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SpringBoot之自动装配原理

2023-05-16

1. 自动装配的使用

Spring Boot的核心理念是简化Spring应用的搭建和开发过程，提出了约定大于配置和自动装配的思想。开发Spring项目通常要配置xml文件，当项目变得复杂的时候，xml的配置文件也将变得极其复杂。为了解决这个问题，我们将一些常用的通用的配置先配置好，要用的时候直接装上去，不用的时候卸下来，这些就是Spring Boot框架在Spring框架的基础上要解决的问题。

Spring Boot的自动装配得益于有一批优秀的程序员写好了很多场景启动器(starter)，比如web场景下的spring-boot-starter-web，cache场景下的spring-boot-starter-cache等。

比如我们引入Redis的场景启动器

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

只需要在Spring Boot默认的配置文件application.yaml中配置redis连接信息

spring:
  redis:
    host: 127.0.0.1
    port: 6379

就可以直接自动注入操作redis的Bean

@Repository
public class RedisRepository
{
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
}

这就是导入某个场景启动器后Spring Boot默认帮我们自动装配Bean。

2. 自动装配的原理

Spring Boot的自动装配得益于Spring推出了JavaConfig的这种模式，Java开发人员可以通过@Configuration + @Bean的方式向Spring IOC容器注入Bean。每个场景启动器其实都添加了一个这样的JavaConfig，只要这些JavaConfig配置类能被加入到IOC容器，那么自然而然的就可以自动注入JavaConfig提供的Bean。

如下是Redis的自动配置类：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass(RedisOperations.class)
@EnableConfigurationProperties(RedisProperties.class)
@Import({ LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class })
public class 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;
	}

}

Spring Boot启动时肯定会通过一种手段来查找这些JavaConfig，这种机制通常我们称之为SPI机制。来关注一下Spring Boot最神秘的注解@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) })
public @interface SpringBootApplication {

这是一个复合注解，引入了@EnableAutoConfiguration注解来开启自动装配功能，看一下@EnableAutoConfiguration注解

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {

@EnableAutoConfiguration注解又使用了@Import注解，@Import注解是Spring提供用来给IOC导入Bean的一种方式，这里导入了一个类名称为AutoConfigurationImportSelector的Bean，从名字来看这个类的功能似乎是用来完成自动装配导入工作。
Spring Boot项目启动时会回调AutoConfigurationImportSelector的process方法，Spring Boot 2.x的版本，1.x有所不同，1.x是回调selectImports方法

@Override
public void process(AnnotationMetadata annotationMetadata, DeferredImportSelector deferredImportSelector) {
    Assert.state(deferredImportSelector instanceof AutoConfigurationImportSelector,
                 () -> String.format("Only %s implementations are supported, got %s",
                                     AutoConfigurationImportSelector.class.getSimpleName(),
                                     deferredImportSelector.getClass().getName()));
    // 进入此方法
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = ((AutoConfigurationImportSelector) deferredImportSelector)
        .getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
    this.autoConfigurationEntries.add(autoConfigurationEntry);
    for (String importClassName : autoConfigurationEntry.getConfigurations()) {
        this.entries.putIfAbsent(importClassName, annotationMetadata);
    }
}

  • 进入方法

    protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
    return EMPTY_ENTRY;
    }
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    // 进入此方法
    List configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
    configurations = removeDuplicates(configurations);
    Set exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    configurations.removeAll(exclusions);
    configurations = getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }

  • 进入方法

    protected List getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    // 进入方法
    List configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(),
    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;
    }

  • 进入方法

    public static List loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    String factoryTypeName = factoryType.getName();
    // 进入方法
    return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
    }

  • 进入方法

    private static Map<String, List> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
    MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);
    if (result != null) {
    return result;
    }

    try {
    // 获取META-INF/spring.factories文件
    Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?
                             classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
                             ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
    result = new LinkedMultiValueMap<>();
    while (urls.hasMoreElements()) {
        URL url = urls.nextElement();
        UrlResource resource = new UrlResource(url);
        // 加载文件配置内容
        Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
        for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
            String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
            for (String factoryImplementationName : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
                result.add(factoryTypeName, factoryImplementationName.trim());
            }
        }
    }
    cache.put(classLoader, result);
    return result;
}
catch (IOException ex) {
    throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                                       FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
}

