查找组件，这些组件包括被注解的类、@Component 注解的类等。其中的 excludeFilters 参数用于指定排除哪些组件，这里使用了两个自定义的过滤器，分别是 TypeExcludeFilter 和 AutoConfigurationExcludeFilter。

看下来，其实@SpringBootApplication可以看作是@Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan的组合

@EnableAutoConfiguration

这个注解是实现自动装配的核心注解

  1. @AutoConfigurationPackage，将项目src中main包下的所有组件注册到容器中，例如标注了Component注解的类等等

  2. @Import({AutoConfigurationImportSelector.class})，是自动装配的核心，👇就来分析一下它

AutoConfigurationImportSelector

AutoConfigurationImportSelector 是 Spring Boot 中一个重要的类，它实现了 ImportSelector 接口，用于实现自动配置的选择和导入。具体来说，它通过分析项目的类路径和条件来决定应该导入哪些自动配置类。

代码太多，选取部分主要功能的代码

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware,ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {// ... （其他方法和属性）// 获取所有符合条件的类的全限定类名，例如RedisTemplate的全限定类名(org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;)，这些类需要被加载到 IoC 容器中。@Overridepublic String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {// 扫描类路径上的 META-INF/spring.factories 文件，获取所有实现了 AutoConfiguration 接口的自动配置类List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);// 过滤掉不满足条件的自动配置类，比如一些自动装配类configurations = filter(configurations, annotationMetadata, attributes);// 排序自动配置类，根据 @AutoConfigureOrder 和 @AutoConfigureAfter/@AutoConfigureBefore 注解指定的顺序sort(configurations, annotationMetadata, attributes);// 将满足条件的自动配置类的类名数组返回，这些类将被导入到应用程序上下文中return StringUtils.toStringArray(configurations);}// ... （其他方法）protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {// 获取自动配置类的候选列表，从 META-INF/spring.factories 文件中读取// 通过类加载器加载所有候选类List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(),getBeanClassLoader());// 过滤出实现了 AutoConfiguration 接口的自动配置类configurations = configurations.stream().filter(this::isEnabled).collect(Collectors.toList());// 对于 Spring Boot 1.x 版本，还需要添加 spring-boot-autoconfigure 包中的自动配置类// configurations.addAll(getAutoConfigEntry(getAutoConfigurationEntry(metadata)));return configurations;}// ... （其他方法）protected List<String> filter(List<String> configurations, AnnotationMetadata metadata,AnnotationAttributes attributes) {// 使用条件判断机制，过滤掉不满足条件的自动配置类configurations = configurations.stream().filter(configuration -> isConfigurationCandidate(configuration, metadata, attributes)).collect(Collectors.toList());return configurations;}// ... （其他方法）protected void sort(List<String> configurations, AnnotationMetadata metadata,AnnotationAttributes attributes) {// 根据 @AutoConfigureOrder 和 @AutoConfigureAfter/@AutoConfigureBefore 注解指定的顺序对自动配置类进行排序configurations.sort((o1, o2) -> {int i1 = getAutoConfigurationOrder(o1, metadata, attributes);int i2 = getAutoConfigurationOrder(o2, metadata, attributes);return Integer.compare(i1, i2);});}// ... （其他方法）}

梳理一下😂，以下是 AutoConfigurationImportSelector 的主要工作：

  1. 扫描类路径: 在应用程序启动时，AutoConfigurationImportSelector 会扫描类路径上的 META-INF/spring.factories 文件，这个文件中包含了各种 Spring 配置和扩展的定义。在这里，它会查找所有实现了 AutoConfiguration 接口的类,具体的实现为getCandidateConfigurations方法。
  2. 条件判断: 对于每一个发现的自动配置类，AutoConfigurationImportSelector 会使用条件判断机制（通常是通过 @ConditionalOnXxx 注解）来确定是否满足导入条件。这些条件可以是配置属性、类是否存在、Bean是否存在等等。

​ 例如：下面这个配置类,只有在RabbitTemplate.class, Channel.class存在才会去加载

@Configuration
// 检查相关的类：RabbitTemplate 和 Channel是否存在
// 存在才会加载
@ConditionalOnClass({ RabbitTemplate.class, Channel.class })
@EnableConfigurationProperties(RabbitProperties.class)
@Import(RabbitAnnotationDrivenConfiguration.class)
public class RabbitAutoConfiguration {
}

有兴趣的童鞋可以详细了解下 Spring Boot 提供的条件注解

  • @ConditionalOnBean：当容器里有指定 Bean 的条件下
  • @ConditionalOnMissingBean：当容器里没有指定 Bean 的情况下
  • @ConditionalOnSingleCandidate：当指定 Bean 在容器中只有一个，或者虽然有多个但是指定首选 Bean
  • @ConditionalOnClass：当类路径下有指定类的条件下
  • @ConditionalOnMissingClass：当类路径下没有指定类的条件下
  • @ConditionalOnProperty：指定的属性是否有指定的值
  • @ConditionalOnResource：类路径是否有指定的值
  • @ConditionalOnExpression：基于 SpEL 表达式作为判断条件
  • @ConditionalOnJava：基于 Java 版本作为判断条件
  • @ConditionalOnJndi：在 JNDI 存在的条件下差在指定的位置
  • @ConditionalOnNotWebApplication：当前项目不是 Web 项目的条件下
  • @ConditionalOnWebApplication：当前项目是 Web 项 目的条件下
  1. 根据条件导入自动配置类: 满足条件的自动配置类将被导入到应用程序的上下文中。这意味着它们会被实例化并应用于应用程序的配置。

懂了上面这些，我们其实可以自己实现一个Starter，非常简单

自定义Starter

第一步，创建threadpool-spring-boot-starter工程

img

第二步，引入 Spring Boot 相关依赖

img

第三步，创建ThreadPoolAutoConfiguration

img

第四步，在threadpool-spring-boot-starter工程的 resources 包下创建META-INF/spring.factories文件

img

最后新建工程引入threadpool-spring-boot-starter

img

测试通过！！！

img

总结

Spring Boot 通过@EnableAutoConfiguration开启自动装配，通过 SpringFactoriesLoader 最终加载META-INF/spring.factories中的自动配置类实现自动装配，自动配置类其实就是通过@Conditional按需加载的配置类，想要其生效必须引入spring-boot-starter-xxx包实现起步依赖

希望这篇文章能够帮助你更好地理解SpringBoot自动装配，Happy coding! 🚀；点个关注，关注更多干货😘

参考链接：https://javaguide.cn/system-design/framework/spring/spring-boot-auto-assembly-principles.html

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