    }

这里会使用SpringFactoriesLoader来加载JAR包下面的META-INF/spring.factories文件，在spring-boot-autoconfigure的JAR包下有这样一段配置

# 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.context.ConfigurationPropertiesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.context.LifecycleAutoConfiguration,
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,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ReactiveElasticsearchRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ReactiveElasticsearchRestClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jdbc.JdbcRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jpa.JpaRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.ldap.LdapRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.neo4j.Neo4jDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.neo4j.Neo4jRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.solr.SolrRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.r2dbc.R2dbcDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.r2dbc.R2dbcRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.r2dbc.R2dbcTransactionManagerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisReactiveAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.rest.RepositoryRestMvcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.web.SpringDataWebAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.elasticsearch.ElasticsearchRestClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.flyway.FlywayAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.freemarker.FreeMarkerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.groovy.template.GroovyTemplateAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.gson.GsonAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.h2.H2ConsoleAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.hateoas.HypermediaAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.hazelcast.HazelcastAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.hazelcast.HazelcastJpaDependencyAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.http.HttpMessageConvertersAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.http.codec.CodecsAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.influx.InfluxDbAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.info.ProjectInfoAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.integration.IntegrationAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jackson.JacksonAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.JdbcTemplateAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.JndiDataSourceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.XADataSourceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceTransactionManagerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.JmsAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jmx.JmxAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.JndiConnectionFactoryAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.activemq.ActiveMQAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.artemis.ArtemisAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jersey.JerseyAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jooq.JooqAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jsonb.JsonbAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.kafka.KafkaAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.availability.ApplicationAvailabilityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.ldap.embedded.EmbeddedLdapAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.ldap.LdapAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.liquibase.LiquibaseAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mail.MailSenderAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mail.MailSenderValidatorAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.embedded.EmbeddedMongoAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoReactiveAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mustache.MustacheAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.quartz.QuartzAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.r2dbc.R2dbcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.rsocket.RSocketMessagingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.rsocket.RSocketRequesterAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.rsocket.RSocketServerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.rsocket.RSocketStrategiesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.UserDetailsServiceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityFilterAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveSecurityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveUserDetailsServiceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.rsocket.RSocketSecurityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.saml2.Saml2RelyingPartyAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.sendgrid.SendGridAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.session.SessionAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.servlet.OAuth2ClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.reactive.ReactiveOAuth2ClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.servlet.OAuth2ResourceServerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.reactive.ReactiveOAuth2ResourceServerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.solr.SolrAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskSchedulingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.thymeleaf.ThymeleafAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.TransactionAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.jta.JtaAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.validation.ValidationAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.client.RestTemplateAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.embedded.EmbeddedWebServerFactoryCustomizerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.HttpHandlerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.ReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.WebFluxAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.error.ErrorWebFluxAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.ClientHttpConnectorAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.WebClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.HttpEncodingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.MultipartAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.reactive.WebSocketReactiveAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketMessagingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.WebServicesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.client.WebServiceTemplateAutoConfiguration

这样就会读到早就配置好的JavaConfig类的信息，比如REDIS的JavaConfig

org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration

拿到JavaConfig后就解析@Configuration + @Bean给IOC容器注入Bean。

先自我介绍一下，小编13年上师交大毕业，曾经在小公司待过，去过华为OPPO等大厂，18年进入阿里，直到现在。深知大多数初中级java工程师，想要升技能，往往是需要自己摸索成长或是报班学习，但对于培训机构动则近万元的学费，着实压力不小。自己不成体系的自学效率很低又漫长，而且容易碰到天花板技术停止不前。因此我收集了一份《java开发全套学习资料》送给大家，初衷也很简单，就是希望帮助到想自学又不知道该从何学起的朋友，同时减轻大家的负担。添加下方名片，即可获取全套学习资料哦

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springboot

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